[實用新型]一種基于空化效應的氣液固三相磨粒流拋光工具

有效

• 申請號: 201721354037.X
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN207387327U
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 潘燁;計時鳴;曹慧強;譚大鵬
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B24B27/00
• 分類號: B24B27/00;B24B35/00;B24C3/02
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本實用新型公開了一種基于空化效應的氣液固三相磨粒流拋光工具，包括氣液固混合裝置、空化拋光工具和工件固定平臺，工件安裝在工件固定平臺上；空化拋光工具安置在工件上方且空化拋光工具的下底面與工件的上表面平行，氣液固混合裝置連接空化拋光工具并將混合后的氣液固三相磨粒流通入空化拋光工具中；本實用新型利用氣液固混合裝置將氣體混入液固兩相磨粒流中，增加了工件表面氣泡潰滅的概率，提供了拋光效率；氣體入口利用微孔即較小的細孔混入空氣，便于控制高壓氣體的混入量，提高了加工的穩定性；利用入口較大出口較小的流道設計實現了液體本身的結構空化，提高了加工效率；通過空化拋光工具上圓角的設計實現液體二次空化，提高了加工效率。

技術領域

本實用新型涉及超精密拋光工具，更具體的說，尤其涉及一種基于空化效應的氣液固三相磨粒流拋光工具。

背景技術

隨著電子信息技術的發展，精密和超精密的光學和半導體元器件被越來越多的使用。光學材料和半導體材料的表面實現高效的超光滑加工變得越來越重要。

液體拋光作為新興的拋光方式，由于加工過程中不產生無亞表層損傷且表面粗糙度低等特點，逐漸被應用到光學材料和半導體材料加工中，然而液體拋光效率低的天生缺陷極大的限制了液體拋光的實際使用，使得液體拋光技術難以在實際生產中大范圍推廣。另外現有的液體拋光技術大多需要速度快，流量大，壓力高的流體進行拋光作業，這也使得液體拋光對加工設備普遍都有較高的要求，從而造成流體拋光加工成本高。

在流體加工中引入氣體，利用氣泡潰滅產生的微射流驅動磨粒撞擊加工工件，從而提高流體加工的效率是流體拋光的一種趨勢。例如申請號為CN201510056821.1的中國實用新型專利提出了一種基于三相磨粒流的超光滑表面精密流體圓盤拋光裝置，在入口處通入微氣泡，利用微氣泡的潰滅提高加工效率，然而該方法僅通過外部注入氣泡的方式，產生的空化為偽空化，產生的微射流能量遠小于結構空化或超聲空化產生的微射流能量，無法實質性的提高加工效率；同時該方法利用三個入口通入磨粒流，無法在圓周上達到均勻地去除。再比如申請號為CN201610914661.4的中國實用新型專利提出了一種基于結構空化效應的高效流體光整加工方法及裝置，利用文丘里管結構產生結構空化以提高加工效率，然而其在圓周設置多個文丘里管空化單元的方法依然存在圓周方向去除率不均勻的問題；專利CN201510056123.1提出一種利用氣液固三相磨粒流的超聲波拋光加工裝置，利用超聲產生空化提高加工效率，然而超聲發生器價格昂貴能耗高，增加效率的同時也增加了加工成本。

實用新型內容

本實用新型的目的在于解決上述現有技術中的缺陷，提出了一種基于空化效應的氣液固三相磨粒流拋光工具，在不增加加工成本的基礎上，改變拋光工具結構從而改善現有三相磨粒流加工效率低以及拋光去除量不均勻的問題。

本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的：一種基于空化效應的氣液固三相磨粒流拋光工具，包括氣液固混合裝置，還包括空化拋光工具和工件固定平臺，需要加工的工件安裝在工件固定平臺上；所述空化拋光工具安置在工件上方且空化拋光工具的下底面與工件的上表面平行，氣液固混合裝置連接空化拋光工具并將混合后的氣液固三相磨粒流通入空化拋光工具中；所述空化拋光工具包括外約束體和內約束體，所述外約束體上設置有流道入口、內部流道、中心螺紋孔和內錐形流道約束面，外約束體上的流道入口與氣液固混合裝置上的氣液固三相磨粒流出口相連通，所述內約束體上設置有中心螺桿、外錐形流道約束面，所述外約束體和內約束體通過外約束體上的中心螺紋孔和內約束體上的中心螺桿配合連接，所述外約束體的內錐形流道約束面與內約束體的外錐形流道約束面共同形成環形約束流道，該環形約束流道通過外約束體上的內部流道與外約束體的流道入口相通。

進一步的，所述氣液固混合裝置上設置有液固二相磨粒流入口、氣體入口和氣液固三相磨粒流出口，氣液固混合裝置與空化拋光工具通過螺紋連接并在連接后實現氣液固三相磨粒流出口和空化拋光工具的流道入口的連通。