[0011] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种纳米流体静电雾化与电卡 热管集成的微量润滑磨削装置，该装置将电卡材料通过电卡效应致冷的方法与热管制冷技 术集成应用于磨削加工中，同时配合纳米粒子射流静电雾化微量润滑，进一步降低磨削加 工区的温度，提高工件的加工质量，避免工件的热损伤。其中，将电卡制冷引入到大型机械 加工设备磨削加工中，对于机械加工工艺，如切削加工、铣削加工、钻削加工等加工工艺具 有重要的借鉴意义。
[0012] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0013] 一种纳米流体静电雾化与电卡热管集成的微量润滑磨削装置，包括：
[0014] 在两侧表面均覆盖有电卡薄膜材料的热管砂轮，在电卡薄膜材料外部施加外加电 场；
[0015] 及外部设有高压直流静电发生器和磁场形成装置的电卡制冷与磁增强电场下的 静电雾化组合喷嘴；
[0016] 静电雾化组合喷嘴分别与纳米粒子供液系统、供气系统连接；
[0017] 纳米流体通过在静电雾化组合喷嘴进行静电雾化喷射到磨削区，吸收磨削区热 量；电卡薄膜材料利用电卡效应在磨削区吸收热量，离开磨削区后通过热管砂轮将吸收的 热量散去，形成一个卡诺循环。
[0018] 所述电卡薄膜材料外部设有带有Sn/Ag电极的电刷，通过电刷施加外加电场；所 述电刷固定于砂轮罩上，其中电刷的正极和负极分别与热管砂轮两侧表面的电卡薄膜材料 接触。电刷的正极和负极之间形成高压电场，是为致冷热端，通过热管释放热量；磨削区是 为致冷冷端，通过电卡薄膜材料吸收热量。
[0019] 所述电卡薄膜材料覆盖热管砂轮的整个外表面或覆盖热管砂轮外表面一半的面 积。
[0020] 所述热管砂轮的热管包括中间相连通的弧形内圈和弧形外圈，所述弧形外圈设于 热管砂轮边缘，所述弧形内圈远离砂轮边缘。弧形外圈为吸热端，可以通过流体的相变制冷 作用吸收磨削区和电卡薄膜材料从磨削区吸收的热量，起到冷却作用；弧形内圈为放热端， 将所吸收的热量释放。
[0021] 所述静电雾化组合喷嘴包括上喷嘴体和下喷嘴体，上喷嘴体和下喷嘴体固定连 接，并配有密封装置。
[0022] 所述上喷嘴体内部设有组合喷嘴电极板，两块组合喷嘴电极板中间间隔有电极板 绝缘块，组合喷嘴电极板外侧套有绝缘套筒；所述上喷嘴体内部设有组合喷嘴注气管，组合 喷嘴注气管通至静电雾化组合喷嘴外部并与压缩空气输送蛇形管连接；所述上喷嘴体内部 还设有组合喷嘴注液腔，组合喷嘴注液腔下部连接组合喷嘴节流孔，所述组合喷嘴注液腔 通过管道连通至静电雾化组合喷嘴外部并与纳米流体输送蛇形管连接。
[0023] 所述组合喷嘴注气管管壁上开有注气孔，注气孔的中心轴线和组合喷嘴注气管中 心轴线成15至35度倾斜角。
[0024] 所述下喷嘴体内设有组合喷嘴混合腔，组合喷嘴混合腔两端分别与组合喷嘴注气 管、扇形喷嘴连接，所述组合喷嘴混合腔和扇形喷嘴之间设有锥形加速度段；所述扇形喷嘴 下部安装有高压直流静电发生器和磁场形成装置。
[0025] 所述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。 磁场形成装置位于电晕放电区的周围，磁铁通过定位卡盘固定在L形针状电极的下方，中 间形成场强，提高纳米流体液滴的荷电量。
[0026] 所述高压直流静电发生器包括：
[0027] 圆形电极盘，在圆形电极盘上设置有组合喷嘴电极槽，组合喷嘴电极槽上间隔设 置多个针状电极卡槽，针状电极卡槽内插放有L形针状电极。
[0028] 所述磁场形成装置设于高压直流静电发生器下部，它包括：
[0029] 放置于组合喷嘴磁盒内的磁铁，由定位卡盘定位；
[0030] 所述磁体为永磁铁或电磁铁，若为电磁铁则电磁铁导线经由一体喷嘴电磁铁导线 通道接出。
[0031] 所述电刷的电源和组合喷嘴电极板电源均与可调高压直流电源连接，组合喷嘴电 极板电源与可调高压直流电源之间设有电源信号转换装置，以适用电卡薄膜材料的使用需 要。
[0032] 所述电刷包括电刷底座，电刷底座固定在砂轮罩上；所述电刷底座与支撑体连接， 支撑体前端为导电部，所述导电部由多根Sn/Ag弹性接触片组成，导电部前端为滑动部；所 述滑动部上设有隆起部，与电卡薄膜材料接触摩擦。
[0033] 所述工件加电装置包括工件加电装置绝缘壳体、压铁、压紧永磁铁、压紧弹簧；所 述压紧永磁铁设于工件加电装置绝缘壳体上，压铁通过压紧弹簧穿透设于工件加电装置绝 缘壳体的中部，露出工件加电装置绝缘壳体的端部则设有导线连接环和开口销插槽。
[0034] 所述电卡薄膜材料和电卡纳米粉体材料可以包括铁电材料、反铁电材料以及弛豫 铁电材料，而且此电卡材料的居里温度发生在室温附近，具有相对较大的电卡效应。
[0035] 本发明的有益效果为：
[0036] 本发明的纳米流体静电雾化与电卡热管集成的微量润滑磨削装置将纳米流体静 电雾化以及电卡制冷和热管制冷技术进行了集成，磨削区的制冷效果显著提高，具体可以 分为四个方面：第一方面是覆盖在热管砂轮上的电卡薄膜材料利用电卡效应致冷的原理在 磨削区吸收热量，同时也能够吸收传入到砂轮基体中的磨削热，降低磨削区的温度；第二 方面是热管砂轮通过流体的相变制冷作用吸收磨削区的热量，同时为电卡薄膜材料进行散 热；第三方面是通过纳米粒子射流微量润滑静电雾化的方式将纳米流体输送至磨削区，利 用固体纳米粒子较高的热传递性能增强磨削区的换热能力，降低磨削区的温度；第四方面 是将电卡纳米粉体材料添加到纳米流体中，也是利用电卡效应以较低的温度状态通过静电 雾化到达磨削区，由于其在电场作用下材料本身产生电热温变，通过纳米流体的换热将电 卡纳米粉体多余的热量散掉，使纳米流体的温度降低，因此达到磨削区后可以吸收更多的 磨削热量，降低磨削温度。
【附图说明】
[0037] 图1为纳米粒子射流微量润滑静电雾化与电卡制冷磨削装置轴测图；
[0038] 图2为第一种实施例砂轮电卡薄膜布置俯视图；
[0039] 图3a、图3b为第二种实施例砂轮铁电薄膜布置主视图与后视图；
[0040] 图4a、图4b为第三种实施例砂轮铁电薄膜布置主视图与后视图；
[0041] 图5a、图5b为第四种实施例砂轮铁电薄膜布置主视图与后视图；
[0042] 图6a、图6b为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的热管砂轮结构旋转剖视 图与主视图；
[0043] 图7为第一种实施例热管砂轮热管布置图；
[0044] 图8为第二种实施例热管砂轮热管布置图；
[0045] 图9为第三种实施例热管砂轮热管布置图；
[0046] 图10为第四种实施例热管砂轮热管布置图；
[0047] 图11为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的热管砂轮真空封口剖视图；
[0048] 图12为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的组合喷嘴结构剖视图；
[0049] 图13为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的组合喷嘴上下喷嘴体装配处剖 视图；
[0050] 图14为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的组合喷嘴注气管轴测图；
[0051] 图15为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的L形针状电极与橡胶塞轴测 图；
[0052] 图16a、图16b为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的组合喷嘴圆形电极槽 的俯视图与旋转剖视图；
[0053] 图17为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的组合喷嘴磁铁定位卡盘俯视 图；
[0054] 图18为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的一种电刷底座与集体整体结构 轴测图；
[0055] 图19为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的电刷俯视图；
[0056] 图20为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的电刷局部放大图；
[0057] 图21a、图21b为第一种、第二种、第三种和第四种实施例的工件加电装置