本实用新型涉及磨削加工技术领域，特别是涉及一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统。
背景技术：
微量润滑技术是一种典型的环境友好绿色切削技术，将微量的润滑液与具有一定压力的压缩空气混合雾化，喷射至磨削区，对砂轮与磨屑、砂轮与工件的接触面进行冷却润滑。这一技术在保证有效润滑和冷却效果的前提下，使用最小限度的磨削液(约为传统浇注式润滑方式用量的千分之几)，能够降低成本和对环境的污染以及对人体的伤害。而雾滴的粒径分布与磨削区域的沉积量是影响冷却润滑性能的关键因素，因此提高雾化分布均匀性和磨削区的有效沉积率是很有必要的。
纳米射流微量润滑就是将纳米级固体粒子加入微量润滑流体介质中制成纳米流体，即纳米粒子、润滑剂(油、或油水混合物)与高压气体混合雾化后以射流形式喷入磨削区。由强化换热理论可知，固体的传热能力远大于液体和气体。常温下固体材料的导热系数要比流体材料大几个数量级。在微量润滑介质中添加固体粒子，可显著增加流体介质的导热系数，提高对流热传递的能力，极大弥补微量润滑冷却能力不足的缺陷。此外，纳米粒子(指尺寸为1-100nm的超细微小固体颗粒)在润滑与摩擦学方面还具有特殊的抗磨减摩和高承载能力等摩擦学特性。
静电雾化技术是在高压静电参与下液体破碎成带电液滴的过程。液体介质经过喷嘴时通过不同的方法使液体荷电，通过降低液滴的表面张力来加速液滴的破裂，形成荷电雾滴群，可有效提高雾滴分布的均匀性，增强雾滴目标物的吸附性，沉积效率及润湿渗透性，被广泛应用于农药喷雾、喷墨打印和静电涂油等领域。
经检索，青岛理工大学李长河等实用新型了一种纳米粒子射流微量润滑磨削三相流供给系统(专利号：201110221543.2)，该系统将纳米流体经液路输送至喷嘴处，同时高压气体经气路进入喷嘴，高压气体与纳米流体在喷嘴混合室中充分混合雾化，经加速室加速后进入涡流室，同时压缩气体经涡流室通气孔进入，使三相流进一步旋转混合并加速，然后三相流以雾化液滴的形式经喷嘴出口喷射至磨削区。由于气动方式雾化过程不稳定，很难通过控制气动参数控制雾化结果。
青岛理工大学李长河等实用新型了一种磁增强电场下纳米粒子射流可控输运微量润滑磨削装备(专利号：201310634991.4)，通过电晕区周围增加磁场，提高液滴荷电量。其包括外部设有高压直流静电发生器和磁场形成装置的喷嘴；喷嘴与纳米粒子供液系统、供气系统连接；高压直流静电发生器与可调高压直流电源的负极连接；可调高压直流电源的正极则与用于附着在工件不加工表面的工件加电装置连接，从而形成负电晕放电的形式；在静电放电的电晕区周围是磁场形成装置；纳米流体磨削液从喷嘴的喷头喷出雾化成液滴的同时在高压直流静电发生器及磁场形成装置的作用下对液滴荷电并被送入磨削区。此装备利用磁场增强电晕放电的情况下，库仑力与洛伦兹力共同作用使电子形成拉莫运动，增加了自由电子与空气分子的碰撞，电离增强，微粒荷电更加充分，但是无法做到控制荷电雾滴的沉积面积与形状，优化润滑液雾化效果与沉积效率。
杨恩龙等公开了一种装有圆锥形辅助电极的多喷头静电纺丝装置(专利号：201110124305.X)，该装置通过具有圆锥形辅助电极、聚四氟乙烯喷丝板、聚四氟乙烯支架板、橡皮管、多喷头、储液槽等装置实现了静电纺丝的过程。在金属喷头附近安装两个完全相同的圆锥形辅助电极，同时固定在聚四氟乙烯喷丝板上。在静电纺丝过程中，辅助电极的存在降低了喷头间电场的相互干扰，改变原有电场，起到稳定射流改善电场分布的作用，从而制得的纳米纤维更细，纤网更均匀。但圆锥形辅助电极和喷头均固定在喷丝板上，形式固定不够灵活。
李舟等实用新型了一种具有辅助电极的静电纺丝系统和静电纺丝方法(专利号：201310488427.6)，该装置包括料筒、喷嘴、第一高压电源、接受装置、第二高压电源、辅助电极和移动控制装置，其中，喷嘴与辅助电极分别位于接受装置的上方和下方；喷嘴固定不动，辅助电极能够在移动控制装置的控制下移动；第一高压电源用于在接受装置和料筒之间形成差值为V1的第一电压差，第二高压电源用于在接受装置和辅助电极之间形成差值为V2的第二电压差，使料筒与辅助电极之间的电压差值为V1与V2之和。该装置利用了辅助电极对纳米纤维的牵引作用，通过移动辅助电极，使静电纺织时喷射的纳米纤维能够按照辅助电极的移动路径沉积成相应的图案。但不能改变纳米纤维的形态，优化静电纺丝的效果。
现有装置有利用两个相对放置的永磁体及一对喷雾电极，在金刚石磨粒喷射区域内形成稳定强度的电场和梯度磁场，金刚石磨粒液滴向接收板喷射过程中按场线排布的方向运动，可以减小液滴的漂移和增大喷射的雾化角，从而使金刚石磨粒分布均匀。由此制备的磨粒均匀分布的砂轮具有加工的表面质量高、磨削效率高等优点。该装置的放电电场局限在针电极和电极环之间，电极环位置固定不灵活，不能对雾滴在接收板上的沉积效果起到控制作用。
因此，需要对一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统进行研究。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统，通过设置辅助电极，从而改变雾滴群的雾化锥形态、沉积面积和形状，提高微量润滑液的沉积率和有效利用率。
一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统的具体方案如下：
一种纳米流体微量润滑液用喷嘴，包括：
内部开有气液混合腔的内件；
喷嘴外壁，套于内件外部，且内件与喷嘴外壁之间形成气腔，喷嘴外壁端部与气液混合腔相通，该端部开有凹槽以设置电晕放电部件，内件开有气孔以使气腔与气液混合腔相通；
辅助电极部件，包括通过连接滑杆与喷嘴外壁固连且相对于喷嘴外壁可上下移动的电极环，和/或设于喷嘴外壁两侧角度可调的平板电极，辅助电极部件设于电晕放电部件下方，与功率转换器负极连接，功率转换器正极连接可调高压直流电源，形成附加电场。
锥形电极环或平板电极作为辅助电极，与放电电极极性相同，电晕放电部件与可调直流高压电源负极连接，形成针-板负电晕放电电场，极性相同的荷电液滴在通过辅助电极时，受到指向中心轴线的附加电场力，从而改变雾滴群的雾化锥形态、沉积面积和形状，提高微量润滑液的沉积率和有效利用率。
其中，所述气腔沿着内件的轴线方向设有两处，所述喷嘴外壁开有与气腔相通的气体入口，压缩气体通过气体入口进入气腔，再通过气孔进入气液混合腔。
进一步地，靠近所述电晕放电部件设置的所述气腔为倒锥环缝形，另一气腔为环形，通过倒锥环缝形气腔的设置，将喷嘴出口的纳米流体磨削液携带出去，实现液体射流的多次破碎，可有效解决粘度较大润滑液难以破裂雾化的问题。
进一步地，所述电晕放电部件包括电极，电极为L型针状电极，电极沿圆周方向设有多个，该电极通过电极托盘设于喷嘴外壁端部凹槽内；
进一步地，电极托盘沿圆周方向开有用于固定电极的径向电极针插槽，电极托盘横截面中部沿圆周开有高压电线轴向通槽，沿径向开有高压电线径向通槽，电极针尾部设有L型针状电极接线孔，在高压电线轴向通槽内实现多个电极针串联。
进一步地，凹槽端侧设置用于固定电极托盘的定位环，定位环沿圆周方向对称使用4个螺钉与喷嘴外壁固定连接对电极托盘进行定位。
进一步地，，气液混合腔从一端到另一端以此为上直流段、加速段、喉管段和渐扩段，在所述渐扩段端部设置下直流段，上直流段、喉管段和下直流段均为圆柱体，加速段为倒圆台体，渐扩段为圆台体；
进一步地，内件上直流段开有顺时针旋向气孔Ⅰ，压缩气体进入气液混合腔后对纳米流体润滑液造成一次冲击剪切，内件喉管段开有逆时针旋向气孔Ⅱ，反向旋向的气孔排布加强了压缩气体对润滑液的剪切作用。
进一步地，所述内件一端部设置轴肩，轴肩与喷嘴外壁固连，通过螺钉定位连接；
进一步地，内件顶部突出喷嘴外壁设置。
其中，所述电极环为锥形电极环，该电极环距离内件电极有设定距离；
进一步地，所述喷嘴外壁两侧设置滑槽，在滑槽内设置定位螺栓，连接滑杆包括连杆与滑块，连杆顶部与定位螺栓连接，连杆底部与锥形电极环连接，连杆侧部设置嵌于滑槽内的滑块，连杆带动锥形电极环上下移动，实现对锥形电极环进行高度调整和固定。
进一步地，所述平板电极设于平板电极放置板，平板电极放置板设于平板电极连杆底部且相对于平板电极连杆可旋转设置，平板电极连杆(通过其侧部的嵌于滑槽内的滑块)在喷嘴外壁的滑槽内上下移动，在平板电极连杆与平板电极连杆侧部均设置角度定位环，角度定位环开有弧形滑槽，平板电极连杆侧部设置在弧形滑槽内滑动的T型螺栓；角度定位环刻有刻度线与角度以调节平板电极与中心轴线的角度。
因此，为满足使用要求，在喷嘴外壁设置2条滑槽，喷嘴外壁两侧开有两条滑槽，这两条滑槽与两个连接滑杆或平板电极连杆配合。
进一步地，平板电极放置板侧部开有电极插槽，正面开有矩形孔形成用于放置平板电极的平板电极放置框，平板电极可随平板电极放置板旋转，调节与中心轴线的角度，平板电极放置板可随平板电极连杆上下移动，调节平板电极与电晕电极的距离；平板电极由电极插槽插入平板电极放置框，通过橡胶密封条封住电极插槽入口以固定平板电极，电极插槽下方开有高压导线连接槽使高压导线与平板电极固定连接。
为了克服现有技术的不足，本实用新型还提供了一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统，采用所述的一种纳米流体微量润滑液用喷嘴。
进一步地，上述的微量润滑系统还包括：
磨床工作台；
砂轮，设于磨床工作台上方，砂轮设于砂轮罩内，砂轮罩侧部可固定纳米流体输送管与压缩气体输送管，其中，纳米流体输送管与气液混合腔顶部连通，压缩气体输送管通过气体入口与气腔连通；
工件加电部件，该部件设于磨床工作台待加工工件设置区域一侧。
所述工件加电部件包括压铁和绝缘壳体，压铁设于绝缘壳体内且底部穿过绝缘壳体设置，压铁纵向截面呈T型，压铁与绝缘壳体之间设置弹性件，压铁开有用于穿入开口销的开孔。
在该微量润滑系统中，压缩气体与微量润滑液在气液混合腔内混合，润滑液在气流的冲击剪切引射作用下喷出并雾化；喷嘴下部的电晕放电部件与可调高压直流电源的负极连接，可调高压直流电源的正极与工件加电部件连接并接地，工件加电部件附着于工件的不加工表面，形成针-板负电晕放电电场；辅助电极(平板电极或锥形电极环)位于电晕区下方，与功率转换器负极连接，正极接地，功率转换器与可调高压直流电源串联，形成附加电场；雾化液滴在喷嘴出口处的电晕放电电场作用下荷电再次雾化，经过辅助电极时，由于荷电液滴与辅助电极极性相同，荷电液滴受到指向中心轴线的附加电场力，雾化液滴群向轴线中心收拢运输至磨削区。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型通过设置辅助电极—平板电极或者锥形电极环，形成附加电场，可以提高射流的稳定性、雾滴沉积效率和液体有效利用率，并且能够有效的控制雾滴的运动规律，达到理想的冷却润滑效果。
2)本实用新型通过连接滑杆、平板电极连杆的设置，可用于调节辅助电极的电压、放置位置和外形尺寸等参数，进一步调节附加电场的强度与方向，改变荷电液滴群的雾化锥形态，调节液滴群的聚焦度获得不同的沉积面积和形状，可以适应不同的磨削工况。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为第一种实施例的微量润滑磨削系统装配轴测图；
图2为第一种实施例喷嘴装配剖视图Ⅰ；
图3为第一种实施例喷嘴装配剖视图Ⅱ；
图4为喷嘴外壁轴测图；
图5为喷嘴气液混合腔剖视图；
图6(a)为图5气液混合腔中B-B截面剖视图；
图6(b)为图6(a)中D-D截面斜剖视图；
图7(a)为图5气液混合腔中C-C截面剖视图；
图7(b)为图7(a)中E-E截面斜剖视图；
图8为电极托盘轴测图和剖视图；
图9为L型电极针轴测图和右视图；
图10为第一种实施例的滑动连接杆轴测图；
图11为定位螺栓的正视图和俯视图；
图12为第一种实施例的锥形电极的轴测图和右视图；
图13为工件加电部件剖视图；
图14为环状电极电势分布图；
图15为荷电雾滴所受锥环形电极的附加电场力示意图；
图16为第二种实施例的平板电极装置轴测图和局部放大图；
图17为第二种实施例的角度定位环正视图；
图18为第二种实施例的平板电极放置板轴测图；
图19为第二种实施例的平板电极连杆局部轴测图；
图20为第二种实施例的雾滴运动轨迹示意图。
1-磨床工作台，2-绝缘板，3-工件，4-砂轮，5-砂轮罩，6-液气蛇形管固定装置，7-纳米流体输送蛇形管，8-压缩气体输送蛇形管，9-功率转换器，10-可调高压直流电源，11-高压导线，12-工件加电部件，13-辅助电极高压导线，14-喷嘴，15-气液混合腔，16-进液口，17-密封圈Ⅰ，18-定位螺栓，19-螺母Ⅰ，20-连接滑杆，21-气腔Ⅰ，22-喷嘴外壁，23-L型针状电极，24-电极托盘，25-定位环螺钉，26-螺栓，27-锥形电极环，28-螺母Ⅱ，29-定位环，30-气腔Ⅱ，31-密封圈Ⅱ，32-气孔Ⅰ，33-气孔Ⅱ，34-定位螺钉，35-气体入口Ⅰ，36-气体入口Ⅱ，37-高压电线通道，38-滑槽，39-螺纹孔Ⅰ，40-上直流段，41-加速段，42-喉管段，43-渐扩段，44-下直流段，45-径向电极针插槽，46-高压电线轴向通槽，47-高压电线径向通槽，48-绝缘电极针套，49-放电电极，50-L型针状电极接线孔，51-通孔Ⅰ，52-高压导线连接孔，53-定位螺栓连接孔，54-锥形电极连接孔，55-滑块，56-连杆，57-压铁，58-压紧永磁铁，59-绝缘壳体，60-压紧弹簧，61-开口插销槽，62-导线连接环，63-平板电极连杆，64-平板电极放置板，65-角度定位环，66-T形螺栓，67-螺母Ⅲ，68-T型槽，69-连接螺杆，70-橡胶密封条，71-高压导线连接槽，72-平板电极，73-角度定位环螺钉，74-通孔Ⅱ，75-弧形滑槽，76-六角沉孔，77-通孔Ⅲ，78-螺纹孔Ⅱ，79-平板电极放置框，80-电极插槽。81-通孔Ⅳ。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种辅助电极聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种锥形电极环聚焦的纳米流体静电雾化可控输运微量润滑系统，在磨床工作台1上覆上绝缘板2，将液气蛇形管固定装置6吸附在砂轮罩5侧面，用来固定纳米流体输送蛇形管7、压缩气体输送蛇形管8。纳米流体输送蛇形管7与进液口16相连，压缩气体输送蛇形管8与气体入口Ⅰ35相连；电晕放电装置中的L型针状电极23通过高压导线11与可调高压直流电源10的负极相连。可调高压直流电源10的正极通过高压电线11与工件加电部件12相连，并进行接地处理；工件加电部件12吸附于工件3不加工表面，从而使工件3与可调高压直流电源10正极接通；功率转换器9连接可调高压直流电源10，调节输出电压后负极与锥形电极环27相连，正极接地处理。纳米流体微量润滑液在喷嘴14中与压缩气体混合雾化，在L型针状电极23电晕放电作用下荷电二次雾化，在锥形电极环27作用下聚焦可控运输至工件3与砂轮4之间的摩擦界面。
如图2、图3所示，气液混合腔15环壁上部轴肩与喷嘴外壁22配合，与下部轴肩形成两处气腔Ⅰ21和气腔Ⅱ30；上部轴肩处均匀开有4个通孔，喷嘴外壁22环壁开有4个螺纹孔Ⅰ39，通过定位螺钉34连接，上部轴肩处装有密封圈Ⅰ17，下部轴肩处装有密封圈Ⅱ31，以保证气腔Ⅰ21和气腔Ⅱ30之间的密封性。气腔Ⅱ30为倒锥环缝型，对应气液混合腔15的出口；气液混合腔15腔体分为上直流段40，加速段41，喉管段42，渐扩段43，下直流段44，上直流段40侧壁对应气腔Ⅰ21开有2排4列顺时针旋向气孔Ⅰ32，喉管段42侧壁开有2排4列逆时针旋向气孔Ⅱ33；气液混合腔15出口下部装有电极托盘24，沿其圆周阵列8个径向电极针插槽45，L型针状电极23安装在径向电极针插槽45内，通过喷嘴外壁22上的高压电线通道37连接高压导线11；电极托盘24下部为定位环29，定位环29圆周开有4个通孔通过定位环螺钉25与喷嘴外壁22连接对电极托盘24进行定位；喷嘴外壁22两侧开有滑槽38，两侧连接滑杆20下部通过4个螺栓26和螺母Ⅱ28固定连接锥形电极环27，上部通过定位螺栓18和螺母Ⅰ19组成的定位机构在滑槽38里上下移动，对锥形电极环27进行高度调整和固定；锥形电极环27侧面设有高压导线连接孔52用于连接辅助电极高压导线13。
如图4所示，喷嘴外壁22正面分别有气体入口Ⅰ35、气体入口Ⅱ36和高压电线通道37，两侧开有滑槽38，与连接滑杆20的滑块55配合。
如图5、图6、图7所示，气液混合腔15上的气孔Ⅰ32采用斜向下旋向顺时针分布，与中心轴线的角度为α，在横截面的旋向角度为β，且方向不与中心轴线相交。气孔Ⅱ33旋向逆时针分布，为避免气液交界面的速度滑移，气孔Ⅱ33与中心轴线的角度为90°，横截面的旋向角度为γ，方向不与中心轴线相交。两气孔旋向相反，增加气体与纳米流体微量润滑液的冲击与剪切作用，可有效解决加入纳米粒子后液滴粘度过大难以雾化的问题。
如图8所示，电极托盘24由绝缘材料制成沿其圆周阵列8个径向电极针插槽45，L型针状电极23安装在径向电极槽内；电极托盘24截面中部沿圆周开有高压电线轴向通槽46，使各个L型针状电极23串联；沿径向开有高压电线径向通槽47与喷嘴外壁22上的高压电线通道37对应相通，使各串联电极与高压电线连接，高压电线与可调高压直流电源10负极连接。
如图9所示，L型针状电极23包括绝缘电极针套48、放电电极49和L型针状电极接线孔50，绝缘电极针套48与径向电极针插槽45过盈配合，并设有轴肩使电极针与电极托盘24实现径向定位，电极针尾部设有L型针状电极接线孔50，在高压电线轴向通槽46内实现多个电极针串联。
如图10、11所示，连接滑杆20，包括滑块55和连杆56，连杆56上部开有定位螺栓连接孔53，连接滑杆20通过定位螺栓18和螺母Ⅰ19与喷嘴外壁22定位夹紧；连杆56下部开有锥形电极连接孔54，通过螺栓26固定连接锥形电极环27；连接滑杆20连杆56带动锥形电极环27上下移动，实现对锥形电极环进行高度调整和固定。
如图12所示，锥形电极环27采用铜电极薄片，与喷嘴同轴，上侧圆环形，下侧锥环形，圆环形电极片对称两侧各开有2个通孔Ⅰ51通过螺栓26与连接滑杆20固定连接；圆环形电极片通过高压导线连接孔52与功率转换器9负极相连，功率转换器9正极接地，锥形电极环27位于L型针状电极23与工件3之间，与放电电场形成耦合电场。由于荷电液滴与辅助电极极性相同，荷电液滴受到指向中心轴线的附加电场力，雾化液滴群向轴线中心收拢运输至磨削区。
如图13所示，工件加电部件12由压铁57，压紧永磁铁58，绝缘壳体59，压紧弹簧60，开口插销槽61，导线连接环62组成。将其靠近工件3不加工表面时，压紧永磁铁58会与工件3产生吸引力压缩压紧弹簧60，同时压紧弹簧60提供反作用力，保证压铁57与工件3紧密相连。在压铁57上开有开口销插槽61，其作用是插入开口销，以保证工件加电部件12未与工件3吸附时，压铁57和压紧弹簧60不会从绝缘壳体59中脱落。
如图14所示，为求解环状电极电势分布，将环状电极看成等势体，假设均匀带电圆环半径为a，电荷线密度为λ，所加电压为V0，带电量为Q。使用极坐标与直角坐标结合的方式，由环状电极对称性可知，电势以Z轴旋转对称，因此，只要求得XOZ平面内的电势，则整个空间的电势就可以求得。建立如图所示的坐标系进行分析P点的电势，锥环形电极的电势由环状电极叠加原理进行分析。
如图15所示，锥孔电极对下落液滴附加作用力示意图，图中是关于锥孔轴线对称的两个液滴落入聚焦电极后，液滴A和B受力同样关于轴线对称。荷电雾滴通过聚焦电极时，会受到一个由电极内表面指向电极锥孔轴线方向的附加电场力Fes，附加电场力的水平分力使液滴在下落过程逐渐向中心区域汇聚，改变雾化锥形态减小沉积面积。附加电场力竖直向下的分力则会增加液滴的下落速度，使液滴向中心汇聚同时有足够的动能穿过磨削区气障层。
实施例2
第二种实施例如图16至图20所示，辅助电极聚焦装置采用平板电极装置，其余装置与第一种实施例相同。
如图16所示，平板电极装置包括平板电极连杆63、平板电极放置板64、角度定位环65和平板电极72，平板电极72安装在平板电极放置框79中，可随平板电极放置板64绕连接中心旋转，调节与中心轴线的角度；平板电极放置板64可随平板电极连杆63上下移动，调节平板电极72与L型针状电极23的距离。
如图17所示，角度定位环65沿圆周方向开有弧形滑槽75，通过T型螺栓66与螺母Ⅲ67与平板电极连杆63活动连接，开有通孔Ⅱ74与平板电极放置板64通过角度定位环螺钉73固定连接；T型螺栓66在弧形滑槽75里滑动，角度定位环65上标有刻度线与角度以调节平板电极72与中心轴线的角度。
如图18所示，平板电极放置板64与平板电极连杆63的连接部分开有六角沉孔76和通孔Ⅲ77，通过连接螺杆69与平板电极连杆63铰接；与角度定位环65连接部分开有螺纹孔Ⅱ78，通过角度定位环螺钉73与之固定连接；侧面开有电极插槽80，正面开有矩形孔形成平板电极放置框79，平板电极72由电极插槽80插入电极放置框，通过橡胶密封条70封住电极插槽80入口，辅助电极高压导线13一端连接功率转换器9负极，一端通过高压导线连接槽71与平板电极72固定连接。
如图19所示，平板电极连杆63与喷嘴外壁22连接部分与连接滑杆20相同，平板电极连杆63通过定位螺栓18和螺母Ⅰ19与喷嘴外壁22定位夹紧；连杆下部通孔81Ⅳ与平板电极放置板64铰接，开有T型槽68通过T型螺栓66与角度定位环65活动连接。平板电极72带动平板电极72上下移动，实现对平板电极进行高度调整和固定。
如图20所示，平板电极采用铜电极薄片，两块电极在喷嘴两侧对称分布，可随平板电极放置板绕连接中心旋转调节与中心轴线的角度，经功率转换器T调节后两对称平板电极施加相同负电压，产生垂直于平板电极方向静电场，与放电电场形成耦合电场，对荷电液滴在电场方向有归束作用。故而增加平板电极后，液滴沉积面积由原来的圆形S2变为椭圆形S1，沉积形状和面积发生改变。
本方案的具体工作过程如下：
第一种实施例为例，压缩气体经压缩气体输送蛇形管8通过气体入口Ⅰ35和气体入口Ⅱ36分别进入喷嘴气腔Ⅰ21和气腔Ⅱ30，纳米流体微量润滑液通过纳米流体输送蛇形管7连接进液口16进入气液混合腔15的上直流段40，压缩气体由气孔Ⅰ32顺时针旋向进入气液混合腔15的上直流段40与纳米流体微量润滑液首次混合，因气孔Ⅰ32与中心轴线存在角度α，在横截面上的旋向角度为β，气流方向与轴向中心不相交，轴向中心存在一个动量矩，对润滑液有一个横向剪切作用，同时推进润滑液向下流动；在压缩气体的冲击与剪切作用下，混合气液进入加速段41，由于腔体截面变小，气液压力和速度增大；进入喉管段42时，压缩气体由气孔Ⅱ33逆时针旋向进入，与纳米流体微量润滑液二次混合为避免气液交界面的速度滑移，气孔Ⅱ33与轴线成90°分布，以增加压缩气体与润滑液的接触面积；气孔Ⅱ33在横截面的旋向角为γ，与气孔Ⅰ32在横截面的旋向角β旋向相反，润滑液在反向剪切力的作用下与压缩气体均匀混合；随之混合气液进入渐扩段43，混合气液的压力和速度减小，气体膨胀破裂成小气泡，纳米流体微量润滑液在气泡破裂的作用下，液柱破裂分散，进入下直流段44；压缩气体从气体入口Ⅱ36进入气腔Ⅱ30后，通过气液混合腔15与喷嘴外壁22形成的倒锥形环缝，环流气体与混合气液再次发生碰撞，剪切并携带混合气液喷出喷嘴，达到初次雾化。喷嘴上部利用空气动力使气液之间发生多次碰撞剪切，将气液混合腔15的引射作用、气流冲击雾化作用、气泡膨胀雾化作用，气流反向剪切作用结合，能量利用率高，从而获得良好的雾化作用。
初次雾化的液滴群经过下直流段44出口下方的电晕放电装置，其中电极托盘24的径向电极针插槽45内装夹相应数量的L型针状电极23，高压电线11在高压电线轴向通槽46内串联各个L型针状电极23，经由高压电线径向通槽47和高压电线通道37通往喷嘴外与可调高压直流电源10的负极相连，接通电源后，L型针状电极23与工件3形成针-板式极不均匀电场，当施加电压小于气隙击穿电压大于电晕起始电压时，在电极针尖部位形成局部电晕放电，空气中的电子在外加电场的作用下与气体分子碰撞产生电离，正离子向电势低的负极移动，负离子和电子向正极(工件板极)移动，电子和负离子移动过程中由附着作用与纳米粒子射流液滴群结合形成荷电雾滴，随着荷电量的增加，液滴表面张力逐渐下降至液滴破裂，液滴得到二次雾化。
二次雾化后的荷电雾滴群向工件3定向移动，经过锥形电极环27。锥形电极环27通过高压导线连接孔52与功率转换器9负极相连，功率转换器9正极接地。调整接入电压后，位于L型针状电极23与工件3之间的锥形电极环27环间形成静电场，与电晕放电电场形成耦合电场。由于锥形电极环27与荷电雾滴带电极性相同，环间电场对荷电雾滴有指向中心轴线的附加电场力，由环状电极电场的对称性可知，靠近锥形电极环27内壁的电场力最大，向中心轴线逐渐减小，发散在外侧的荷电液滴会改变运动轨迹向着轴线方向汇聚，且在库伦斥力作用下不会并聚。对荷电雾滴群起到归束和牵引的作用，使荷电效率增高，荷电雾滴利用率可控率增高，纳米流体喷雾更加均匀稳定集中，从而提高纳米流体喷雾在磨削区的有效沉积率。进一步通过调节锥形电极环27的电压、放置位置等参数，调节附加电场的强度与方向，改变荷电液滴群的雾化锥形态，调节雾滴群的聚焦度获得不同的沉积面积和形状，可以适应不同的磨削工况，达到理想的冷却润滑效果。
在极不均匀电场中，气隙电压低于击穿电压时，即气隙完全被击穿之前，在曲率半径小的电极周围可以看到暗蓝色的晕光并伴随响声，这时从外电路可以检测到脉冲电流，这种现象叫做电晕放电。两极电位差逐渐增加过程中，气隙间的电流变化从最初符合欧姆定律到非自持放电，电流非常微弱，空气保持良好的绝缘性，当电压增加到一定数值Vs时，极间电流突然增大，在曲率半径小的一极发生局部放电，这个电压叫做起晕电压，发生电晕放电后，继续升高电压，电晕层逐渐扩大，出现火花通道延伸到另一电极，导致整个气隙的击穿，转为火花放电或电弧放电，这个电压成为击穿电压。电场的不均匀程度越大，起晕电压越小。且针-板式气隙放电具有明显的极性效应，在直流电压作用下，当针极为负极性时的击穿电压比针板为正极性时要高，且起晕电压略低，故而选用负电晕放电。
起始电晕场强的计算公式为：
式中：E0——标准状态下空气中放电间隙为1cm时的均匀电场中的火花场强，值为3100kv/m；
m——与放电电极表面状态有关系数，(0.6<m<1)；
K——系数，值为K＝3.08×10-2；
δ——相对空气密度，在标准状态下，其值为1；在其他条件下，其值为0.00294P/T；
P——大气压力，Pa；
T——绝对温度，K；
r——电晕电极放电端半径，m。
起晕电压的计算公式为：
Vs＝Es(r/2)ln[(r+2d)/r] (2)
针对磨床加工工况，取L型针状电极23的尖端半径0.5mm，极间距为20—30cm。设电极表面光滑，在标准状态下根据公式(2)计算得起晕电压范围为15.28—16.20KV。
荷电液滴雾化机理：
静电雾化是静电力克服液体表面张力，从而导致液体破碎为微小雾滴的现象。当在L型针状电极23的尖端发生负极性电晕放电时，会在在电晕区内产生大量的离子，正离子会向电极阴极移动并发生电性中和，而负离子和电子会向阳极移动，进入漂移区，在漂移区与液滴碰撞，附着在液滴上，使液滴变成了电荷携带者，带上了与电极极性相同的电荷。
雾滴电晕荷电的荷电量计算公式如下：
式(3)中
q——雾滴荷电量，C；
k——雾滴介电常数；
ε0——空气介电常数，约为8.85×10-12，c2/n·m2；
E——电晕放电形成的电场强度，V/m；
rd——雾滴半径，μm；
N——充电离子浓度，粒子数/m2；
e——电子电荷，1.6×10-19，C；
Ki——充电离子迁移率，m2/(V·s)；
t——充电滞留时间，s。
由于电晕放电作用，液滴表面带有大量的同性电荷，增加了液体表面活性，使表层分子产生显著的定向排列，降低了表面张力。在液滴体积不变的情况下，随着电荷电量增加，表面张力会逐渐减小。当荷电量增加到一定数值，表面张力的大小不足以束缚液体时，荷电液滴就会破碎为细小雾滴。此时的荷电量称为瑞利极限Qr＝8π(σεrd3)1/2，式中，σ是液体固有的表面张力，rd为初始液滴半径，ε为周围空气介电常数。
本案例中液滴与周围的气体之间有较高的相对速度，故不仅存在静电力还存在较高的气动压力，液滴的分裂是由气动压力、表面张力和粘性力控制的。对于粘度较低的液体，液滴的破碎主要由气动压力和表面张力决定。大液滴所受的气动压力为0.5ρgΔV2，其中ρg是气体密度，ΔV是气液相对速度。然而，表面张力产生的内聚力将阻碍液滴发生变形破碎，内聚力可以表示为4σ/D，D是液滴直径。当气动压力大于液滴内聚力时，液滴不稳定破裂产生小液滴；液滴直径减小，内聚力加大，指导内聚力和气动压力造成的拉应力两者平衡时，液滴再度保持稳定不再破裂。在此引入一个无量纲数韦伯数根据作用在液滴上的气动力产生的拉应力和表面张力产生的内聚力两者平衡原则，得出临界韦伯数：
从而可知当韦伯数We大于临界韦伯数Wecrit时，液滴受力不平衡，发生变形。另外根据(4)可以求出与ΔV相对应的最大稳态液滴直径：
荷电液滴在库伦荷电液滴在库仑斥力的作用下，表面张力变弱，由能量守恒虚功原理得出变弱后的表面张力值为：
其中r为液滴半径，q为液滴的荷电量，ε为周围空气介电常数。从式中显然可以看出当带电量q增加时，表面张力就下降，由此可知液滴表面荷电有助于雾化。
此时荷电液滴的We′可以表示为：
此时荷电量的极限为此时可以看出比瑞利极限要小，这也可以解释出大多数情况下荷电液滴的荷电量通常比瑞利极限小，因为实际工况中没办法避免气流与液流速度差。
对于粘性较大液体，粘性力不可忽视，引入参数昂色格数：
式中Re——为雷诺数，其表达式为Re＝ρlVD/μl，表征粘性准则；
μl——液体动力粘度，Pa·s。
粘性液体的临界韦伯数为：
Wecrit＝Wecrit[1+f(Oh)] (9)
由(7)可见，高速气流中荷电液滴的破碎与气液相对速度、气液物性参数以及充电场有密切的关系。此外，若液滴在气流中达到稳定状态，荷上静电以后，We数增大，液体表面张力减小，不足以抵抗气动压力，液滴将进一步发生变形、破碎，所以在气液参数相同的情况下，荷上静电后稳定雾滴粒径更小。这就达到了细化雾滴颗粒的目的，同时液滴表面相同的电荷，可以保证液滴的分布更加均匀。由式(9)可知，粘性液体的由于粘性力的作用，临界韦伯数较大，雾化相对较难，雾滴粒径较大，气液混合腔15的设计和电晕荷电作用可较好的强化雾化作用。
辅助电极聚焦原理：
锥形电极环27或平板电极72的表面光滑，曲率大，不易产生电晕放电现象，通过功率转换器9调节输出电压，分析电场强度时将辅助电极等同为表面均匀负电荷，电极表面电势最低，向轴线靠近越来越高，由于荷电雾滴带负电向高电势运动，因而荷电雾滴的受力方向由电极表面指向中心轴线。
如图14环状电极电势分布图所示，利用直角坐标系和极坐标的关系，将带电圆环看成点电荷的集合，为求解环状电极电势分布，将环状电极看成等势体，假设均匀带电圆环半径为a，电荷线密度为λ，所加电压为V0，带电量为Q。使用极坐标与直角坐标结合的方式，在环状电极感应荷电中，由对称性可知，电势以Z轴旋转对称，因此，只要求得XOZ平面内的电势，则整个空间的电势就可以求得。建立如图所示的坐标系进行分析，锥环形电极的电势由环状电极叠加原理进行分析。
则带电圆环在P点产生的电势为：
K为第一类全椭圆积分，其模为k：
由式(10)(11)(12)可以分析得到，电极环所在平面中心轴线的电势即坐标为时，电势电极环表面即坐标为的电势为由式(12)可知，K(1)＞π，由于在环形电极上所加负电压，Q为负值，故而Vp2＜Vp1，锥形电极环27的电势分布由叠加原理可知，电势线由在中心轴线指向电极表面，荷负电的雾滴沿电势线反方向运动，即荷电液滴受指向中心轴线的力。荷电雾滴在环内受力方向如图15所示。图中是关于中心轴线对称的两个液滴落入锥形电极环27后处于某位置时的受力分析图，液滴A和B受力关于轴线对称。可以看到，荷电雾滴通过锥形电极环27时，会受到一个由电极内表面的指向中心轴线方向的附加电场力Fes。附加电场力的水平分力使液滴在下落过程逐渐向中心区域汇聚，改变雾化锥形态减小沉积面积。附加电场力竖直向下的分力则会增加液滴的下落速度，使液滴向中心汇聚同时有足够的动能穿过磨削区气障层。
平板电极原理如图20的雾滴运动轨迹所示，与锥形电极环类比。将两块同等电势的平板电极72等同为带同种等量电荷的电极，由两个同种等量点电荷的电场空间的分布可知，场强从电荷到中点场强逐渐减小至零，因此平板电极72附近场强最大，靠近两个电荷两个板极之间的电场方向垂直于板极指向中心轴线，平板电极边缘效应相对于垂直平板电极方向的板间电场很小，因此可忽略平板电极平行的方向对液滴的受力作用。
故而平板电极72对荷电雾滴仅在垂直平板电极72方向产生附加电场力，荷电雾滴运动轨迹发生改变，如图荷电雾滴沉积面积由原来的圆形S2变为椭圆形S1，椭圆的短轴长度与平板电极72上施加的电压、与中心轴线的夹角及与电晕电极的距离有关，平板电极72上施加电压越大，与中心轴线夹角越小，附加电场力越大，与电晕电极的距离约小，椭圆的短轴越短，雾滴的沉积面积越小，聚焦效果越明显。调整平板电极高度、角度和施加电压以调节沉积面积椭圆形短轴长度，以达到提高磨削区有效沉积面积的目的。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。