[發明專利]一種基于球殼壓電換能器的超聲聚焦流體振動拋光方法

在審

• 申請號: 201810113333.3
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108381304A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 張曉峰;楊強;曹中臣;林彬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B24B1/04
• 分類號: B24B1/04
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 韓新城

本發明公開一種基于球殼壓電換能器的超聲聚焦流體振動拋光方法，采用步驟：將待加工工件放在裝有拋光液的敞口容器中；在待加工工件的上方放置通過移動可水平或垂直變換位置的球殼壓電換能器，且該球殼壓電換能器始終浸在所述拋光液中并且凹面指向待加工工件的待處理面；啟動超聲電源產生高頻電激勵所述球殼壓電換能器產生超聲振動，根據預設的加工路徑以及各個加工點的超聲波聚焦的停留時間，移動所述球殼壓電換能器，通過拋光液的傳遞將超聲振動聚焦于待加工件上，對待加工件的表面進行拋光。本發明能實現對工件表面進行精確修正。

技術領域

本發明涉及精零件拋光技術領域，具體涉及一種基于球殼壓電換能器的超聲聚焦流體振動拋光方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，現代機械產品在致力于提高加工精度的同時，更注重提高零件表層質量和表面完整性，以能提高產品性能的穩定性和可靠性。傳統的加工方法在加工過程中無法對加工過程和主要的參數進行精密的控制以致無法實現確定性的加工，因為其無法實現確定性就不可能很好的對實驗的過程進行精確的控制與預測，實現確定性對整個加工過程具有至關重要的作用。而拋光作為加工過程的最后一步更需要實現其確定性，只有這樣才能更好的提高工件表面的質量，確定性拋光研究的主要內容是采取各種各樣的手段對諸如拋光速率、傾斜角度、拋光液濃度等因素對實現確定性拋光的影響。為了對工件實現確定性拋光，近幾年出現了不少的確定性拋光方法，比較典型的有：磁流變拋光、離子束拋光、磁射流拋光、氣囊拋光等確定性拋光方法。流體振動拋光(Polishing basedVibration of Liquid PVL)相較于其他加工方法，拋棄了傳統超光滑表面流體拋光技術所采用的拋光磨盤，而是將工件直接浸泡在拋光液中，以流體作為拋光工具。流體振動拋光主要是利用超聲換能器向液體輻射高頻超聲波，利用超聲振動產生的壓力場和流場，驅動拋光液沖刷工件的表面。一方面，在拋光液中的游離拋光磨粒在超聲激振的狀態下互相高速碰撞，而且對工件表面進行反復的研磨沖擊；而另一方面，超聲波在拋光液中傳播且聲壓幅超過空化閾值時，將產生強烈的瞬態空化效應，工件表面附近產生局部的能量集中，引發高溫、高壓、沖擊波和高速射流等極端現象，這些微射流配合磨粒的高頻運動就可以有效的實現材料的去除。

但是這種超聲流體拋光方法的缺點是：加工工件完全浸沒在拋光槽中，這樣激振的磨料和激射流會對整個工件的各個表面進行材料去除，而且各個部位的去除量都難以控制，所以當前的超聲流體振動拋光方法無法對工件表面進行高質量的修正，實現確定性拋光。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種基于球殼壓電換能器的超聲聚焦流體振動拋光方法，其可以有效地克服當前流體振動拋光方法的不足，同時提高流體振動拋光方法對工件表面修正的質量和效率。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種基于球殼壓電換能器的超聲聚焦流體振動拋光方法，采用以下步驟進行：

將待加工工件放在裝有拋光液的敞口容器中；

在待加工工件的上方放置通過移動可水平或垂直變換位置的球殼壓電換能器，且該球殼壓電換能器始終浸在所述拋光液中并且凹面指向待加工工件的待處理面；

啟動超聲電源產生高頻電激勵所述球殼壓電換能器產生超聲振動，根據預設的加工路徑以及各個加工點的超聲波聚焦的停留時間，移動所述球殼壓電換能器，通過拋光液的傳遞將超聲振動聚焦于待加工件上，對待加工件的表面進行拋光。

所述拋光液中的拋光顆粒包括氧化鈰、氧化鋁、氧化硅或者是納米金剛石。

所述球殼壓電換能器的底部與待加工工件間的距離范圍為10mm至0.5m之間。

所述球殼壓電換能器發出的超聲波頻率范圍為200KHz到10MHz之間。

所述球殼壓電換能器的球殼厚度為0.4mm到2.5mm。