[發明專利]一種用于光學元件加工的射流噴嘴有效

申請號：	201410037800.0	申請日：	2014-01-26
公開（公告）號：	CN103817026A	公開（公告）日：	2014-05-28
發明（設計）人：	張蓉竹;李秀龍;徐清蘭;萬勇建;施春燕;羅銀川;張楊	申請（專利權）人：	四川大學;中國科學院光電技術研究所
主分類號：	B05B1/26	分類號：	B05B1/26
代理公司：	成都科海專利事務有限責任公司 51202	代理人：	黃幼陵
地址：	610065 四川***	國省代碼：	四川;51
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于光學元件加工射流噴嘴
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于光學元件加工技術領域，具體涉及一種用于光學元件加工的射流噴嘴。

背景技術

高功率激光系統對光學元件表面加工質量要求很高，光學元件表面的瑕疵，加工殘余誤差和亞表面損傷都會對元件的損傷閾值產生明顯的影響。當激光入射到光學元件上尖銳的突起或凹坑邊緣時會發生強烈的散射，從而損傷元件。如果散射發生在光學元件的表面破壞層或亞表面損傷層時，由于表面破壞層和亞表面損傷層的強度較低，更易造成破壞，損傷元件。因而對光學元件的高頻誤差以及表面破壞層和亞表面損傷層的去除很有必要性。

相比磁射流拋光和磁流變等拋光方式，磨料水射流拋光技術由于不會改變材料的力學和物理性能及不產生磨料硬、熱損傷，且成本低等優點，更多的用來對多種材料進行高頻誤差以及表面破壞層和亞表面損傷層處理。

現有噴嘴通常為圓形噴嘴，但圓形噴嘴由于噴口較小，沖擊范圍有限，單噴口的加工效率較低。雖可通過增加磨料水射流系統壓強來提高去除效率和加工效率，但由于磨料粒子對被加工光學元件沖擊加劇，沖擊后的被加工光學元件表面粗糙度會增大，表面質量會變得更差。

宋孝宗公開了一種矩形狹縫噴嘴（宋孝宗.納米顆粒膠體射流拋光機理及試驗研究[D].哈爾濱工業大學，2010.），相比圓形噴嘴能在一定程度上提高單噴嘴的射流加工效率，但矩形狹縫噴嘴出口中部所對應的光學元件上的材料去除量較小，而其出口兩端對應的光學元件上的材料去除量較大，此缺陷會給光學加工中的路徑規劃帶來極大不便，因而整體加工效率仍然得不到提高，甚至會降低。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種用于光學元件加工的射流噴嘴，在保證拋光質量的同時提高對光學元件的高頻誤差、表面破壞層和亞表面損傷層去除的加工效率。

本發明所述用于光學元件加工的射流噴嘴，包括外形為長條狀的本體和本體上開設的射流束通道，射流束通道貫穿本體的兩平行端面，由進液口、出液口及進液口與出液口之間的匯聚段組成，所述進液口是由位于兩端的兩條半徑相同的半圓形弧線及分別與兩條半圓形弧線相切的兩條平行直線圍成的腰形口，所述匯聚段為射流束通道的內壁，該內壁的左壁和右壁為向出液口收縮的半圓錐臺形凹面，該內壁的前壁和后壁分別由一個垂直于本體端面的等腰梯形面和兩個向出液口收縮的三角形斜面組成，所述等腰梯形面的上底大于下底，且上底位于進液口上，下底位于出液口上，兩個向出液口收縮的三角形斜面分別位于等腰梯形面的兩側，并分別與形成所述左壁和右壁的向出液口收縮的半圓錐臺形凹面相接。

上述用于光學元件加工的射流噴嘴，圍成進液口的兩條半圓形弧線的圓心之間的距離L為5～20mm，半徑R為0.4～1mm。

上述用于光學元件加工的射流噴嘴，形成所述左壁和右壁的半圓錐形凹面的收縮角α相同，均為10°～20°。

上述用于光學元件加工的射流噴嘴，形成所述前壁和后壁的向出液口收縮的三角形斜面與本體端面的交線均為斜線，所述斜線與所述等腰梯形面下底之間的夾角β為5°～20°。

上述用于光學元件加工的射流噴嘴，其本體兩平行端面之間的距離（即噴嘴的高度）h為0.8～1.5mm，其本體的壁厚為0.5～1.5mm。

本發明所述用于光學元件加工的射流噴嘴與射流（液體磨料）供料系統的連接有多種方式，可通過專用夾具連接，也可自帶連接件。

本發明所述射流噴嘴可由模具鑄造后再經機床精加工而成。使用時將噴嘴與射流供料系統相連接，磨料通過進液口進入匯聚段，匯聚段使磨料向出液口的中部匯聚，經過匯聚后的射磨料從出液口噴出，實現對光學元件的拋光。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、由于本發明所述噴嘴的進液口為腰形口，匯聚段使磨料射流向出液口中部匯聚，因而克服了現有圓形噴嘴和矩形狹縫噴嘴存在的不足，不僅增大了磨料射流的沖擊和剪切區域，而且均衡了噴嘴兩端對應的光學元件上和中間部位對應的光學元件上的材料去除量，因而對光學元件表面的拋光均勻，加工效率明顯提高。

2、本發明所述噴嘴結構簡單，易于加工制造。

附圖說明

圖1為本發明所述第一種射流噴嘴的結構示意圖；

圖2為圖1俯視圖；