CN114083359A - 一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，属于磨削加工技术领域，包括三维位移工作台、超声波振动装置、流体荷电雾化装置和测量装置，三维位移工作台上承载夹具；超声波振动装置包括超声波发生器和超声波电主轴，超声波电主轴中的变幅杆安装磨具；流体荷电雾化装置包括荷电雾化喷嘴和多个超声振动棒；各超声振动棒置于不同介质的容器中，各容器均与混合室相连；混合室和荷电雾化喷嘴之间连接微量润滑泵；测量装置包括磨削力测量部分、设于夹具侧面的微液滴测量部分和磨削温度测量部分。本发明综合考虑超声振动、纳米流体、荷电雾化的耦合作用，能够实时在线检测纳米粒子微液滴、磨削温度和磨削力。
Description
技术领域
本发明涉及磨削加工技术领域，尤其涉及一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨 削加工测量***。
背景技术
针对临床外科全膝关节置换微磨削冷却能力不足和手术区域能见度差等问 题，逐渐出现微量润滑磨削加工技术、纳米粒子射流微量润滑技术、荷电雾化技 术等；但是，发明人发现，现有的骨磨削技术，如超声振动辅助微磨削、纳米流 体微量润滑微磨削或纳米流体微量润滑荷电雾化耦合微磨削等，难以满足实际生 产加工中的要求：
①超声振动辅助微磨削能够有效降低磨削力损伤和热损伤及磨具堵塞，但在 加工过程中容易出现磨削手术能见度低和对流换热能力不足等临床难题；②纳米 流体微量润滑微磨削能够解决磨削区的对流换热能力以及手术区域能见度低的 瓶颈，但在加工过程中容易出现微液滴飞逸飘散的问题；③纳米流体微量润滑荷 电雾化耦合微磨削很好的解决了临床微磨削手术能见度低、对流换热能力不足以 及微液滴飞逸飘散等问题，但该装置没有考虑磨屑排出及磨具堵塞严重的问题。
将超声振动、纳米润滑剂、荷电雾化与微磨削加工技术相结合形成声-电-力 多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工技术能够有效的解决上述问题。然而，如何 精确控制加工参数，实现声-电-力多能场耦合加工过程一直是困扰该技术的核心 难题。此外，现有技术缺乏对多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削的磨削力、磨削温 度以及纳米粒子微液滴的实时在线检测。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种多能场纳米润滑剂微尺 度骨磨削加工测量***，综合考虑超声振动、纳米流体、荷电雾化的耦合作用， 能够实时在线检测纳米粒子微液滴、磨削温度和磨削力，解决了临床微磨削手术 能见度低、对流换热能力不足以及微液滴飞逸飘散等问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的实施例提供了一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***， 包括：
三维位移工作台，其上承载有用于夹持工件的夹具；
超声波振动装置，包括通过导线连接的超声波发生器和超声波电主轴，超声 波电主轴中的变幅杆安装有用于磨削工件的磨具；
流体荷电雾化装置，包括荷电雾化喷嘴和多个与超声波发生器相连的超声振 动棒；各超声振动棒置于不同介质的容器中，各容器均与混合室相连；所述混合 室和荷电雾化喷嘴之间连接微量润滑泵；
测量装置，包括设于夹具和三维位移工作台之间的磨削力测量部分、设于夹 具侧面的微液滴测量部分和磨削温度测量部分。
作为进一步的实现方式，所述磨削力测量部分包括依次连接的磨削测力仪、 放大器、信息采集仪和数据分析仪；
夹具通过磨削测力仪设置于三维位移工作台上方。
作为进一步的实现方式，所述夹具包括限位座、挡块，限位座内设有用于放 置工件的限位槽，挡块设于限位槽中并配合夹紧螺栓限位工件。
作为进一步的实现方式，所述限位座顶部可拆卸连接平板，平板上安装有间 距可调的多个压板，压板用于对工件高度方向的限位。
作为进一步的实现方式，所述超声波发生器连接两个超声振动棒，其中一个 超声振动棒置于盛装生理盐水的容器中，另一个超声振动棒置于盛装纳米粒子的 容器中；两容器分别通过软管连接混合室的入口。
作为进一步的实现方式，所述荷电雾化喷嘴与工件之间连接高压直流电源。
作为进一步的实现方式，所述磨削温度测量部分包括能够***工件内的热电 偶，所述热电偶依次连接信息采集仪和数据分析仪。
作为进一步的实现方式，所述微液滴测量部分包括用于获取工件磨削图像的 摄像机，所述摄像机依次连接信息采集仪和数据分析仪。
作为进一步的实现方式，所述三维位移工作台底部还设有气浮平台装置，气 浮平台装置包括台板、气浮隔振器和支撑组件，气浮隔振器安装于台板和支撑组 件之间。
作为进一步的实现方式，所述台板上表面设有导磁性面板，台板内部设有蜂 窝芯板。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明针对现有微磨削加工过程中存在磨具堵塞、磨屑熔附、对流换 热能力不足以及微液滴飞逸飘散等问题，通过集成超声振动、医用纳米流体润滑、 荷电雾化，实现生物骨的低损伤抑制微磨削。
(2)本发明的测量装置包括磨削力测量部分、设于夹具侧面的微液滴测量 部分和磨削温度测量部分，能够实现纳米粒子微液滴、磨削力以及磨削温度的实 时在线检测，既节省了时间，又避免了因多次装配而引起的加工误差。
(3)本发明的磨具连接在超声波变幅杆上，使磨具产生能够满足加工要求 的振动，磨具头的振动类似于活塞的往复运动；超声振动辅助微磨削可使得磨削 区的冷却液受到磨具超声振动作用而产生高频、交变的正、负液压冲击波，更容 易泵吸进入磨削区间，加速了磨削区间内冷却液的更新，极大地增强冷却介质的 对流换热能力，且促进了碎屑的排出，避免了磨具的堵塞。
(4)本发明设置气浮光学平台装置，采用气浮隔振器中的隔振气囊作为基 础，配合减振液和高阻尼小孔空气进行隔振，具有较好的隔振性能；通过设置进 口处调节阀，缩短反应时间；气浮光学平台装置设置高度调节机构，可解决地面 不平引起的支架扭曲、变形等问题。
(5)本发明的磨削力测量部分安装夹具，通过夹具对工件进行三个方向的 限位，保证信息获取精度。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明 的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的整体结构示意图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的超声波电主轴剖视图；
图3(a)-图3(d)是本发明根据一个或多个实施方式的超声振动微磨削过 程中断续切削下微裂纹生产过程示意图；
图4是本发明根据一个或多个实施方式的磨屑体积的换算示意图；
图5是本发明根据一个或多个实施方式的纳米粒子微量润滑荷电雾化结构 示意图；
图6是本发明根据一个或多个实施方式的纳米粒子微液滴、磨削力和磨削温 度测量装置示意图；
图7是本发明根据一个或多个实施方式的微磨削测力仪安装与工件定位和夹 紧装备示意图；
图8是本发明根据一个或多个实施方式的工件的定位示意图；
图9是本发明根据一个或多个实施方式的工件剖视图与测温装置连接示意 图；
图10是本发明根据一个或多个实施方式的自平气浮隔振光学平台；
图11是本发明根据一个或多个实施方式的蜂窝状台板结构示意图；
图12是本发明根据一个或多个实施方式的单自由度隔振***示意图。
其中，I、超声波振动装置，II、流体荷电雾化装置，III、测量装置，Ⅳ、 气浮平台装置；
I-1、超声波发生器，I-2、超声波电主轴，I-3超声波换能器，I-4变幅杆， I-5磨具，I-6内窥镜；
Ⅱ-1、夹具，Ⅱ-2、工件，Ⅱ-3、接地线，Ⅱ-4、高压直流电源，Ⅱ-5、导 线，Ⅱ-6、荷电雾化喷嘴，Ⅱ-7、连接线，Ⅱ-8、第一软管，Ⅱ-9、纳米粒子， Ⅱ-10、超声振动棒，Ⅱ-11、生理盐水，Ⅱ-12、第二软管，Ⅱ-13、混合室，Ⅱ -14、第三软管，Ⅱ-15、微量润滑泵；
Ⅲ-1、第一数据分析仪，Ⅲ-2、第一信息采集仪，Ⅲ-3、放大器，Ⅲ-4、第 二数据分析仪，Ⅲ-5、第二信息采集仪，Ⅲ-6、第三信息采集仪，Ⅲ-7、第三数 据分析仪，Ⅲ-8、高速摄像机，Ⅲ-9、磨削测力仪，Ⅲ-10、热电偶；
III-1101、垫片，III-1102、第一夹紧螺栓，III-1103、安装螺栓，III-1104、 挡块，III-1105、第一平板，III-1106、第二夹紧螺栓，III-1107、底座，III-1108、 调节螺栓，III-1109、压板，III-1110、限位座，III-1111、第二平板；
Ⅳ-1、台板，Ⅳ-2、气浮隔振器，Ⅳ-3、支撑柱，Ⅳ-4、容纳槽，Ⅳ-5、升 降地脚，Ⅳ-6、连接部，Ⅳ-7、承重垫；Ⅳ-101、皮衬，Ⅳ-102、第一边框板， Ⅳ-103、第二边框板，Ⅳ-104、导磁性面板，Ⅳ-105、支撑板，Ⅳ-106、蜂窝芯 板。
具体实施方式
实施例一：
本实施例提供了一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，如图1 所示，包括超声波振动装置I、流体荷电雾化装置II、测量装置III、气浮平台 装置Ⅳ、三维位移工作台，气浮平台装置Ⅳ设置于三维位移工作台底部，三维位 移工作台上通过夹具Ⅱ-1夹持工件Ⅱ-2。
本实施例选择牛长骨作为试样材料，针对牛长骨磨削力大、在加工过程中易 发生脆性断裂造成裂纹损伤的特点，采用超声波振动装置I通过超声辅助微磨削 工艺对其加工。
如图2所示，超声波振动装置I包括超声波发生器I-1和超声波电主轴I-2， 超声波电主轴I-2中的超声波换能器I-3与超声波发生器I-1通过导线连接，超 声波发生器I-1的交流电为超声波换能器I-3提供高频电振动信号。
超声波电主轴I-2的外壳与角度调整装置连接，以调整磨削角度，同时，角 度调整装置也安装在三维位移工作台上，并在X、Y、Z方向运动。所述角度调整 装置为现有技术，此处不再赘述。
磨具I-5与超声波振动装置I的变幅杆I-4连接，使磨具I-5能够产生满足 加工要求的振动。当磨具I-5靠近骨材料时，磨具/骨间隙容积减小，冷却液从 间隙中排出，带走热量及骨磨屑；当磨具I-5离开骨材料时，间隙容积增大，从 而带进新鲜的冷却液。所述超声振动装置I安装于主轴且随其一起旋转，超声振 动辅助微磨削可使得磨削区的冷却液受到磨具超声振动作用而产生高频、交变的 正、负液压冲击波，更容易泵吸进入磨削区间，加速了磨削区间内冷却液的更新， 极大地增强冷却介质的对流换热能力，且促进了碎屑的排出，避免了磨具I-5的 堵塞。
如图3(a)所示，当磨粒瞬时切削厚度h小于最小未变形切屑厚度hmin时，表 示磨粒尚未切入未加工表面材料，仅对已加工表面形成耕犁、滑擦作用；如图 3(b)-图3(c)所示，随着h的增大，当h＞hmin时，磨粒逐渐切入未加工表面，材 料逐渐产生塑性变形，且塑性变形底部存在残余应力，当h超过最小未变形切屑 厚度时hmin，材料在塑性剪切作用下形成切屑，此时材料以塑性方式去除。
当磨粒切入未加工表面材料时，瞬时磨粒切削厚度从0增大，如图3(d)所示， 当h增大至临界值时，最终加工表面产生微裂纹包括侧向裂纹和中经裂纹，磨削 过程由塑性域去除转变为脆性域去除；当h逐渐减小时，磨粒再次撤离未加工表 面材料时降低为0。因此，从单颗磨粒瞬时切削厚度的角度，超声振动微磨削中 可实现断续磨削。
超声振动机理：
超声波是指不能引起人听觉反应的声频率在20kHz以上的振动波。超声振 动通过换能器将超声电源发出的高频信号转化为高频振动，进而通过超声变幅杆 将振动传递给超声波刀具，轴向超声振动振幅的叠加使磨粒的瞬时切削深度也发 生周期性改变。
超声振动可改变磨屑的最大未变形切削厚度和磨屑的平均厚度，提高了材料 去除率，使纳米流体对砂轮和工件浸润更加充分，因此大大提高了冷却润滑效果 和纳米流体利用率，磨削时磨屑体积的换算示意图如图4所示，相关计算如下：
根据体积不变原则推导，磨削未变形磨屑的最大厚度为:
其中，Ns为磨具单位面积有效磨刃数；C为磨屑宽度与磨屑厚度之比，即C＝bg/ag。
以相似矩形六面体代替鱼状体的磨屑，则
式中：V0为每一颗磨粒的体积；VW为磨除的工件材料的体积。
式(2)可写为：
式中：
为磨屑平均宽度，
(C为比例系数，与磨粒顶锥角大小有关)； 
为磨屑平均厚度，
ls为未变形磨屑长度，其数值可按几何接触长度 公式求得，即
b为磨具的磨削宽度。
于是由式(3)可导出：
则最大未变形切屑厚度为：
超声振动辅助磨削机理：
在微磨削过程中，加工机理主要受磨粒半径与未变形切屑厚度比值的影响， 由于磨粒半径与未变形切屑厚度处于同一尺度，因此未变形切屑厚度的微小变化 量将对加工机理产生较大影响。考虑尺寸效应、最小切屑厚度原理等的综合作用 下，其材料去除机理与传统加工方式不同。在动态冲击载荷下，材料动态断裂韧 性相对静态断裂韧性降低70％以上。因此，超声振动下脆性材料的动态断裂韧度 KID代替静态断裂韧度KIC进行计算，即：
KID＝30％KIC (6)
因此，超声振动端面微磨削中，相对传统端面微磨削而言，因附加超声振动 引起磨粒—材料间更大的相对速度与加速度，从而引起磨粒—材料间更大的动态 冲击作用，考虑此动态冲击作用，则超声振动端面微磨削下更容易实现塑性域磨 削，在塑性域磨削前提下，能够达到更大的材料去除率。
根据压痕断裂力学，当加工载荷小于临界载荷时，生物骨材料主要以塑性方 式去除；当加工载荷大于临界载荷时，则主要以脆性断裂的方式去除。超声作用 下的临界载荷Fmax和临界切削厚度hmax为：
式中：α为几何系数；β为常数；HV为生物骨材料硬度；KID为动态断 裂韧度；Kv为值大于1的影响系数，与生物骨材料在超声作用下硬度变化关系； E为骨材料的弹性模量。当KID增大，HV减少时，硬脆性材料容易由脆性向塑性 状态转变，反之亦然。因此，在超声振动辅助微磨削过程中，超声振动的引入对 工件材料具有软化效应，在一定程度上降低了工件材料的硬度HV；同时，超声振 动的引入降低了磨具与工件之间的弹性回让，使加工过程更加稳定，动态冲击作 用减小，表现为材料的动态断裂韧性KID有所增加。因此，由式(7)-(8)可知， 超声振动使得临界载荷和临界切削厚度增大，临界切削深度一般为普通磨削的 2-3倍。
进一步的，如图5所示，流体荷电雾化装置II包括荷电雾化喷嘴Ⅱ-6、微 量润滑泵Ⅱ-15、混合室Ⅱ-13、超声振动棒Ⅱ-10，超声振动棒Ⅱ-10与超声波换 能器I-3连接，超声振动棒Ⅱ-10的个数根据待混合介质的数目而定；本实施例 中设置两个超声振动棒Ⅱ-10，其中一个超声振动棒Ⅱ-10用于对生理盐水Ⅱ-11 进行超声振动，另一个超声振动棒Ⅱ-10用于纳米粒子Ⅱ-9进行超声振动，通过 超声振动使对纳米粒子均匀分布。
盛装纳米粒子Ⅱ-9的容器通过第一软管Ⅱ-8连接混合室Ⅱ-13的第一入口， 盛装生理盐水Ⅱ-11的容器通过第二软管Ⅱ-12连接混合室Ⅱ-13的第二入口，生 理盐水Ⅱ-11和纳米粒子Ⅱ-9在混合室Ⅱ-13内混合后制备成低浓度的纳米流 体。混合室Ⅱ-13的的出口通过第三软管Ⅱ-14连接微量润滑泵Ⅱ-15，微量润滑 泵Ⅱ-15通过连接线Ⅱ-7连接荷电雾化喷嘴Ⅱ-6。
荷电雾化喷嘴Ⅱ-6连接高压直流电源Ⅱ-4，微量润滑泵Ⅱ-15将纳米流体从 荷电雾化喷嘴Ⅱ-6喷出后，通过高压直流电源Ⅱ-4使纳米流体液滴荷电雾化， 形成荷电微液滴群；荷电液滴群在电场力驱动下可控有序的输运到工件Ⅱ-2表面 (工件Ⅱ-2通过夹具Ⅱ-1夹持固定)，在磨削运动中主要起润滑和冷却的作用。
高压直流电源Ⅱ-4为***提供高压直流电源，高压直流电源Ⅱ-4的负极电 流输送至荷电雾化喷嘴Ⅱ-6的导线Ⅱ-5，正极电流通过导线输送至工件Ⅱ-2，并 通过接地线Ⅱ-3接地，从而保证喷嘴与工件间形成稳定电场。
进一步的，如图6所示，测量装置Ⅲ包括微液滴测量部分、磨削力测量部分 和磨削温度测量部分，其中，微液滴测量部分包括高速摄像机Ⅲ-8、第三信息采 集仪Ⅲ-6和第三数据分析仪Ⅲ-7，高速摄像机Ⅲ-8通过导线连接第三信息采集 仪Ⅲ-6，第三信息采集仪Ⅲ-6通过导线连接第三数据分析仪Ⅲ-7。
磨具I-5磨削工件Ⅱ-2产生磨削力时，高速摄像机Ⅲ-8采集纳米流体微液 滴在纳米流体气流场、荷电场及超声高频振动冲击能场耦合作用下的运动轨迹， 并传给第三信息采集仪Ⅲ-6，最后传到第三数据分析仪Ⅲ-7，进而可以分析纳米 流体微液滴在磨具/生物骨约束界面微通道毛细管形成机理。
如图9所示，磨削温度测量部分包括依次连接的热电偶Ⅲ-10、第一信息采 集仪Ⅲ-2和第一数据分析仪Ⅲ-1，测量信号经第一信息采集仪Ⅲ-2传到第一数 据分析仪Ⅲ-3，并由第一数据分析仪Ⅲ-3显示热电偶Ⅲ-10工作端即工件Ⅱ-2 的温度。
工件Ⅱ-2底部有槽，以使热电偶Ⅲ-10***。本实施例以两根热电偶Ⅲ-10 为例，分别标记为TC1、TC2，其工作端分别位于距工件Ⅱ-2上表面以下0.5mm、 1mm处，靠近TC2的工件Ⅱ-2表面标记为a面，靠近TC1的一面标记为b面。 当磨头I-5按箭头方向(a→b)第一次磨削时，TC2首先磨破，为第一测量端， TC1为第二测量端。
进一步的，如图6所示，磨削力测量部分包括磨削测力仪Ⅲ-9、放大器Ⅲ-3、 第二信息采集仪Ⅲ-5、第二数据分析仪Ⅲ-4，磨削测力仪Ⅲ-9安装于夹具Ⅱ-1 下方，磨削测力仪Ⅲ-9、放大器Ⅲ-3、第二信息采集仪Ⅲ-5和第二数据分析仪Ⅲ -4通过导线依次连接。磨具I-5磨削工件Ⅱ-2产生磨削力时，测量信号经放大 器III-3放大后传给第二信息采集仪Ⅲ-5，最后传到第二数据分析仪Ⅲ-4该数据 分析仪为带显示屏的可编程控制器)，并显示磨削力的大小。
在本实施例中，如图7所示，磨削测力仪Ⅲ-9两侧对称安装底座III-1107， 底座III-1107与磨削测力仪Ⅲ-9通过螺栓连接；所述底座III-1107为可导磁性 金属材质，开启气浮平台装置Ⅳ的工作台后，工作台充磁可使磨削测力仪III-11 的底座III-1107吸附在上面。
进一步的，磨削测力仪Ⅲ-9上安装夹具II-1，如图8所示，夹具II-+包括 限位座III-1110、挡块III-1104，限位座III-1110固定于磨削测力仪III-11 的工作台上；在本实施例中，限位座III-1110为矩形框结构，限位座III-1110 内开有矩形的限位槽。
可以理解的，在其他实施例中，限位座III-1110也可以设置为其他结构， 只要限位座III-1110中的限位槽与工件Ⅱ-2形状相适应即可。
工件Ⅱ-2贴合于限位槽一角设置，工件Ⅱ-2一侧与限位槽内壁之间设置挡 块III-1104,挡块III-1104配合第一夹紧螺栓III-1102对工件Ⅱ-2进行X向限 位。挡块III-1104一侧表面与工件Ⅱ-2侧面贴合，另一侧表面与第一夹紧螺栓 III-1102端部贴合，第一夹紧螺栓III-1102穿过限位座III-1110。
工件Ⅱ-2的Y向通过第二夹紧螺栓III-1106和限位座III-1110进行限位， 第二夹紧螺栓III-1106穿过限位座III-1110且其端部能够与工件Ⅱ-2端面贴 合，使工件Ⅱ-2另一端面紧贴限位槽侧壁。
工件Ⅱ-2的Z向通过多个压板限制，工件Ⅱ-2的X向两侧分别设置若干压 板。在本实施例中，工件Ⅱ-2的X向正方向设置两个压板III-1114；当然，在 其他实施例中，压板III-1114也可以设置其他个数。
进一步的，挡块III-1104上表面可拆卸连接第一平板III-1105，第一平板 III-1105通过拧入安装螺栓III-1103实现挡块III-1104的固定，螺栓III-1103 与挡块III-1104之间安装垫片III-1101。
工件Ⅱ-2一侧设有与限位座III-1110可拆卸连接的第二平板III-1111，第 二平板III-1111上开设条形孔，通过在条形孔中拧入调节螺栓III-1113实现压 板III-1114的安装；压板III-1114的位置可通过沿条形孔移动而调节。
压板III-1114的形状根据工件Ⅱ-2的高度而定，只要满足压板III-1114 一端能够与工件Ⅱ-2上表面接触，另一端能够与第二平板III-1111上表面接触 即可。当工件Ⅱ-2长宽高三个尺寸发生变化时，可通过第二夹紧螺栓III-1106、 第一夹紧螺栓III-1102和压板III-1114实现装备可调，满足工件Ⅱ-2的尺寸变 化要求。
进一步的，如图10所示，气浮平台装置Ⅳ包括台板Ⅳ-1、气浮隔振器Ⅳ-2 和支撑组件，气浮隔振器Ⅳ-2安装于台板Ⅳ-1和支撑组件之间。在本实施例中， 支撑组件包括多个支撑柱Ⅳ-3，例如4个，相对设置的支撑柱Ⅳ-3之间通过连接 部Ⅳ-6相连；用于加强支撑柱Ⅳ-3的稳定性，进而提升台板Ⅳ-1的稳定性。
每个支撑柱Ⅳ-3顶部与台板Ⅳ-1底面之间均连接气浮隔振器Ⅳ-2，支撑柱 Ⅳ-3底部开有容纳槽Ⅳ-4，容纳槽Ⅳ-4内安装升降地脚Ⅳ-5，通过升降地脚Ⅳ -5调整台板Ⅳ-1的高度和平整度。
优选地，容纳槽Ⅳ-4的内壁设有螺纹，容纳槽Ⅳ-4与升降地脚Ⅳ-5螺纹连 接。更进一步的，升降地脚Ⅳ-5底部设置承重垫Ⅳ-7，用于承受台板Ⅳ-1的重 量。
进一步的，如图11所示，所述台板Ⅳ-1为蜂窝式台板，其包括两个相互平 行且间隔设置的支撑板Ⅳ-105，支撑板Ⅳ-105周向通过第一边框板Ⅳ-102封闭； 第一边框板Ⅳ-102外表面设有皮衬Ⅳ-101，内表面设有阻尼材料的第二边框板Ⅳ -103；第二边框板Ⅳ-103内侧设有蜂窝芯板Ⅳ-106，位于上侧的支撑板Ⅳ-105 顶部设有导磁性面板Ⅳ-104。
在本实施例中，导磁性面板Ⅳ-104为高导磁性不锈钢面板；蜂窝芯板Ⅳ-106 采用正方形镀铝锌钢板以及加强镀铝锌钢板相互对粘，正方形镀铝锌钢板内部冲 压凹槽，比传统正方形薄钢板强度大，能够防止液体渗入蜂窝层，并阻止气体在 螺纹孔件的对流。
气浮平台隔振***理论：
隔振是在振源与被隔振设备之间布置合适的隔振器来消除或抑制振动的直 接传递。在隔振装置的每个独立自由度都可以简化为单自由度隔振***，如图12 所示；其中受控对象是一个刚性质量块，隔振器由理想和阻尼器并联而成的无质 量元件，地基是质量无穷大的刚体。
单自由度隔振***的振动微分方程为：
式中，m为负载质量，k为***刚度，c为***阻尼。
设
则：
令
x(t)＝X(w)y(t) (12)
式中，X(w)为该***的地基振动传递函数，它表征***对地基通过隔振***传递至被隔离***物体上的振动的传递效果。由图12可知，***的传递表达式相同， 则：
T(w)＝X(w) (14)
T(w)的模|T(w)|称为在地面简谐振动干扰下***的稳态振幅传递为：
式中，ζ为隔振***的阻尼比，f为地面干扰振动的振动频率，fn为隔振系 统的无阻尼固有频率。固有频率是指振动***的自由振动频率，固有频率越低， ***的自由振动周期越长。由以上可知，降低隔振***的固有频率、增大***的 阻尼比能够有效地提高大型隔振平台对地面的振动。
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。
Claims (10)
1.一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，其特征在于，包括：
三维位移工作台，其上承载有用于夹持工件的夹具；
超声波振动装置，包括通过导线连接的超声波发生器和超声波电主轴，超声波电主轴中的变幅杆安装有用于磨削工件的磨具；
流体荷电雾化装置，包括荷电雾化喷嘴和多个与超声波发生器相连的超声振动棒；各超声振动棒置于不同介质的容器中，各容器均与混合室相连；所述混合室和荷电雾化喷嘴之间连接微量润滑泵；
测量装置，包括设于夹具和三维位移工作台之间的磨削力测量部分、设于夹具侧面的微液滴测量部分和磨削温度测量部分。
2.根据权利要求1所述的一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，其特征在于，所述磨削力测量部分包括依次连接的磨削测力仪、放大器、信息采集仪和数据分析仪；
夹具通过磨削测力仪设置于三维位移工作台上方。
3.根据权利要求2所述的一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，其特征在于，所述夹具包括限位座、挡块，限位座内设有用于放置工件的限位槽，挡块设于限位槽中并配合夹紧螺栓限位工件。
4.根据权利要求3所述的一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，其特征在于，所述限位座顶部可拆卸连接平板，平板上安装有间距可调的多个压板，压板用于对工件高度方向的限位。
5.根据权利要求1所述的一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，其特征在于，所述超声波发生器连接两个超声振动棒，其中一个超声振动棒置于盛装生理盐水的容器中，另一个超声振动棒置于盛装纳米粒子的容器中；两容器分别通过软管连接混合室的入口。
6.根据权利要求1或5所述的一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，其特征在于，所述荷电雾化喷嘴与工件之间连接高压直流电源。
7.根据权利要求1所述的一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，其特征在于，所述磨削温度测量部分包括能够***工件内的热电偶，所述热电偶依次连接信息采集仪和数据分析仪。
8.根据权利要求1所述的一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，其特征在于，所述微液滴测量部分包括用于获取工件磨削图像的摄像机，所述摄像机依次连接信息采集仪和数据分析仪。
9.根据权利要求1所述的一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，其特征在于，所述三维位移工作台底部还设有气浮平台装置，气浮平台装置包括台板、气浮隔振器和支撑组件，气浮隔振器安装于台板和支撑组件之间。
10.根据权利要求1所述的一种多能场纳米润滑剂微尺度骨磨削加工测量***，其特征在于，所述台板上表面设有导磁性面板，台板内部设有蜂窝芯板。
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