[發明專利]一種外場超聲輔助射流拋光加工工具頭裝置

有效

• 申請號: 202010947469.1
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112192447B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 郭宗福
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B24C1/08
• 分類號: B24C1/08;B24C5/04;B24C9/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種外場超聲輔助射流拋光加工工具頭裝置，包括基座，所述基座上設置有連接筒，所述連接筒內插合設置有可調式射流噴嘴，所述可調式射流噴嘴與連接筒之間設置有超聲波發生裝置，所述超聲波發生裝置環設于可調式射流噴嘴外側。射流場在超聲壓力場的影響下發生空化效應，導致流場狀態變化，從而實現射流去除函數的改變和材料去除率的提高；通過調整可調式射流噴嘴與超聲波發生裝置的相對位置來控制射流點的區域影響程度，有效提升去除效果；對變幅聚能機構的環體高度進行調整時，變幅聚能機構同步變焦調整，而變幅聚能機構的聚焦變化可控制射流對沖擊點的集中區域影響或是對周圍區域的施壓的變化。

技術領域

本發明涉及精密拋光設備技術領域，尤其是涉及一種外場超聲輔助射流拋光加工工具頭裝置。

背景技術

拋光加工是各種固體材料表面實現尺寸超精密、形狀超準確、表面粗糙度極低的唯一手段，也是消除表層以下材料加工缺陷、損傷的最佳方法。拋光加工的適用范圍廣泛，能夠勝任各種復雜型面的超精密加工。尤其對于光學、電子信息領域中使用的各種難加工材料復雜型面零件的加工，拋光加工工藝發揮著不可替代的作用。

傳統拋光加工技術多采用散粒磨料低速加工方式，存在精度保持性較低、加工速度低等缺點，極大地影響了精密零件的生產率，尤其在大型光學自由曲面零件的加工中，研磨拋光加工的時間占到了整個加工時間的大部分，加工一件產品用時少則數百小時，多則數月。

對于目前廣泛使用的慢速環形研磨拋光方式，運動形式多為研盤轉動，工件相對于研盤自轉與公轉的形式，雖工藝相對簡單，但存在去除函數不理想，適用工件面型單一，難以適應于復雜曲面的加工，工件尺寸、工件轉速、研盤轉速有嚴格限制等缺點；對于國外新采用的氣囊拋光設備，其結構較復雜，球頭形拋光頭上磨?；剞D半徑較小，研磨拋光速度較低，使得加工效率提高不明顯，雖適合于加工復雜型面零件，但在加工大中型超精密零件時效率較低，并且使用時加工成本很高。

射流拋光是運用液體增壓原理，通過特定的裝置（增壓口或高壓泵），將動力源(電動機)的機械能轉換成壓力能；具有巨大壓力能的水或混有磨粒的懸浮液等在通過小孔噴嘴時將壓力能轉變成動能，從而形成高速射流。目標材料在液體高速沖擊下實現去除加工。當采用剛性噴嘴對光學元件表面進行射流加工時，射流沖擊點所形成的的去處輪廓與射流的沖擊角度有關。

例如一種在中國專利文獻上公開的“一種超聲空化輔助射流拋光系統及拋光方法”，其公告號“CN110026908A”，包括超聲波換能器和殼體；所述殼體內設有上端開口的容腔；所述超聲波換能器密封蓋合于所述容腔的上端開口上；所述殼體側面設有拋光液供液口；所述殼體下側設有射流噴嘴；所述拋光液供液口和所述射流噴嘴與所述容腔連通。這種拋光裝置利用超聲波換能器使得拋光液產生高頻振動并且產生空化氣泡，將高壓高速的拋光液噴向工件表面，從而提高磨料水射流的材料去除效率。但該方式中超聲波換能器的焦點固定，且射流噴嘴的位置亦固定，無法根據不同加工面的特征進行調整，從而局限性較高，無法適應不同狀態的加工需求。為此，本發明提出一種外場超聲輔助射流拋光加工工具頭裝置。

發明內容

針對背景技術中提到的傳統射流式拋光裝置無法調節，使得射流拋光的射流區域固定且單一的問題，本發明提供了一種外場超聲輔助射流拋光加工工具頭裝置，通過可調式射流噴嘴配合超聲波發生裝置，實現在對不同結構的加工平面進行射流拋光時，能夠通過調整可調式射流噴嘴與超聲波發生裝置的相對位置來控制射流點的區域影響程度，有效提升去除效果。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種外場超聲輔助射流拋光加工工具頭裝置，包括基座，所述基座上設置有連接筒，所述連接筒內插合設置有可調式射流噴嘴，所述可調式射流噴嘴與連接筒之間設置有超聲波發生裝置，所述超聲波發生裝置環設于可調式射流噴嘴外側。所述可調式射流噴嘴插接于連接筒內，所述超聲波發生裝置環設于可調式射流噴嘴周緣，能夠均勻穩定的對射流進行高頻振動影響，射流場在超聲壓力場的影響下發生空化效應，導致流場狀態變化，從而實現射流去除函數的改變和材料去除率的提高。