一种基于空化效应的多级定向金刚石砂轮修锐装置与方法

技术领域

本发明涉及磨削加工中的金刚石砂轮修锐技术领域，尤其指出一种基于空化效应的多级定向金刚石砂轮修锐装置与方法。

背景技术

磨削加工是机械加工中常见的精加工方式，利用高速旋转的砂轮等磨具加工工件表面的切削加工，具有加工量少、精度高的特点。在机械制造行业中，磨削加工应用比较广泛，但所产生的磨屑聚集在工件和砂轮表面影响加工，进而影响磨具的使用寿命，降低工件的表面精度。

常用去磨屑方式采用向磨削区连续灌溉大量磨削液带走磨屑，磨削液优异的特性润滑使其在工件表面形成油膜，降低砂轮与工件之间的摩擦系数和磨削力，减小磨屑与颗粒间的附着力，但是此方式需要大量的磨削液，与当今环保和低碳的发展背景相离。同时由于砂轮高速旋转带动周围空气运动，进而在其周围形成致密的“气障层”，使喷嘴喷出的磨削液难以进入磨削区，实际磨削液的有效流量仅为喷嘴总流量的5％-40％，磨削液无法进入砂轮与工件的接触界面。而在磨削过程中积聚在砂轮上的磨屑必须得到清除以恢复砂轮的锐度，无法有效带走磨屑，则导致接触区工件表面极易产生热损伤，影响工件的精度。

目前，针对金属基砂轮的修锐问题，存在着磨料研磨法、游离磨料喷射修整法、杯形砂轮修整法、金刚石笔修锐法、磨削软钢法、砂带软弹性修整法等传统的机械修锐技术，以及超声波振动修整法、高温高压修整法、激光修整法、电化学修整法、在线电解电火花修整法(ELID)等新型修锐技术。然而，传统修锐技术存在着修锐效率低、修锐成本高、修锐次数频繁和操作环境恶劣等明显的缺点，且只能实现在位修整，因此通常需要中断磨削过程来进行砂轮的修锐，降低了磨削加工效率。

空化水射流是一项新型、高效、安全可靠的新技术，具有较强清洗、除污能力，在众多领域得到了较为广泛的应用。空化水射流冲蚀作用对工件进行清洗除锈屑作业是一种较为新型的清洗除屑方式，空化水射流具有清洗效率高、清洗效果好、对环境污染小、节水省时、成本低廉等优点。

空化是指液体内局部压力下降时，液体内部或液固交界面上气体空穴的形成、发展和溃灭的过程。当液体压力降至液体饱和蒸气压甚至以下时，由于液体的剧烈汽化而产生大量空化泡，空化泡随液体流动膨胀、生长。当液体压力恢复时，空化泡瞬间溃灭形成微射流和冲击波，产生瞬间局部高温(1000K～5000K)和瞬间高压(1×10

根据空化产生的因素，通常分为声空化、光空化、粒子空化和水力空化四种类型。由于空化产生的效率和工程应用的难易程度，四种模式中，声空化和水力空化是学术界和工业界关注的热点。目前，声空化仅在实验室取得较好效果，但将其应用于中试或工业化时，会出现空化场不均匀，空化效率下降，通量较小，放大难度较大等问题。相对于超声空化而言，水力空化设备简单、成本低廉，能产生大规模的空化场，工业化应用的潜力很大，目前已在灭菌、有机污水废水处理、射流清洗以及化工分离等领域得到应用。

公开号为CN108032222B的专利“一种砂轮双激光修整装置及修整方法”提出一种采用纳秒、飞秒激光束分别整形、修锐平行砂轮的方法，同时辅助侧向液柱流来缓解砂轮表面热损伤程度。该方法可同时进行砂轮的整形和修锐过程，虽能实现修整效率的提升，但由于砂轮转动时“气障”效应的影响，使得磨削液难以进入实际的修整区域，导致磨粒变质层的抑制效果不是很好，且无法有效去除位于砂轮金刚石颗粒间隙处和工件加工形成的缝隙处的磨屑，砂轮修锐效果不明显。

发明内容

本发明针对以上问题，本发明提出一种基于空化效应的多级定向金刚石砂轮修锐装置与方法，用于解决砂轮磨削加工过程中受“气障层”影响磨削液难以进入磨削核心区域，无法有效的带走磨屑从而影响到磨削加工和在线难以砂轮修锐的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于空化效应的多级定向金刚石砂轮修锐装置与方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于空化效应的多级定向金刚石砂轮修锐装置，其特征在于：本装置分为四个模块：控制模块、空化模块、破障模块和回收模块：

所述控制模块用于控制整个装置运行；所述控制模块包括：压力表、储气罐、气压调节器、气泵、气阀、阀门控制器、流速传感器、颗粒阀。

所述控制模块为流速传感器控制阀门控制器，阀门控制器控制气阀和颗粒阀，气压调节器控制气泵和压力表；所述流速传感器位于多段式文丘里管内部靠近小文丘里管出口端；所述储气罐与气泵提供所需的压缩气体。

所述空化模块包括电动机、支座、水力空化器、蜂巢结构板、磨削液进端口、过氧碳酸钠罐、疏水膜罐、多段式文丘里管、小文丘里管、软管；所述电动机通过焊接放置于支座的下方；所述水力空化器用螺栓连接固定于支座的上方。

所述空化模块中的磨削液进端口位于水力空化器上方斜向开口；所述水力空化器用螺栓连接固定于支座的上方；所述蜂巢结构板位于水力空化器内部并固定在旋转主轴上；所述多段式文丘里管用法兰盘密连接于水力空化器外侧下方；所述过氧碳酸钠罐与疏水膜罐依次焊接密封连接；所述软管连接在疏水膜罐下方出口，软管连通小文丘里管，小文丘里管斜向焊接在多段式文丘里管外侧。

所述破障模块包括砂轮轴、砂轮、支臂、砂轮大锥齿轮、砂轮小锥齿轮、破障轮动力轴、破障轮组、破障轮组支撑座；所述砂轮轴带动砂轮旋转时同时带动砂轮大锥齿轮旋转，砂轮大锥齿轮与砂轮小锥齿轮啮合传动使得动力传递给破障轮动力轴；所述支臂用于支撑砂轮大锥齿轮完成运动传递；破障轮组底部焊接在破障轮组支撑座上。

所述破障轮组包括：第一气障轮、第一锥齿轮组、第二气障轮、第二锥齿轮组、第一平衡轮、两级锥齿轮组、第三气障轮、次两级锥齿轮组、四号气障轮、第一小平衡轮、第二小平衡轮和轴承。

所述两级锥齿轮组的啮合传动带动有相同轴的次两级锥齿轮组旋转；所述次两级锥齿轮组旋转带动同轴上的第三气障轮和四号气障轮以相同转速旋转；所述第三气障轮旋转带动同轴的第二锥齿轮组旋转并将动力传递给第二气障轮使其同等转速旋转；所述第二气障轮旋转带动第一锥齿轮组并将动力传递给第一气障轮使其四个气障轮同等转速旋转；所述轴承用于支撑各气障轮。

所述第一小平衡轮和第二小平衡轮为平衡轮用于消除第一锥齿轮组单点放置和次两级锥齿轮组单边放置高速旋转时会产生的偏振；所述第一平衡轮消除长轴放置不合理产生的偏振。

所述回收模块包括回收箱、过滤网、电磁铁；所述回收模块的回收箱位于破障模块下方；所述电磁铁竖立摆放在回收箱内，过滤网环绕于电磁铁外面；所述磨屑被冲击而来的磨削液带走流入回收箱。

进一步地，所述储气罐中压缩气体为空气，气压压力为2.0Map～8.0Map。

进一步地，所述水力空化器外表为类半圆形型；所述蜂巢结构板为间隔式实板空板中空管板，所述蜂巢发生板结构为空腔孔实心板间隔式排布，相邻管壁之间有通孔；磨削液通过空板中空管上的孔迅速涌出另一通孔实板下端空板流出完成切割空化。

进一步地，所述过氧碳酸钠颗粒在过氧碳酸钠罐内；所述过氧碳酸钠颗粒的通过储气罐内的空气推动依次经过过氧碳酸钠罐、疏水膜层、软管和小文丘里管融入到多段式文丘里管。

进一步地，所述文丘里管腔的数量不定，多段式文丘里管腔为连续性缩小管道，文丘里管腔的入口段与内腔通道的出口相连通；所述文丘里管腔的入口段为圆锥管结构。各级丘里管腔均位于同一轴线上。

进一步地，所述破障轮组的四个气障轮位于磨削核心区侧边径向垂直处，破障轮组的四个气障轮大小相同，对称垂直排布，对称组气障轮旋向相同，动力通过四个锥齿轮组传递动力，其中三个小锥齿轮组转速相等并配有平衡轮平衡高速旋转时的偏振；所述气障轮结构为外窄内宽式圆盘。

进一步地，所述破障轮组动力轴动力由砂轮大锥齿轮与砂轮小锥齿轮的传动引动至锥齿轮组完成四个气障轮的同速旋转；所述锥齿轮组两锥齿轮为同等大小锥齿轮。

进一步地，所述四个气障轮大小相同且分布有大小均等、位置对称的四个通孔；所述第一小平衡轮和第二小平衡轮为同类型，形状为外端圆盘内端半圆形状凹陷；所述第一锥齿轮组、第二锥齿轮组和次两级锥齿轮组均的锥齿轮为同类型齿轮，大小相等。

进一步地，所述回收箱通电带动电磁铁旋转搅拌磨削液形成涡流引动磨屑沉淀通过过滤网完成过滤，过滤后的磨削液可重复使用。

进一步地，所述电磁铁为八块，等分对称排布于回收箱内部，过滤网孔为5mm-50mm。

进一步地，所述砂轮为金属结合剂金刚石砂轮，所述金属结合剂青铜结合剂；所述砂轮表面是指青铜结合剂层；所述过氧碳酸钠为高品质干燥过氧碳酸钠，尺寸大小50nm～100nm；所述过氧碳酸钠外表所用的疏水层膜为聚四氟乙烯疏水层膜。

本发明还提供了一种基于空化效应的多级定向金刚石砂轮修锐方法，其技术方案分为如下几个步骤：

步骤1、把工件固定在工作台上，启动气泵机进行抽气，通过导气管把气体压缩到储气罐中，当气压调节器检测到储气罐内的气压符合要求时，则气泵停止工作，反之则开启；启动水力空化器电动机，使其逐步加速至想要的工作转速，磨削液准备进入水力空化器内腔，做好磨削液空化准备；

步骤2、磨削液涌入水力空化器内腔，并径向冲击蜂巢结构空化发生板，蜂巢结构空化发生板与磨削液呈三者不同角度碰撞，使其充分切割磨削液，磨削液从蜂巢结构板中圆形通孔中快速切割通过，磨削液中产生大量空化气泡使磨削液成为气液两相的磨削液并带有较高冲击速度；

步骤3、气液两相磨削空化气泡通过与水力空化发生器腔内下侧多段文丘里管进行二次气液空化和二次提升冲击速度；

步骤4、位于多段式文丘里管的二段处加速管道内的流速传感器感应到磨削空化液已达到设定流速，阀门控制器控制过氧碳酸钠储存罐阀门打开，储气罐中压缩气体推动过氧碳酸钠颗粒通过疏水层经过小文丘里管加速将过氧碳酸钠融入气液两相磨削空化液形成气固液三相磨削空化液通过喷嘴口准备径向射入磨削核心区；

步骤5、砂轮磨削工件时，砂轮轴外的锥齿轮带动破障轮动力轴旋转引动破障轮组中气障轮以接近砂轮外层转速的速度旋转，磨削核心区工作时为高温，磨削液的射入，磨削液与核心区碰触产生气化反应，气温升高，气压降低，导致核心区的气压低于破障轮组外侧的气压，形成外高内低的气压区，气障轮由外向内旋转不断抽出内侧负压进一步扩大两侧气压差产生虹吸效应，定向引导加速气固液三相磨削液磨削核心区；

步骤6、磨削液通过三次加速后径向冲击磨削核心区，空化泡在接触磨削核心区时空化泡泯灭爆炸产生高压高冲击波将磨屑从工件和砂轮金刚沙砾间隙处去除，同时过氧碳酸钠的疏水层被磨削核心区的高温破坏暴露出过氧碳酸钠与磨削液中的水迅速反应多点爆炸共振产生高强度冲击波辅助强化空化泡破碎时冲击波能量，从而加快磨屑的带走并完成砂轮工作时在线修锐；

步骤7、冲击结束被磨削液带走的磨屑流向下端处的回收箱的过滤网完成磨削液的过滤回收，实现磨削液的无害化处理和循环使用。

进一步地，所述多段式文丘里管为连续性缩小管道，磨削液在第一段文丘管里的压缩管道内完成一次加速后进入第二段压缩管道涌向实现二次加速，两次加速皆可以实现空化气泡的产生，提升空化率。

进一步地，过氧碳酸纳在储气罐中气体的推动下经过小文丘里管的压缩腔中的文丘里效应加速达到多段式文丘里管的流速。

本发明的有益效果如下：

1、本方法借助磨削液空化后产生的空化气泡泯灭时产生的冲击波和过氧碳酸钠与水剧烈反应产生的能量直接将磨削过程中产生的磨屑从磨削核心区冲击出来并被高速射入的磨削液带走，使其能在加工过程中完成砂轮修锐的效果，极大提高了磨削核心区域的润滑冷却清洁效果，大幅降低磨削比能，极大提高加工精度，同时减少了大量磨削液的浪费使用，符合工业领域提倡的节能环保要求。

2、本发明中空化发生板使用的是蜂巢结构，其结构稳定切割磨削液时安全可靠耐用，蜂巢结构板的表面积是同等结构中表面积最大者，在水力空化发生器内腔切割水时能够做到大面积大功率切割水产生空化气泡，可以显著提高了空化率。

3、本发明中加速提速模块的多段式文丘里管，其文丘里管的数量可根据所需要的射速进行增减，文丘里的文丘里效应可进一步提升空化效率，增强空化清洗效果，加快磨削液流速并保护空泡。

4、本方法效率高、空化水泡形成速度快、空化泡泯灭时能量大、可实现自动化，同时成本低、符合工业化生产要求。

5、本方法中破障轮组能够有效的打开砂轮工作时产生的“气障层”帮助磨削液有效无损的进入磨削核心区，磨削液气化使得磨削核心区处的气压降低，气温升高，破障轮组的气障轮扩大两侧的气压差形成外高内低，诱发虹吸效应，借助破障轮组能有效引导加速磨削液定向射入磨削核心区，能够有效减少磨削液的浪费，加强清除磨屑的效率，实现工作时修锐砂轮，并弥补磨削液在摄入过程中空化气泡的损失，补充空化气泡。

6、本发明中辅助空化辅助物质过氧碳酸钠在磨削核心区破坏掉疏水层膜后迅速与水反应，释放出氧气，于人体无毒无害，反应时释放的巨大能量可加强空化气泡泯灭时产生的冲击波；过氧碳酸纳反应后的物质能溶于水同时有益于工件加工，并且通过酸中和后的磨削液可以循环使用，符号环保的要求。

附图说明

图1：气固液三相磨削液多级加速冲击在砂轮表面去除磨屑实现砂轮修锐方法示意图。

图2：砂轮处侧视图。

图3：蜂巢结构板部分结构图。

图4：磨削液在磨削加工核心区去除磨屑修锐示意图。

图5：加速模块部分结构图。

图中，1.电动机，2.支座，3.水力空化器，4.蜂巢结构板，401.空腔孔，402.通孔，403.管壁，404.实心板，5.磨削液进端口，6.磨削液，7.压力表，8.储气罐，9.气压调节器，10.气泵，11.气阀，12过氧碳酸钠罐，13.疏水膜层，14.疏水膜罐，15.阀门控制器，16.多段式文丘里管，17.流速传感器，18.小文丘里管，19.软管，20.颗粒阀，21.砂轮轴，22.砂轮，23.工件，24.回收箱，25.过滤网，26.电磁铁，27.支臂，28.砂轮大锥齿轮，29.砂轮小锥齿轮，30.破障轮动力轴，31.破障轮组，3101.第一气障轮，3102.第一锥齿轮组，3103.第二气障轮，3104.第二锥齿轮组。3105.第一平衡轮，3106.两级锥齿轮组，3107.第三气障轮，3108.次两级锥齿轮组，3109.四号气障轮，3110.第一小平衡轮，3111.第二小平衡轮，3112.轴承，32.破障轮组支撑座，33.过氧碳酸钠颗粒，34.气泡，35.磨屑粘接物，36.金刚石磨粒。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，该实施例提供了一种基于空化效应的多级定向金刚石砂轮修锐装置与方法，其实质是利用磨削液在水力空化器形成的气液两相磨削液和辅助空化物质过氧碳酸钠加入下形成超高压超高速的气固液三相磨削空化液通过可以形成内外气压差的破障轮组冲击磨削核心区，空化气泡的泯灭产生的高压冲击波将磨屑带走并实现在线修锐，并通过回收装置完成磨削液的循环使用，降低了成本，提高了磨削加工的精度和质量。

一种基于空化效应的多级定向金刚石砂轮修锐装置，如图1-5所示，具体装置如下：

本装置包括：电动机1、支座2、水力空化器3、蜂巢结构板4、空腔孔401、通孔402、管壁403、实心板404、磨削液进端口5、磨削液6、压力表7、储气罐8、气压调节器9、气泵10、气阀11、过氧碳酸钠罐12、，疏水膜层13、疏水膜罐14、阀门控制器15、多段式文丘里管16、流速传感器17、小文丘里管18、软管19、颗粒阀20、砂轮轴21、砂轮22、工件23、回收箱24、过滤网25、电磁铁26、支臂27、砂轮大锥齿轮28、砂轮小锥齿轮29、破障轮动力轴30、破障轮组31、第一气障轮3101、第一锥齿轮组3102、第二气障轮3103、第二锥齿轮组3104、第一平衡轮3105、两级锥齿轮组3106、第三气障轮3107、次两级锥齿轮组3108、四号气障轮3109、第一小平衡轮3110、第二小平衡轮3111、轴承3112、破障轮组支撑座32、过氧碳酸钠颗粒33、气泡34、磨屑粘接物35、金刚石磨粒36。

本装置分为四个模块：控制模块、空化模块、破障模块和回收模块。

所述控制模块用于控制整个装置运行；所述控制模块包括压力表7、储气罐8、气压调节器9、气泵10、气阀11、阀门控制器15、流速传感器17、颗粒阀20。

所述控制模块为流速传感器17控制阀门控制器15，阀门控制器15控制气阀11和颗粒阀20，气压调节器9控制气泵10和压力表7；所述流速传感器17位于多段式文丘里管16内部靠近小文丘里管18出口端；所述储气罐8与气泵10提供所需的压缩气体。

所述空化模块包括电动机1、支座2、水力空化器3、蜂巢结构板4、磨削液进端口5、过氧碳酸钠罐12、疏水膜罐14、多段式文丘里管16、小文丘里管18、软管19；所述电动机1通过焊接放置于支座2的下方；所述水力空化器3用螺栓连接固定于支座2的上方。

所述空化模块中的磨削液进端口5位于水力空化器3上方斜向开口；所述蜂巢结构板4位于水力空化器3内部并固定在旋转主轴上；所述多段式文丘里管16用法兰盘密连接于水力空化器3外侧下方；所述过氧碳酸钠罐12与疏水膜罐14依次焊接密封连接；所述软管19连接在疏水膜罐14下方出口，软管19连通小文丘里管18，小文丘里管18斜向焊接在多段式文丘里管16外侧。

所述破障模块包括砂轮轴21、砂轮22、支臂27、砂轮大锥齿轮28、砂轮小锥齿轮29、破障轮动力轴30、破障轮组31、破障轮组支撑座32；所述砂轮轴21带动砂轮22旋转时同时带动砂轮大锥齿轮28旋转，砂轮大锥齿轮28与砂轮小锥齿轮29啮合传动使得动力传递给破障轮动力轴30；所述支臂27用于支撑砂轮大锥齿轮28完成运动传递；破障轮组31底部焊接在破障轮组支撑座32上。

所述破障轮组31包括第一气障轮3101、第一锥齿轮组3102、第二气障轮3103、第二锥齿轮组3104、第一平衡轮3105、两级锥齿轮组3106、第三气障轮3107、次两级锥齿轮组3108、四号气障轮3109、第一小平衡轮3110、第二小平衡轮3111和轴承3112。

所述两级锥齿轮组3106的啮合传动带动有相同轴的次两级锥齿轮组3108旋转；所述次两级锥齿轮组3108旋转带动同轴上的第三气障轮3107和四号气障轮3109以相同转速旋转；所述第三气障轮3107旋转带动同轴的第二锥齿轮组3104旋转并将动力传递给第二气障轮3103使其同等转速旋转；所述第二气障轮3103旋转带动第一锥齿轮组3102并将动力传递给第一气障轮3101使其四个气障轮同等转速旋转；所述轴承3112用于支撑各气障轮。

所述第一小平衡轮3110和第二小平衡轮3111用于消除第一锥齿轮组3102单点放置和次两级锥齿轮组3108单边放置高速旋转时会产生的偏振；所述第一平衡轮3105消除长轴放置不合理产生的偏振。

所述回收模块包括回收箱24、过滤网25、电磁铁26；所述回收模块的回收箱24位于破障模块下方；所述电磁铁26竖立摆放在回收箱24内，过滤网25环绕于电磁铁26外面；所述磨屑被冲击而来的磨削液带走流入回收箱24。

具体是：气泵10开始工作后，当压力表7显示储气罐8内的气压达到设定值，气压调节器感9应到反馈回的电信号控制气泵10停止工作，当压力表7检测到储气罐8压力值下降又将反馈信号给气压调节器9控制气泵10工作；当磨削液进入多段式文丘里管16，流速传感器17检测流速达设定值，阀门控制器15控制气阀11和颗粒阀20打开使压缩空气推动过氧碳酸纳33经过疏水层14镀膜经过小文丘里管18加速进入多段式文丘里管16。

如图1所示：在空化模块中磨削液从磨削液进端口5进入水力空化器3以三个不同角度冲击在蜂巢结构板4上，蜂巢结构板4快速切割磨削液，板上的间隔式空腔孔401实心板404排布方式使得磨削液只能从管壁403之间的通孔402通过，增大了空化气泡的产生和流速，磨削液进入位于水力空化器3右下端多段式文丘里管16进行多次提速，多段式文丘里管16的文丘里效应使得磨削液在从经过时不断发生空化气泡的产生和溃灭，大口进小口出的方式，见面流体截面积使得流速加快，过氧碳酸钠33与磨削液中的水反应会产生大量能量增强空化气泡的溃灭破损时冲击的能量。小文丘里管18可加速过氧碳酸钠颗粒33的速度，过氧碳酸钠颗粒33的流速与多段式文丘里管18内的磨削液流速相近或相同。

所述破障模块具体运作原理为砂轮轴21带动砂轮22旋转时同时带动砂轮大锥齿轮28旋转，砂轮大锥齿轮28与砂轮小锥齿轮29啮合传动使得动力传递给破障轮动力轴30；破障轮动力轴30通过两级锥齿轮组3106的啮合传动带动有相同轴的次两级锥齿轮组3108，次两级锥齿轮组3108使同轴上的第三气障轮3107和四号气障轮3109以相同转速旋转，并通过与第三气障轮3107同轴的第二锥齿轮组3104使第二气障轮3103同等转速旋转，通过第一锥齿轮组3102使得第一气障轮3101也是四个气障轮同等转速旋转，第一小平衡轮3110和第二小平衡轮3111为平衡轮用于消除第一锥齿轮组3102单点放置和次两级锥齿轮组3108单边放置高速旋转时会产生的偏振；第一平衡轮3105消除长轴放置不合理产生的偏振。所述破障具体表现为：竖直分布的第一气障轮3101和第三气障轮3107可作为空气挡板物理方式破坏“气障层”，第二气障轮3103和四号气障轮3109有内向外的旋转方式不断将为内侧的负压排出，基于磨削核心区高温会气化磨削液，引起该处的气压低气温高从而诱发虹吸效应，实现加速冲击磨削核心区的磨削液冲击速度，并定向引导具有空化气泡的磨削液冲击磨削核心区的金刚石颗粒处空化气泡和过氧碳酸钠爆炸带走磨屑，实现砂轮修锐。

所述回收模块的回收箱24通电产生磁场带动竖立的电磁铁26旋转，磨屑被冲击而来的磨削液带走流入回收箱24，电磁铁26旋转搅拌磨削液形成涡流引动磨屑沉淀通过过滤网25完成过滤，过滤后的磨削液可重复使用。

该实施例还提供了一种基于空化效应的多级定向金刚石砂轮修锐装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、把工件固定在工作台上，启动气泵10进行抽气，通过导气管把气体压缩到储气罐8中，当气压调节器9检测储气罐8内的气压符合要求时，则气泵10停止工作，反之则开启；启动水力空化器电动机1，使其逐步加速至想要的工作转速，磨削液准备进入水力空化器3内腔，做好磨削液空化准备；

步骤2、磨削液涌入水力空化器3内腔，并径向冲击蜂巢结构板4，蜂巢结构空化板4与磨削液呈三者不同角度碰撞，使其充分切割磨削液，磨削液从蜂巢结构板4中圆形通孔402中快速切割通过，磨削液中产生大量空化气泡使磨削液成为气液两相的磨削液并带有较高冲击速度；

步骤3、气液两相磨削空化气泡通过与水力空化发生器腔内下侧多段文丘里管进行二次气液空化和二次提升冲击速度；

步骤4、位于多段式文丘里管16的二段处加速管道内的流速传感器17感应到磨削空化液已达到设定流速，阀门控制器15控制过氧碳酸钠储存罐阀门20打开，储气罐8中压缩气体推动过氧碳酸钠颗粒33通过疏水层13经过小文丘里管18加速将过氧碳酸钠33融入气液两相磨削空化液形成气固液三相磨削空化液通过喷嘴口准备径向射入磨削核心区；

步骤5、砂轮22磨削工件时，砂轮轴21外的锥齿轮28带动破障轮动力轴30旋转引动破障轮组31中气障轮3101以接近砂轮外层转速的速度旋转，磨削核心区工作时为高温，磨削液的射入，磨削液与核心区碰触产生气化反应，气温升高，气压降低，导致核心区的气压低于破障轮组31外侧的气压，形成外高内低的气压区，气障轮由外向内旋转不断抽出内侧负压进一步扩大两侧气压差产生虹吸效应，定向引导加速气固液三相磨削液磨削核心区；

步骤6、磨削液通过三次加速后径向冲击磨削核心区，空化泡34在接触磨削核心区时空化泡泯灭爆炸产生高压高冲击波将磨屑35从工件和砂轮金刚沙砾间隙处去除，同时过氧碳酸钠33的疏水层13被磨削核心区的高温破坏暴露出过氧碳酸钠33与磨削液中的水迅速发生反应爆炸产生高压气体辅助强化气化空化泡破碎时冲击波能量，从而加快磨屑的带走并完成砂轮22工作时在线修锐；

步骤7、冲击结束被磨削液带走的磨屑流向下端处的回收箱24的过滤网完成磨削液的过滤回收，实现磨削液的无害化处理和循环使用。

上述空化效应的形成与具体表现为：磨削液在进入水力空化器3内与高速旋转的蜂巢发生板4发生强烈的碰撞、剪切、挤压作用，由于蜂巢发生板4上的通孔402才可以通过水流，孔板的节流作用，流速增大，流体静压降低，当压力达到甚至低于流体在该温度下的饱和蒸汽压时，流体气化产生气泡，剪切作用下溶于流体中的气体也以气泡形式析出。气泡产生后逐渐膨胀，生长。磨削液进入多段式文丘里管16，由于截面面积减少，静压减小，动压增大，流体尾部发生磨削液流体边界层脱离，产生尾流空化泡。多段式丘里管16的进入口截面大于喷嘴端截面积，动压达最大值，静压达最小值，磨削液流速达至最大值。磨削液冲击至磨削核心区时，空化气泡和空化水泡发生溃灭，形成微射流和冲击波，产生瞬间局部高温和瞬间高压，冲击波冲击核心区产生的能量将位于砂轮22金属颗粒间的磨屑与工件加工产生的缝隙里的磨屑轰击带走，过氧碳酸钠33与水反应时释放出的巨大能量以及反应形成氧气点燃时的能量极大扩增空化气泡的冲击波能量，增大磨屑清洁率，完成砂轮22修锐。

上述虹吸效应的具体表现为：磨削液从喷嘴高速涌出经过破障轮组31定向引导至磨削核心区，磨削液碰触磨削核心区的高温工作面部分气体瞬间汽化，形成气液混合物，密度变小，气温升高，气压降低，气障轮旋转时破坏砂轮22“气障层”并形成小的空气挡板使得破障轮组31两侧出现外高内低的气压差和密度差，即可利用密度差和气压差就为推动力和实现定向引导和补充磨削液在冲击过程中的速度损失。