[發(fā)明專利]一種磨粒流微孔拋光裝置及其拋光工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410611277.8
• 申請日: 2014-11-04
• 公開（公告）號: CN104440584A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭鐘寧;陳鐵牛;印四華
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B24C3/02
• 分類號: B24C3/02;B24C7/00;B24C9/00;B24C1/08
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務(wù)所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖;梁華行

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密加工，尤其涉及一種針對金屬或非金屬硬脆材料微孔內(nèi)表面進行拋光的磨粒流微孔拋光裝置。本發(fā)明還涉及一種對微孔進行拋光的磨粒流微孔拋光工藝。

背景技術(shù)

各種微孔在飛機、汽車、電器、化工、食品、生物醫(yī)療等行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。如印刷電路板上微孔、內(nèi)燃機燃料噴嘴、化纖細絲噴嘴、金絲球焊機上的劈刀孔等。其中化纖絲噴嘴的噴孔最小直徑約10微米；金絲球焊機劈刀微孔最小約25微米。目前利用常規(guī)技術(shù)加工這些產(chǎn)品的微孔內(nèi)表面粗糙度都不夠理想，難以滿足產(chǎn)品日益提高的小型化和精細化的質(zhì)量要求，正是在這種背景下，開發(fā)各種高效和便捷的微孔拋光技術(shù)便成為當(dāng)下微納制造業(yè)的迫切需求。

目前適合于微孔加工的方法主要有：機械鉆孔、激光打孔、電火花加工和電解加工。但是，用機械鉆孔的方法，在微孔的出口處會留下毛刺，這種毛刺會影響使用效果，用激光和電火花加工都會在微孔孔壁處留下再鑄層，從而影響微孔的使用壽命，使得微孔的孔壁表面質(zhì)量發(fā)生惡化。例如傳統(tǒng)方法加工的汽車噴油嘴，粗糙度大，在壓力室中有翻邊毛刺，噴油嘴流量系數(shù)只有0.5~0.6。為了滿足越來越嚴格的排放法規(guī)要求，柴油機要求噴油嘴流量系數(shù)在0．8以上，需要進一步提高其流量系數(shù)。

由于微孔尺寸小，用常規(guī)方法難以改善內(nèi)壁粗糙度，而磨粒流加工方法正是在這種情況下應(yīng)運而生。磨料流加工(AbrasiveFlow?Machining，簡稱“AFM”)在國內(nèi)也稱為擠壓珩磨，是在擠壓珩磨機作用下，利用具有流動性的粘彈性半固狀磨料對被加工零件表面進行往復(fù)運動，從而對零件的各種型腔和交叉孔徑、邊棱進行研磨拋光、倒圓角、去毛刺。

磨粒流是磨粒相對于被加工表面的擠壓運動實現(xiàn)的，孔越小則拋光工藝越難以實現(xiàn)，所需要的擠壓力越大，對液壓系統(tǒng)與設(shè)備的要求越高，因而目前磨粒流工藝無法拋光孔徑小于50微米的微孔。目前，磨粒流拋光技術(shù)在汽車噴嘴制造業(yè)得到廣泛使用，但利用磨粒流拋光比汽車噴油嘴還小的微孔，例如50um的微小陶瓷孔（使用在金絲球焊機劈刀上），則存在一定困難。根據(jù)微管道流體阻力計算公式可知，孔徑越小，使液體進入微孔的壓力越大（壓力與孔徑的平方成反比）。因此，對于微孔，磨粒流如何高速的擠入孔道內(nèi)便是需要解決的難題。如果借鑒常規(guī)磨粒流設(shè)備壓力范圍0.7MPa-22.4MPa，則50um孔洞的磨粒流拋光壓力需要達到12.8MPa-411.1MPa，如果是拋光30um的孔則將達到31MPa-995MPa，如此大的入口壓力，通過液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)已是非常困難，對液壓元件和管路有極高的要求，而且在如此大的高壓下，整個設(shè)備系統(tǒng)是極不安全的。為實現(xiàn)微孔的磨粒流拋光，必須要有穩(wěn)定、安全和超高壓的驅(qū)動壓力。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可提供局部高壓對極小微孔進行拋光的磨粒流微孔拋光裝置及其拋光工藝。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種磨粒流微孔拋光裝置，其包括用于夾持工件并使工件中需要拋光的微孔實現(xiàn)定位的夾具、安裝于夾具的基座板、設(shè)于基座板和夾具內(nèi)側(cè)并與工件的微孔位置對應(yīng)連通的空腔、設(shè)于所述空腔內(nèi)將該空腔分隔為容納去離子水的空化腔和容納粘彈性磨粒流體的儲液腔的間隔器件、蓋于空化腔的與工件相對一側(cè)的激光高透保護鏡、可產(chǎn)生朝向所述空化腔的激光束的激光器、位于激光器與激光高透保護鏡之間可將激光束聚焦于所述空化腔中的聚焦透鏡、可將壓力去離子水引入所述空化腔的引流通道、設(shè)于引流通道的單向閥。

作為本發(fā)明磨粒流微孔拋光裝置的技術(shù)方案的一種改進，所述間隔器件是可局部擠壓變形的鋁合金板或阻隔去離子水的活塞體。

作為本發(fā)明磨粒流微孔拋光裝置的技術(shù)方案的一種改進，所述鋁合金板朝向空化腔一側(cè)涂覆有吸收層。

作為本發(fā)明磨粒流微孔拋光裝置的技術(shù)方案的一種改進，所述儲液腔為錐狀，其大頭開口蓋有所述鋁合金板或活塞體，小頭開口與微孔連通。

作為本發(fā)明磨粒流微孔拋光裝置的技術(shù)方案的一種改進，所述夾具包括座體和夾板，所述座體設(shè)有嵌裝工件的工作槽，所述夾板壓緊工件并設(shè)有供磨粒流排出的通孔，所述座體另一側(cè)設(shè)置與工作槽位置對應(yīng)的空腔。

作為本發(fā)明磨粒流微孔拋光裝置的技術(shù)方案的一種改進，所述座體與基座板之間設(shè)有供空化腔注入去離子水時排氣的排氣槽。

作為本發(fā)明磨粒流微孔拋光裝置的技術(shù)方案的一種改進，所述夾具與基座板相對一側(cè)設(shè)有可接收經(jīng)過微孔排出的磨粒流體的回收儲罐。