[發明專利]一種磁感輔助式磨料射流加工裝置與方法

有效

• 申請號: 202010660282.3
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111843852B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 康勇;汪祖安;伍妮;史漢清;錢磊;劉楓;劉錚
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B24C3/00
• 分類號: B24C3/00;B24C5/04;B24C9/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 黃靖

1.一種磁感輔助式磨料射流加工裝置，其特征在于:包括進給平臺、具有噴射磨料射流的噴嘴、磨料供應混合系統、電磁感應加熱系統以及控制系統；其中，

所述磨料供應混合系統設置于所述噴嘴前端對進入所述噴嘴的磨料射流進行供應和混合；

所述噴嘴上端固定安裝在所述進給平臺的支架上，噴嘴下端周向上設有電磁感應加熱系統，所述電磁感應加熱系統用于對靶體材料進行電磁加熱以降低靶體材料被加工部分強度，所述電磁感應加熱系統包括導磁體以及纏繞在所述導磁體內外表面的感應線圈，所述感應線圈在導磁體上形成閉合回路與高頻交流電源連接，導磁體外部整體為錐臺形，內設有方形空腔，所述噴嘴周向設有噴嘴肋板，所述噴嘴安裝在所述導磁體方形空腔中，噴嘴肋板與所述導磁體固定連接；

所述控制系統用于對射流壓力進行調控，通過接收溫度信號對高頻交流電源進行控制，改變靶體感應溫度，實現加工位置靶體材料強度控制。

2.根據權利要求1所述的一種磁感輔助式磨料射流加工裝置，其特征在于：所述導磁體頂端周向上設有階梯，所述階梯中心處設有螺紋通孔，所述螺紋通孔沿垂直于所述導磁體中心軸方向設置，在所述導磁體周向上等角度均勻分布，緊定螺釘穿過所述螺紋通孔將導磁體與噴嘴肋板進行固定，通過調整緊定螺釘在噴嘴肋板上的咬合位置控制導磁體下端面與噴嘴出口之間的距離。

3.根據權利要求1所述的一種磁感輔助式磨料射流加工裝置，其特征在于：所述磨料供應混合系統包括水箱、磨料灌和混合腔，所述水箱與磨料灌分別通過管道連接混合腔，所述水箱連接高壓泵通過高壓泵將水泵入所述混合腔中在所述混合腔中與磨料進行混合，水箱連接供水管道和排水管道，所述供水管道上設有供水閥，排水管道上設有排水閥，高壓泵前端設有過濾器，高壓泵并聯支路上設置有安全閥，射流主干路上安裝有蓄能器，供料調壓閥與磨料罐上端相連，磨料罐出口依次聯接供料閥與混合腔，主調壓閥置于混合腔前端，混合腔后端直接與聯接壓蓋串聯，聯接壓蓋與進給平臺之間通過聯接螺栓固定，噴嘴與聯接壓蓋之間通過螺紋聯接。

4.根據權利要求1所述的一種磁感輔助式磨料射流加工裝置，其特征在于：所述控制系統包括控制臺、壓力傳感器、激光測溫傳感器以及信號線，所述激光測溫傳感器、壓力傳感器、高頻交流電源和主調壓閥均通過信號線與控制臺連接，所述壓力傳感器接收射流主回路壓力信號，并做出反饋對主調壓閥進行控制，實現射流壓力調控，通過激光測溫傳感器接收射流中心加工區域的溫度信號對高頻交流電源進行控制，改變靶體感應溫度，實現加工位置靶體材料強度控制，所述激光溫度傳感器測量路徑與射流中心交匯于加工區域中心。

5.根據權利要求1所述的一種磁感輔助式磨料射流加工裝置，其特征在于：所述噴嘴肋板寬度大于感應線圈所能產生的感應加熱范圍，所述噴嘴和緊定螺釘均為絕緣材料，抗拉強度σb≥650Mpa，所述感應線圈最外層設置有絕緣涂層。

6.一種磁感輔助式磨料射流加工方法，利用權利要求1-5任一項所述的磁感輔助式磨料射流加工裝置，其特征在于，包括如下步驟：

S1.將材料固定于安裝臺上，通過手動方式調控進給平臺，將噴嘴移動至合適位置，校核并調整激光測溫傳感器軸線與噴嘴軸線匯聚點的位置，調節緊定螺釘的位置，調整靶距，調整導磁體和加工平面之間的距離；

S2.啟動控制臺，設置供給壓力與預期感應加熱溫度，啟動高壓泵，待噴嘴處出現完整射流束后啟動高頻交流電源，并打開磨料控制閥，待激光測溫傳感器所傳遞信號穩定后，開啟進給平臺自動加工路徑進給；

S3.待加工路徑運行完成，依次關閉高頻電源、供料閥，通過調整主調壓閥降低射流壓力，并通過自動進給的方式使用低壓水束對加工區域邊界進行水冷，待工件溫度下降至室溫范圍關閉高壓泵與控制臺；

S4.采用吹風的方式使工件迅速干燥；

S5.將工件置于機油中浸泡儲存。