[發明專利]復合能場作用下磨料射流加工裝置

有效

• 申請號: 201310364403.X
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103395007A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 張勇;張飛虎;張成光;欒殿榮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B24C7/00
• 分類號: B24C7/00;B24C3/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及復合能場作用下磨料射流加工裝置，屬于難加工材料的加工技術領域。

背景技術

隨著現代科學技術的迅猛發展，特別是航空航天、國防軍工等尖端科學技術的突飛猛進，為了提高產品的性能及可靠性，各種新型材料不斷涌現，如鈦合金以及各種金屬基和非金屬基復合材料在航空航天領域得到越來越廣泛的應用。由于這些材料都屬于難加工材料，因此伴隨而來的加工技術難題也始終受到各國的高度關注與重視。為了解決難加工材料的加工技術難題，一方面，各國的研究人員致力于對傳統切削加工技術進行改進，如采用高速切削加工的方法對鈦合金零件等進行切削加工，但是難加工材料的切削性能很差，不僅對加工設備的性能要求十分嚴格，同時刀具磨損問題也一直是制約難加工材料切削加工領域的瓶頸問題；此外，切削加工的技術特點決定了其不可避免地會產生表面/亞表面損傷，這些表面/亞表面損傷層的存在會嚴重地影響到零件的使用性能，降低其使用壽命。另一方面，特種加工技術如電火花加工、電化學加工在難加工材料的加工技術領域有著十分重要的地位。這是由于放電加工是靠工件與電極放電瞬間產生的高溫高壓來實現材料的去除，能夠實現所有金屬材料以及通過特殊加工工藝實現部分非金屬材料的加工。但是電火花加工的加工效率較低，表面質量不高，加工后的表面會形成一層堅固的重鑄層，重鑄層的存在會嚴重影響工件的使用性能，同時電火花加工技術還存在電極損耗以及復雜電極設計困難等問題，上述缺點的存在限制了電火花加工技術的應用范圍。電化學加工具有加工效率高，表面質量好等優點，但是加工精度較難控制，同時也存在電化學加工專用電極設計困難等問題。

發明內容

本發明目的是為了解決現有的金屬基難加工材料加工技術存在加工效率低、刀具磨損嚴重以及加工成本高的問題，提供了一種復合能場作用下磨料射流加工裝置。

本發明所述復合能場作用下磨料射流加工裝置，它包括水平工作臺基座、水平工作臺傳動機構、水平移動工作臺、水平旋轉工作臺、加工室、垂直工作臺基座、垂直移動工作臺、垂直旋轉工作臺、L形支架、后混合噴射裝置、夾具、精密流量控制泵、磨料混合液攪拌裝置、加工液回收箱、電源和電解工作液壓力產生裝置；

水平工作臺基座和垂直工作臺基座相互垂直設置；

水平工作臺傳動機構固定在水平工作臺基座上，水平移動工作臺、加工室和水平旋轉工作臺由下至上安裝在水平工作臺傳動機構的輸出端上；

加工室為向上開口的半封閉容器，加工室的廢液出口通過管路與加工液回收箱的入口連接；

垂直移動工作臺固定在垂直工作臺基座的工作面上，垂直旋轉工作臺安裝在垂直移動工作臺的輸出端上，L形支架的豎直分支固裝在垂直旋轉工作臺上，L形支架的水平分支通過夾具固定后混合噴射裝置；后混合噴射裝置的噴射口朝下；

后混合噴射裝置的混合腔通過流量控制泵與磨料混合液攪拌裝置的出口相連；

后混合噴射裝置的工作液入口與電解工作液壓力產生裝置的工作液出口相連；

后混合噴射裝置連接電源的負極，電源的正極連接放置在水平旋轉工作臺上的被加工工件。

本發明的優點：

1、將磨料射流加工與電化學射流加工進行有機結合，在加工過程中將多種能量（機械、電、化學）同時作用于工件表面，各種能量作用相互促進，可以充分發揮電化學加工表面質量高和磨料射流加工方便靈活的優勢，在獲得高質量加工表面的同時，大幅度地提高加工效率。一方面，高速噴射的微細磨料作用于工件表面，可以有效地去除工件原始表面存在的氧化膜以及電化學加工時產生的鈍化膜，提高電化學加工時的化學反應活性，從而提高電化學射流加工時的電流效率，進而提高加工效率。與此同時，金屬表層晶粒在高速噴射微細磨料的不斷沖蝕作用下，晶粒內部可能會形成大量位錯，甚至破壞金屬材料表層晶粒的內部結構，這些內部結構被破壞的表層晶粒的金屬原子更容易被電解和化學蝕除，這也有助于提高工件材料的去除率；另一方面，電化學射流加工時對陽極的溶蝕作用可以有效地降低陽極金屬表層原子的結合鍵能，表層原子結合鍵能的降低有利于微細磨料對工件表面材料的機械去除，進一步實現對工件材料的高效去除。

2、高速噴射的電解質磨料混合加工液使作用于加工區域的電解液時刻處于更新狀態，加工液的高速流動更新不僅可以不斷帶走加工過程中產生的熱量，還能削弱傳統電化學加工中可能存在的濃差極化和鈍化極化現象，改善電解液的充填能力，提高加工過程的穩定性，進而提高加工表面質量。