[發明專利]一種異形噴嘴微結構射流拋光方法及裝置

有效

• 申請號: 202010467564.1
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111438641B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 陳逢軍;尹業青
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B24C1/08
• 分類號: B24C1/08;B24C3/04;B24C5/04;B24C7/00;B24C9/00
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本發明公開了一種異形噴嘴微結構射流拋光方法及裝置，包括磨料液循環單元、射流單元、運動進給單元、工件臺單元、裝置框架單元。在一定壓力條件下，磨料液經與微結構形狀相匹配的異形噴嘴噴射到微結構工件表面并沿著異形噴嘴與微結構工件之間的間隙高速流動，對微結構工件表面進行有效的劃擦剪切從而去除材料。本發明解決了傳統磨料射流噴嘴難以伸入微結構工件中的微型槽、加工效率低、微結構表面加工不均勻的問題。利用該裝置可以獲得表面質量更高的微結構，工藝過程簡單，適合多種微結構拋光。

技術領域

本發明屬于精密與超精密加工技術領域，涉及一種異形噴嘴微結構射流拋光方法及裝置。

背景技術

磨料水射流拋光技術是應用于拋光工件表面的新型精密加工技術，與傳統加工技術相比，它具有加工任意面形光學元件、柔性強、拋光精度高、易控制、成本低廉等優點。目前，利用磨料水射流拋光周期性微型槽存在拋光噴嘴難以伸入微型槽，磨料液對微型槽的劃擦程度不同而存在微結構拋光不均勻的問題。

專利CN109877710A公開了一種周期性微型槽磨料水射流拋光裝置，通過伺服驅動機構帶動工件移動，同時步進電機驅動射流噴頭，使其在垂直平面內有角度的調整，實現對多條微型槽拋光。該裝置中射流噴頭與微結構陣列之間距離較大，磨料液難以均勻地對溝槽表面加工。專利CN208289640U公開了一種拋光模具微結構表面的拋光頭以及拋光裝置，拋光頭外表面由符合預設柔性要求且相互獨立的軟毛覆蓋，采用軟毛帶動磨粒的方法進行拋光。該裝置中軟毛之間存在縫隙，且磨粒在加工過程中分布不均勻，大大降低了高精度微結構的拋光效果。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種異形噴嘴微結構射流拋光方法及裝置。本發明利用磨料射流拋光技術對微結構工件表面拋光。在一定壓力條件下，磨料液經與微結構形狀相匹配的異形噴嘴噴射到微結構工件表面并沿著異形噴嘴與微結構工件之間的間隙高速流動，對微結構表面進行有效的劃擦剪切從而去除材料。解決了傳統磨料射流噴嘴難以伸入微結構中的微型槽、加工效率低、微結構表面加工不均勻的問題。利用該裝置可以獲得表面質量更高的微結構，工藝過程簡單，適合多種微結構拋光。

為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種異形噴嘴微結構射流拋光裝置，包括運動進給單元，運動進給單元上安裝有射流單元的異形噴嘴和用于固定微結構工件的移動工件臺；所述異形噴嘴通過進液管Ⅱ連通有壓入泵，壓入泵通過進液管Ⅰ連通有磨料液容器；所述微結構工件上成形有若干長條狀的需要拋光的微型槽；所述異形噴嘴的形狀與所述微型槽寬度方向的截面相同；異形噴嘴的底部和與微型槽側面臨近的側邊均開口設置。

進一步的改進，所述微結構工件上微型槽為梯形、矩形、V形或U形中的一種或者任意組合；所述異形噴嘴為異形單噴嘴或異形多噴嘴；異形單噴嘴為梯形單噴嘴、矩形單噴嘴、V形單噴嘴或U形單噴嘴中的一種；異形多噴嘴為梯形單噴嘴、矩形單噴嘴、V形單噴嘴或U形單噴嘴中的任意組合或多個相同單噴嘴的組合。

進一步的改進，所述運動進給單元包括Z軸運動平臺和X軸運動平臺；Z軸運動平臺連接有Y軸運動平臺、Y軸運動平臺連接有用于安裝異形噴嘴的滑動噴嘴座；X軸運動平臺連接有移動工件臺；移動工件臺上固定有閉合形成框體結構的防濺擋板和夾緊固定機構；夾緊固定機構包括氣缸，氣缸連接有L形壓塊；

所述磨料液容器內安裝有攪拌器，磨料液容器通過出液管Ⅱ連通有壓出泵，壓出泵通過出液管Ⅰ連通防濺擋板形成的框體結構；

所述進液管Ⅱ連通有進液管連接頭，進液管連接頭螺紋連接有螺紋通管Ⅱ，螺紋通管Ⅱ螺紋連接有滑動噴嘴座，滑動噴嘴座螺連接有螺紋通管Ⅰ，螺紋通管Ⅰ與異形噴嘴螺紋連接。

進一步的改進，所述拋光溶液包括的微粉磨粒包括金剛石、二氧化鈰、二氧化硅、碳化硅、氧化鋁中的一種或任意混合。

進一步的改進，所述異形噴嘴底部和側面與微型槽的間距為1-4mm。