[发明专利]一种超声聚焦汽雾冷却器

说明书

技术领域

本发明涉及利用压电效应的超声振动聚焦汽雾冷却领域，具体来说，涉及一种超声聚焦汽雾冷却器。

背景技术

在材料切削加工过程中，高速旋转的工具表面存在着随工具一起回转的附着气流层，气流层在切削加工区形成了气障，使冷却液难以进入切削加工区，致使冷却液起不到冷却作用。材料切削加工过程中，由于工具切削刃在工件表面的切削、滑移和摩擦的作用，会在切削加工区产生大量的切削热，使切削加工区处于高温状态，当温度达到一定临界值后，冷却液在加工切削区产生膜沸腾，沸腾膜使大部分冷却液很难到达切削加工区的热源表面，同样致使冷却液也起不到应有的冷却作用。

传统的冷却技术采用大量浇注冷却液的冷却方式，基于上述原因，这种方式存在着以下多方面的问题：

1、冷却效果差，影响加工表面质量和加工精度，并且影响切削加工效率和工具寿命。

2、在材料切削加工过程中，工具的高速旋转会使冷却液飞溅，其中含有的油或化学添加剂等成分造成环境污染，损害操作者的健康。

3、冷却液循环使用成本高，废冷却液还会造成环境污染。

传统的大量浇注冷却液的冷却方式存在的问题制约了精密与超精密加工技术的发展，近年来，国内外的专家主要致力于切削加工区的气流场、切削弧区强化换热、新型冷却液供液方式、新型冷却介质、微量冷却液冷却技术等方面的研究，并取得了一定的研究成果，但是他们大都只关注了冷却的效果，没能很好地解决污染问题。进一步探索高效冷却技术，在保证有效冷却的同时，避免冷却过程的环境污染，是精密与超精密加工技术技术发展面临的重要课题，所以从保证精密切削质量和实现绿色环保两个方面开展新型的冷却机理与技术研究具有重要的意义。因此，开发绿色、高效的冷却技术已经成为精密加工技术发展的基础和关键技术之一，在保证优良的冷却效果，提高加工效率与加工质量的同时，尽量减少冷却液的用量，从而减少环境污染、保护操作者的健康，实现绿色制造。

发明内容

为克服现有冷却技术中的不足，本发明的目的在于提供一种超声聚焦汽雾冷却器，本发明的技术方案是：

一种超声聚焦汽雾冷却器，包括螺栓、后盖板、压电陶瓷片、电极片、变幅杆、聚焦圆盘、双头螺钉、传振杆和汽雾罩，后盖板、压电陶瓷片和电极片通过螺检前端的螺纹和变幅杆的联接夹紧，聚焦圆盘通过双头螺钉夹紧在所述传振杆和变幅杆之间，汽雾罩通过粘接剂粘接在聚焦圆盘上。

更进一步，所述送液管道与一定量供液装置相连接。

更进一步，所述超声聚焦汽雾冷却器与一超声电源连接。

更进一步，所述的超声聚焦汽雾冷却器的聚焦圆盘设置在振子结构的纵向振动波腹的位置。振子结构的纵向振动波节和波腹的位置，且振子的振动可为更多波长的振动形式。

更进一步，所述的超声聚焦汽雾冷却器的汽雾喷出口设置在振子结构的纵向振动波腹位置。

更进一步，所述的超声聚焦汽雾冷却器的汽雾喷出口设置在聚焦圆盘的声学聚焦半径范围内。

运行时，超声聚焦汽雾冷却器连接超声电源，超声聚焦汽雾冷却器中的送液管道与一定量供液装置相连接。

当振子的电极片接入超声电信号后，振子部分就会产生纵向超声简谐振动，且聚焦圆盘也随波腹的振动而进行纵向弯曲振动，传振杆前端的振动把流到传振杆前端的液态介质转变为纳米级汽雾，且能在很低的液体介质传输速度下获得极佳的雾化质量，雾滴尺寸细小均匀，雾化效果容易控制。

振动的聚焦圆盘的具有振动能量聚焦作用，当聚焦后的超声振动能量作用于纳米汽雾后，可以使纳米级汽雾得到加速，使其具有更高的动能并通过两种途径进入切削加工区：一是突破气障后附着在工具表面由工具的回转运动带入切削加工区；二是纳米级汽雾嵌入到工件表面的微观几何峰谷中，随工件的进给运动带入切削加工区，到达热源表面，从而起到高效的强制冷却作用。

本发明还具有以下优点：

1.采用夹心式换能器结构。

本发明所述振子部分采用夹心式换能器结构，具有功率容量大、汽雾聚焦能力强的优点。

2.绿色高效。

在保证高效冷却的基础上，可最大限度的减少冷却液用量，从而实现绿色环保冷却。

3.应用广泛。

本发明不但可以使用于散发切削热较多的磨削加工的冷却，还可以使用于绗磨、铣削、激光加工、焊接加工等技术领域的冷却。

附图说明

图1是本发明的一种超声聚焦汽雾冷却器的结构示意图；

图2是本发明的另一种超声聚焦汽雾冷却器的结构示意图；

图3是本发明的一种超声聚焦汽雾冷却器应用范例的系统结构示意图；