專(zhuān)利名稱(chēng)：一種磨粒流精密光整加工湍流調(diào)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種磨粒流精密光整加工湍流調(diào)控裝置。
背景技術(shù)：
目前，制造業(yè)對(duì)零件表面的粗糙度要求越來(lái)越高，然而，對(duì)于尺寸小或幾何形態(tài)特 殊的表面難以使用工具進(jìn)行接觸式光整加工，如拋光或研磨，無(wú)論自動(dòng)化或手工加工都是 如此，這一問(wèn)題目前尚無(wú)有效方法解決。磨粒與液體混合，形成液-固兩相或多相磨粒流， 磨粒流的流體性質(zhì)決定其可變化無(wú)形且無(wú)孔不入，因此，基于磨粒流形成了一些表面光整 加工方法，例如擠壓珩磨、磨粒水射流拋光、磁流變拋光、磁射流拋光、電流變液拋光等。這 些方法利用磨粒流與加工表面接觸時(shí)的壁面效應(yīng)，形成磨粒對(duì)表面的微切削實(shí)現(xiàn)表面光整 加工，由于磨粒流可形成良好仿形接觸，因此在曲面和異型面加工中體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。從加工機(jī) 理看，擠壓珩磨和磨粒水射流拋光都屬于“硬性”磨粒流強(qiáng)力加工。所謂“硬性”磨粒流是 指磨粒流具有強(qiáng)黏度或強(qiáng)沖擊力。與“硬性”磨粒流不同，“軟性”磨粒流是一種液_固兩相 磨粒流，具有弱黏性或無(wú)黏性，因此具有更好的流動(dòng)特性并可實(shí)現(xiàn)湍流流動(dòng)，“軟性”磨粒流 的有效加工是在湍流狀態(tài)下進(jìn)行，它不是通過(guò)射流的形式強(qiáng)力沖擊被加工表面，而是利用 磨粒的微力微量切削的頻繁作用實(shí)現(xiàn)表面的逐步光整，湍流流場(chǎng)中的磨粒運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性實(shí) 現(xiàn)了表面紋理無(wú)序化，直至實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化表面無(wú)工具鏡面級(jí)加工。但是，由于軟性磨粒流在零件的窄縫、窄槽、小孔等幾何形狀特殊的微細(xì)流道中流 動(dòng)的雷諾數(shù)較小，不易形成湍流流動(dòng)，因而將會(huì)降低軟性磨粒流對(duì)零件被加工表面的光整 加工效果。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決軟性磨粒流在幾何形狀特殊的微細(xì)流道中不易形成湍流流動(dòng) 的問(wèn)題，提供了一種易形成湍流的磨粒流精密光整加工湍流調(diào)控裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種磨粒流精密光整加工湍流調(diào)控裝置，其特征在于包括配置低粘度磨粒流的 磨粒流源裝置，所述磨粒流源裝置上設(shè)有泵送裝置，所述泵送裝置上連接有改變壓力和流 速的壓力調(diào)控裝置和設(shè)有凹凸不平的流道的工作臺(tái)裝置，所述壓力調(diào)控裝置和工作臺(tái)裝置 均與所述磨粒流源裝置相連。進(jìn)一步，所述磨粒流源裝置包括溶液箱，所述溶液箱的底部為圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)，所述溶 液箱里裝有磨粒流，所述磨粒流由乳化液和金剛砂(SiC)顆粒按照體積比10 1的比例配 制；所述溶液箱上設(shè)有將磨粒流濃度攪拌均勻的攪拌器，所述攪拌器包括有電機(jī)、轉(zhuǎn)軸和葉 片，所述葉片安裝在溶液箱的底部；所述溶液箱的底部?jī)蓚?cè)設(shè)有吸附磨屑的磨屑吸附器，所 述磨屑吸附器包括有永久磁鐵、不銹鋼外殼和端蓋。進(jìn)一步，所述泵送裝置包括過(guò)濾器，所述過(guò)濾器放置在磨粒流中，所述過(guò)濾器上依 次連接有輸送磨粒流的泵、觀察泵輸出的磨粒流壓力的壓力表和防止磨粒流回流的單向
3閥。進(jìn)一步，所述壓力調(diào)控裝置有先導(dǎo)式溢流閥和回流管道，所述先導(dǎo)式溢流閥控制 所述磨粒流的壓力，使其形成湍流。進(jìn)一步，所述工作臺(tái)裝置包括有工作臺(tái)，所述工作臺(tái)表面平整，其上設(shè)有多個(gè)固定 夾具和工件的螺紋孔和T形槽；所述工作臺(tái)上安裝有被加工工件、約束模塊，所述約束模塊根據(jù)被加工工件的形 狀來(lái)設(shè)計(jì)和制造，所述約束模塊上與被加工工件形成流道的表面凹凸不平，所述被加工工 件、約束模塊通過(guò)第一夾具裝夾固定在工作臺(tái)上；所述被加工工件、約束模塊的兩端設(shè)有磨粒流流進(jìn)流出的導(dǎo)入導(dǎo)出塊，所述導(dǎo)入 導(dǎo)出塊的端面有螺紋孔，連接有管接頭，所述導(dǎo)入塊與泵送裝置的輸出管路相連，所述導(dǎo)出 塊與磨粒流源裝置的輸入管路相連，所述導(dǎo)入導(dǎo)出塊通過(guò)第二夾具裝夾固定在所述被加工 工件、約束模塊的兩端；所述第一夾具和第二夾具由螺栓壓板裝置組合而成。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思所述磨粒流由乳化液和金剛砂(SiC)顆粒，按照體積比 10 1的比例配制，保證磨粒流具有良好的流動(dòng)性和低粘度；因?yàn)槿榛旱恼扯缺人蠖?比45#機(jī)油小，流動(dòng)性好。所述金剛砂(SiC)顆粒，選擇粒徑為l-5um，有利于獲得較高的 表面光整加工質(zhì)量。所述溶液箱的圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)底部，便于與攪拌器葉片配合工作。所述攪 拌器的葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使底部濃度高的溶液向上向外流動(dòng)，有利于短時(shí)間內(nèi)使磨粒流濃度均 勻。所述過(guò)濾器濾網(wǎng)孔徑lOum，不允許大于IOum的固體物質(zhì)通過(guò)，以免損壞泵閥。所 述泵的流量為3. 5m3/h、揚(yáng)程為32m、功率為1. 5KW，保證磨粒流精密光整加工時(shí)所需流量和 壓力。由泵輸出的磨粒流分為兩路，一路通往被加工工件和約束模塊組成的流道，用來(lái) 對(duì)被加工工件表面進(jìn)行精密光整加工；另一路經(jīng)先導(dǎo)式溢流閥和回流管道流回溶液箱。泵 輸出端管路中沒(méi)有壓力，先導(dǎo)式溢流閥關(guān)閉，泵輸出端管路中的磨粒流壓力達(dá)到先導(dǎo)式溢 流閥的開(kāi)啟壓力時(shí)，該路才會(huì)形成回路，一旦該路形成回路，由于大量磨粒流快速流回溶液 箱，因此，泵輸出端管路中的壓力下降，當(dāng)壓力降低到小于先導(dǎo)式溢流閥的開(kāi)啟壓力時(shí)，溢 流閥關(guān)閉，通過(guò)溢流閥的通斷，使泵輸出端管路中的磨粒流壓力不斷變化，壓力變化也將導(dǎo) 致流速變化，這樣有利于形成湍流。所述約束模塊和被加工工件形成流道的表面設(shè)計(jì)制造成凹凸不平的結(jié)構(gòu)形狀，使 磨粒流在流經(jīng)該流道時(shí)更易于形成湍流。本實(shí)用新型的有益效果結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造方便，有利于微細(xì)結(jié)構(gòu)化流道形成湍 流。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型調(diào)控方法示意圖。圖3為本實(shí)用新型溶液箱的結(jié)構(gòu)圖。圖4為本實(shí)用新型溶液箱的半剖示意圖。
4[0023]圖5為本實(shí)用新型攪拌器的軸和葉片的結(jié)構(gòu)圖。圖6為本實(shí)用新型磨屑吸附器的結(jié)構(gòu)圖。圖7為本實(shí)用新型磨屑吸附器沿圖6中A-A向的剖視圖。圖8為本實(shí)用新型工作臺(tái)裝置裝配圖。圖9為本實(shí)用新型工作臺(tái)、被加工工件、約束模塊和導(dǎo)入導(dǎo)出塊裝配圖。圖10為本實(shí)用新型工作臺(tái)零件圖。圖11為本實(shí)用新型被加工工件零件圖。圖12為本實(shí)用新型約束模塊零件圖。圖13為本實(shí)用新型導(dǎo)入導(dǎo)出塊零件圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1-13，一種磨粒流精密光整加工湍流調(diào)控裝置，包括配置低粘度磨粒流的 磨粒流源裝置，所述磨粒流源裝置上設(shè)有泵送裝置，所述泵送裝置上連接有改變壓力和流 速的壓力調(diào)控裝置和設(shè)有凹凸不平的流道的工作臺(tái)裝置，所述壓力調(diào)控裝置和工作臺(tái)裝置 均與所述磨粒流源裝置相連。所述磨粒流源裝置包括溶液箱2，所述溶液箱2的底部為圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)，所述溶液箱 2里裝有磨粒流1，所述磨粒流1由乳化液和金剛砂(SiC)顆粒按照體積比10 1的比例 配制；所述溶液箱2上設(shè)有將磨粒流1濃度攪拌均勻的攪拌器4，所述攪拌器4包括有電機(jī)、 轉(zhuǎn)軸和葉片，所述葉片安裝在溶液箱2的底部；所述溶液箱2的底部?jī)蓚?cè)設(shè)有吸附磨屑的磨 屑吸附器3，所述磨屑吸附器3包括有永久磁鐵302、不銹鋼外殼301和端蓋303。所述泵送裝置包括過(guò)濾器5，所述過(guò)濾器5放置在磨粒流1中，所述過(guò)濾器5上依 次連接有輸送磨粒流1的泵6、觀察泵6輸出的磨粒流1壓力的壓力表7和防止磨粒流1回 流的單向閥8。所述壓力調(diào)控裝置有先導(dǎo)式溢流閥9和回流管道10，所述先導(dǎo)式溢流閥9控制所 述磨粒流1的壓力，使其形成湍流。所述工作臺(tái)裝置包括有工作臺(tái)11，所述工作臺(tái)11表面平整，其上設(shè)有多個(gè)固定夾 具和工件的螺紋孔和T形槽；所述工作臺(tái)11上安裝有被加工工件13、約束模塊14，所述約束模塊14根據(jù)被加 工工件13的形狀來(lái)設(shè)計(jì)和制造，所述約束模塊14上與被加工工件13形成流道的表面凹凸 不平，所述被加工工件13、約束模塊14通過(guò)第一夾具1602裝夾固定在工作臺(tái)11上；所述被加工工件13、約束模塊14的兩端設(shè)有磨粒流流進(jìn)流出的導(dǎo)入導(dǎo)出塊12、 15，所述導(dǎo)入導(dǎo)出塊12、15的端面有螺紋孔，連接有管接頭，所述導(dǎo)入塊12與泵送裝置的輸 出管路相連，所述導(dǎo)出塊15與磨粒流源裝置的輸入管路相連，所述導(dǎo)入導(dǎo)出塊12、15通過(guò) 第二夾具1601裝夾固定在所述被加工工件13、約束模塊14的兩端；所述第一夾具1602和第二夾具1601由螺栓壓板裝置組合而成。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思所述磨粒流1由乳化液和金剛砂(SiC)顆粒，按照體積比 10 1的比例配制，保證磨粒流1具有良好的流動(dòng)性和低粘度；因?yàn)槿榛旱恼扯缺人?而比45#機(jī)油小，流動(dòng)性好。所述金剛砂(SiC)顆粒，選擇粒徑為l-5um，有利于獲得較高的 表面光整加工質(zhì)量。所述溶液箱2的圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)底部，便于與攪拌器4葉片配合工作。所
5述攪拌器4的葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使底部濃度高的溶液向上向外流動(dòng)，有利于短時(shí)間內(nèi)使磨粒流 1濃度均勻。所述過(guò)濾器5濾網(wǎng)孔徑10um，不允許大于IOum的固體物質(zhì)通過(guò)，以免損壞泵6閥。 所述泵6的流量為3. 5m3/h、揚(yáng)程為32m、功率為1. 5KW，保證磨粒流1精密光整加工時(shí)所需 流量和壓力。由泵6輸出的磨粒流1分為兩路，一路通往被加工工件13和約束模塊14組成的 流道，用來(lái)對(duì)被加工工件13表面進(jìn)行精密光整加工；另一路經(jīng)先導(dǎo)式溢流閥9和回流管道 10流回溶液箱2。泵6輸出端管路中沒(méi)有壓力，先導(dǎo)式溢流閥9關(guān)閉，泵6輸出端管路中的 磨粒流1壓力達(dá)到先導(dǎo)式溢流閥9的開(kāi)啟壓力時(shí)，該路才會(huì)形成回路，一旦該路形成回路， 由于大量磨粒流1快速流回溶液箱2，因此，泵6輸出端管路中的壓力下降，當(dāng)壓力降低到小 于先導(dǎo)式溢流閥9的開(kāi)啟壓力時(shí)，溢流閥9關(guān)閉，通過(guò)溢流閥9的通斷，使泵6輸出端管路 中的磨粒流1壓力不斷變化，壓力變化也將導(dǎo)致流速變化，這樣有利于形成湍流。所述約束模塊14和被加工工件13形成流道的表面設(shè)計(jì)制造成凹凸不平的結(jié)構(gòu)形 狀，使磨粒流1在流經(jīng)該流道時(shí)更易于形成湍流。本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也 及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求一種磨粒流精密光整加工湍流調(diào)控裝置，其特征在于包括配置低粘度磨粒流的磨粒流源裝置，所述磨粒流源裝置上設(shè)有泵送裝置，所述泵送裝置上連接有改變壓力和流速的壓力調(diào)控裝置和設(shè)有凹凸不平的流道的工作臺(tái)裝置，所述壓力調(diào)控裝置和工作臺(tái)裝置均與所述磨粒流源裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磨粒流精密光整加工湍流調(diào)控裝置，其特征在于所述 磨粒流源裝置包括溶液箱，所述溶液箱的底部為圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)，所述溶液箱里裝有磨粒流；所 述溶液箱上設(shè)有將磨粒流濃度攪拌均勻的攪拌器，所述攪拌器包括有電機(jī)、轉(zhuǎn)軸和葉片，所 述葉片安裝在溶液箱的底部；所述溶液箱的底部?jī)蓚?cè)設(shè)有吸附磨屑的磨屑吸附器，所述磨 屑吸附器包括有永久磁鐵、不銹鋼外殼和端蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磨粒流精密光整加工湍流調(diào)控裝置，其特征在于 所述泵送裝置包括過(guò)濾器，所述過(guò)濾器放置在磨粒流中，所述過(guò)濾器上依次連接有輸送磨 粒流的泵、觀察泵輸出的磨粒流壓力的壓力表和防止磨粒流回流的單向閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種磨粒流精密光整加工湍流調(diào)控裝置，其特征在于所述 壓力調(diào)控裝置包括控制所述磨粒流的壓力并使其形成湍流的先導(dǎo)式溢流閥和回流管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種磨粒流精密光整加工湍流調(diào)控裝置，其特征在于所述 工作臺(tái)裝置包括有工作臺(tái)，所述工作臺(tái)表面平整，其上設(shè)有多個(gè)固定夾具和工件的螺紋孔 和T形槽；所述工作臺(tái)上安裝有被加工工件、約束模塊，所述約束模塊根據(jù)被加工工件的形狀來(lái) 設(shè)計(jì)和制造，所述約束模塊上與被加工工件形成流道的表面凹凸不平，所述被加工工件、約 束模塊通過(guò)第一夾具裝夾固定在工作臺(tái)上；所述被加工工件、約束模塊的兩端設(shè)有磨粒流流進(jìn)流出的導(dǎo)入導(dǎo)出塊，所述導(dǎo)入導(dǎo)出 塊的端面有螺紋孔，連接有管接頭，所述導(dǎo)入塊與泵送裝置的輸出管路相連，所述導(dǎo)出塊與 磨粒流源裝置的輸入管路相連，所述導(dǎo)入導(dǎo)出塊通過(guò)第二夾具裝夾固定在所述被加工工 件、約束模塊的兩端；所述第一夾具和第二夾具由螺栓壓板裝置組合而成。
專(zhuān)利摘要一種磨粒流精密光整加工湍流調(diào)控裝置，包括配置低粘度磨粒流的磨粒流源裝置，所述磨粒流源裝置上設(shè)有泵送裝置，所述泵送裝置上連接有改變壓力和流速的壓力調(diào)控裝置和設(shè)有凹凸不平的流道的工作臺(tái)裝置，所述壓力調(diào)控裝置和工作臺(tái)裝置均與所述磨粒流源裝置相連。本實(shí)用新型的有益效果結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)制造方便，有利于微細(xì)結(jié)構(gòu)化流道形成湍流。
文檔編號(hào)B24B57/02GK201736119SQ201020128709
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者孫樹(shù)峰, 計(jì)時(shí)鳴, 譚大鵬 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué);溫州大學(xué)