[發明專利]一種利用氣液固三相磨粒流的超聲波拋光加工裝置

有效

• 申請號: 201510056123.1
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104786157B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 計時鳴;葛江勤;譚云峰;金明生;趙軍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B24C3/02
• 分類號: B24C3/02;B24C9/00;B24C5/06;B24C7/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發明公開了一種利用氣液固三相磨粒流的超聲波拋光加工裝置，包括計算機控制系統、磨粒流加工池、超聲波發生器、氣動管路、高速葉片轉動裝置、工件安裝平臺和磨粒流攪拌泵，磨粒流加工池上方設有橫梁，高速葉片轉動裝置固定在所述橫梁上，工件安裝平臺固定在高速葉片轉動裝置正下方的磨粒流加工池內；磨粒流攪拌泵設在磨粒流加工池側面用于對磨粒流加工池內的磨粒流進行攪拌；超聲波發生器固定在磨粒流加工池的側表面上且發射頭正對工件安裝平臺。本發明實時采集溫度、粘度信號，對超聲波氣泡發生器功率作出反饋調節，保證加工穩定性；超聲波氣泡發生器配合氣流，并環向布置，較好的提高了工件表面氣泡數量的均勻性，提高了加工效率。

技術領域

本發明涉及超光滑表面拋光加工設備技術領域，更具體的說，涉及一種利用氣液固三相磨粒流的超聲波拋光加工裝置。

背景技術

氣液固三相磨粒流超聲波加工是指在二相磨粒流基礎上增加了超聲波氣泡發生器驅動，超生空化產生空化氣泡，利用氣泡潰滅驅動磨粒群，提高了磨粒流的加工效率。該方法極大地提高了流體磨粒加工效率，加工時間可以大為縮短。超生空化技術在當下應用非常普遍，超生空化是指液體中的微小泡核在超聲波的作用下被激活，隨著聲波的稀疏相和壓縮相生長收縮多次震蕩，最后以高速崩潰，將聚集起來的能量瞬間釋放，同時伴有高溫、高壓等現象，目前超生空化廣泛應用與各行各業，將超生空化應用于磨粒流加工，能有效提高磨粒流加工效率。但是，目前氣液固三相流超聲波加工系統存在如下問題：1、目前，加工系統均采用磨粒流輸送水泵來輸送磨粒，利用磨粒流輸送泵出口較高的磨粒流速度來加工工件，這就導致了加工時工件表面沒有均勻的磨粒流切削力，靠近泵口的工件表面承受較高的磨粒流切削力值，遠離泵口的工件表面承受較低的磨粒流切削力值，從而形成較大差異性的粗糙度值。2、外界工作環境的粘度，溫度變化將大為影響超生空化的效果，隨著磨粒流加工的進行，環境中粘度、溫度勢必發生變化。

如何進一步改善加工工件表面質量是目前氣液固三相磨粒流超聲波加工設備開發人員致力于攻克的課題。

基于目前存在的一些問題，設計研發出了一種全新的氣液固三相磨粒流超聲波加工裝置。系統摒棄了原先利用磨粒流輸輸送泵加工工件，而僅僅用磨粒流輸送泵攪拌加工池內的磨粒，改用由碳化硅材料制成的可以進行高速旋轉的條形葉片，葉片高速旋轉，形成高速湍流渦旋，加工工件表面。超生波氣泡發生器多個周向布置，并在超聲波氣泡發生器上安裝有氣動管路，結合氣流，驅動產生的氣泡，再一起驅動磨粒群加工，極大提高了加工的效率和工件表面質量。在工件安裝盤下裝有壓力傳感器，在加工池中裝有粘度傳感器和溫度傳感器，實時檢測溫度，粘度，壓力，根據測定的值對氣泡發生器作出相應調整，確保超聲波空化效果。

發明內容

本發明的目的在于解決現有三相磨粒流超聲波加工裝置加工工件表面粗糙度值差異性較大，磨粒流環境中超生空化效果減弱的缺點提出了一種全新的三相磨粒流超聲波加工裝置，系統采用多個超聲波氣泡發生器圓周布置，采用傳感器實時采集工作池內粘度、溫度信號，結合氣流驅動，較好的改善了原有加工裝置的缺點。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：一種利用氣液固三相磨粒流的超聲波拋光加工裝置，包括計算機控制系統、磨粒流加工池、超聲波發生器、氣動管路、高速葉片轉動裝置、工件安裝平臺和磨粒流攪拌泵，所述磨粒流加工池上方設有橫梁，高速葉片轉動裝置固定在所述橫梁上，工件安裝平臺固定在高速葉片轉動裝置正下方的磨粒流加工池內；所述磨粒流攪拌泵設在磨粒流加工池側面用于對磨粒流加工池內的磨粒流進行攪拌；所述超聲波發生器設有四個，所述超聲波發生器固定在磨粒流加工池的側表面上且超聲波發生器的發射頭正對工件安裝平臺；所述氣動管路固定在超聲波發生器上且氣動管路的入口連接氣泵；所述計算機控制系統用于對整個裝置的加工過程進行控制。

氣動管路的出口方向可調且調節角度為90度，每個超聲波發生器上均設有氣動管路。

進一步的，所述高速葉片轉動裝置包括高速葉片、主動芯軸和電機，所述主動芯軸的底部固定高速葉片，主動芯軸穿過橫梁連接電機的輸出軸，所述電機固定在所述橫梁上。