[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010660282.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN111843852B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康勇;汪祖安;伍妮;史漢清;錢磊;劉楓;劉錚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): B24C3/00
• 分類號(hào): B24C3/00;B24C5/04;B24C9/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 黃靖

本發(fā)明公開了一種磁感輔助式磨料射流加工裝置與方法，包括進(jìn)給平臺(tái)、噴嘴、磨料供應(yīng)混合系統(tǒng)、電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)；其中磨料供應(yīng)混合系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入噴嘴的磨料射流進(jìn)行供應(yīng)和混合；噴嘴上端固定安裝在進(jìn)給平臺(tái)的支架上，噴嘴下端周向上設(shè)有電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)，電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)用于對(duì)靶體材料進(jìn)行電磁加熱以降低靶體材料被加工部分強(qiáng)度；控制系統(tǒng)用于對(duì)射流壓力進(jìn)行調(diào)控，通過接收溫度信號(hào)對(duì)高頻交流電源進(jìn)行控制，改變靶體感應(yīng)溫度，實(shí)現(xiàn)加工位置靶體材料強(qiáng)度控制。本發(fā)明可在較低射流供壓下對(duì)高強(qiáng)度材料進(jìn)行加工，不僅降低了超高壓射流裝置的應(yīng)用門檻與投入成本，還可避免設(shè)備處于長(zhǎng)期超高壓工作狀態(tài)，減少故障率，工作能耗極大降低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水射流技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種磁感輔助式磨料射流加工裝置與方法。

背景技術(shù)

隨著水射流技術(shù)的飛速發(fā)展，以磨料水射流為代表的一系列特種射流技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工領(lǐng)域。與傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)相比，通過水射流進(jìn)行加工具備柔性度大、振動(dòng)小、切削熱低等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在處理各類非常規(guī)材料時(shí)(如鉻鎳鐵合金、鈦、陶瓷、熱敏合金等)，通過射流技術(shù)的參數(shù)優(yōu)化可以形成適應(yīng)各類不同應(yīng)用場(chǎng)合的加工工藝，這些工藝使得水射流加工在鉆孔、銑削、錐度切削、車削、螺紋成型等方面有了進(jìn)一步的發(fā)展，已基本涵蓋常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)所能達(dá)到的加工范圍。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，超高強(qiáng)度材料加工需求日益激增，常規(guī)機(jī)械加工方法損耗大，加工質(zhì)量不佳。采用超高壓磨料水射流進(jìn)行加工可以有效解決高強(qiáng)度材料加工難的問題，然而其加工能力的提升對(duì)壓力的需求太大。當(dāng)所需壓力超過一定閾值時(shí)，對(duì)高壓泵、承壓管道等水射流發(fā)生系統(tǒng)核心器件的性能需求也成倍提高，成本呈指數(shù)性增長(zhǎng)。且當(dāng)工作壓力長(zhǎng)期處于超高壓狀態(tài)時(shí)，水射流發(fā)生系統(tǒng)的故障率也成倍提升。因此，如何采用相對(duì)低壓的射流狀態(tài)進(jìn)行高強(qiáng)度材料加工已成為水射流技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的熱點(diǎn)及難點(diǎn)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀問題，旨在提供一種磁感輔助式磨料射流加工裝置與方法，通過磁感線圈在加工區(qū)域進(jìn)行局部加熱而短暫降低材料強(qiáng)度，最終降低材料切割的射流供壓閾值。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案，一種磁感輔助式磨料射流加工裝置，包括進(jìn)給平臺(tái)、具有噴射磨料射流的噴嘴、磨料供應(yīng)混合系統(tǒng)、電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)；其中，

所述磨料供應(yīng)混合系統(tǒng)設(shè)置于所述噴嘴前端對(duì)進(jìn)入所述噴嘴的磨料射流進(jìn)行供應(yīng)和混合；

所述噴嘴上端固定安裝在所述進(jìn)給平臺(tái)的支架上，噴嘴下端周向上設(shè)有電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)，所述電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)用于對(duì)靶體材料進(jìn)行電磁加熱以降低靶體材料被加工部分強(qiáng)度；

所述控制系統(tǒng)用于對(duì)射流壓力進(jìn)行調(diào)控，通過接收溫度信號(hào)對(duì)高頻交流電源進(jìn)行控制，改變靶體感應(yīng)溫度，實(shí)現(xiàn)加工位置靶體材料強(qiáng)度控制。

進(jìn)一步，所述電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)包括導(dǎo)磁體以及纏繞在所述導(dǎo)磁體內(nèi)外表面的感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈在導(dǎo)磁體上形成閉合回路與高頻交流電源連接，導(dǎo)磁體外部整體為錐臺(tái)形，內(nèi)設(shè)有方形空腔，所述噴嘴周向設(shè)有噴嘴肋板，所述噴嘴安裝在所述導(dǎo)磁體方形空腔中，噴嘴肋板與所述導(dǎo)磁體固定連接。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)磁體頂端周向上設(shè)有階梯，所述階梯中心處設(shè)有螺紋通孔，所述螺紋通孔沿垂直于所述導(dǎo)磁體中心軸方向設(shè)置，在所述導(dǎo)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(dǎo)磁體與噴嘴肋板進(jìn)行固定，通過調(diào)整緊定螺釘在噴嘴肋板上的咬合位置控制導(dǎo)磁體下端面與噴嘴出口之間的距離。

進(jìn)一步，所述磨料供應(yīng)混合系統(tǒng)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(jìn)行混合，水箱連接供水管道和排水管道，所述供水管道上設(shè)有供水閥，排水管道上設(shè)有排水閥，高壓泵前端設(shè)有過濾器，高壓泵并聯(lián)支路上設(shè)置有安全閥，射流主干路上安裝有蓄能器，供料調(diào)壓閥與磨料罐上端相連，磨料罐出口依次聯(lián)接供料閥與混合腔，主調(diào)壓閥置于混合腔前端，混合腔后端直接與聯(lián)接壓蓋串聯(lián)，聯(lián)接壓蓋與進(jìn)給平臺(tái)之間通過聯(lián)接螺栓固定，噴嘴與聯(lián)接壓蓋之間通過螺紋聯(lián)接。