[实用新型]一种基于结构空化效应的高效流体光整加工装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及面约束磨粒流光整加工技术领域，更具体的说，尤其涉及一种基于结构空化效应的高效流体光整加工装置。

背景技术

在电子信息、国防航空等领域，需要使用到一类大直径平面工件，该类工件厚度较小，直径较大，在使用过程中需要其具有较高的表面粗糙度及面形精度。现有的加工该类工件的方法主要有两种，分别为工具接触式加工及磨粒流加工，其中工具接触式加工通过工具施力与磨粒使之去除被加工表面的微隆起；由于难以避免磨粒及杂质粒径尺寸的不一致，因此，必然会导致磨粒受力不均，从而造成工件表面的亚表面损伤；而使用传统磨粒流加工技术虽然可以有效避免工件表面的亚表面损伤及加工变质，但是加工效率很低。

为了解决上述问题，前期提出了一种基于气泡溃灭驱动磨粒在工件表面运动从而实现研磨抛光的面约束流体光整加工技术，并结合超声波设计了一系列的相关设备；借助气泡溃灭所释放的能量，磨粒流能够以更高速、无序的方式加工工件，从而极大的提高加工效率。目前基于气泡溃灭的磨粒流加工主要分为两类：一类是气流多向注入法，这类方法通过往加工工具内注入气泡，借助气泡在流道内随机溃灭的方式达到高效率的加工，该方法结构简单，易于操作，但是可控性不强，不能有针对性的实现工件表面的光整加工；另一类方法主要是借助超声波实现气泡在工件表面针对性的溃灭，这类方法可以较好的控制流道内磨粒流有针对性的加速，从而实现工件表面加工强弱的可控。但是，针对大直径的工件表面加工，需要布置多个超声波发生器，或周期性移动超声波发生器以实现工件加工均匀性，这使得加工设备过于复杂，成本较高。因此，研发一种能够充分利用气泡溃灭所释放的能量，并且能以较低成本实现工件表面加工均匀性的设备，是一件非常有实际意义的工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有气泡溃灭驱动磨粒式加工设备过于复杂，难以实现大直径工件表面均匀性加工的难题的问题，提供了一种低成本且加工更加均匀的基于结构空化效应的高效流体光整加工装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于结构空化效应的高效流体光整加工装置，包括工件加工池、工件安装平台、加工工具、运动模块、磨粒流循环池、磨粒流过滤器、载流体存储箱、气泡发生器、载流体管路、磨粒流管路、入水口自吸泵、出水口自吸泵和磨粒流自吸泵，待加工工件安装在工件安装平台上，所述工件安装平台固定在所述工件加工池上方；所述运动模块安装在所述工件加工池的上方，运动模块连接所述加工工具并驱动所述加工工具的周期性自转以及沿待加工工件表面进行沿x轴和y轴的平移运动；所述加工工具包括上封盖和工具本体，所述工具本体的下表面与待加工工件之间形成微距间隙，所述上封盖与工具本体固定连接，上封盖上设置有多个载流体入口，所述工具本体为圆盘形结构，工具本体的周向开设有多个磨粒流入口，所述工具本体内设置有文丘里管结构，所述文丘里管结构为设置在工具本体内并沿工具本体的周向方向均布的多个文丘里管空化单元，每个文丘里管空化单元均包括入水槽、出水槽和多个节流孔，所述入水槽设置在所述工具本体的上表面，所述入水槽与上封盖上的载流体入口连通，所述入水槽从内向外呈弧线形布置，所述出水槽与所述入水槽一一对应，出水槽的槽宽小于所述入水槽的槽宽，所述出水槽沿着与入水槽相同的方向呈弧线形布置，出水槽与入水槽之间通过设置在入水槽底部的多个节流孔连通；所述磨粒流加工池安装在磨粒流循环池的正上方，所述工件加工池底部设置有磨粒流回流孔，磨粒流加工完成后经磨粒流回流孔流入磨粒流循环池内；所述磨粒流循环池连接磨粒流管路的一端，磨粒流管路的另一端连接磨粒流入口，所述磨粒流管路上设置有用于将磨粒流循环池内的液固二相磨粒流注入所述磨粒流入口中的磨粒流自吸泵；所述磨粒流循环池通过载流体管路依次连接磨粒流过滤器、入水口自吸泵、载流体存储箱、出水口自吸泵和加工工具的载流体入口，所述载流体存储箱连接用于向所述载流体存储箱内通入气体的气泡发生器。

进一步的，所述节流孔的长度和孔径之间的比值在3-4之间。

进一步的，所述磨粒流自吸泵与磨粒流循环池之间的磨粒流管路上设置有第一温度计、第一流量计和第一流量控制阀，每个磨粒流入口和载流体入口均连接压力表，所述出水口自吸泵与所述加工工具之间的载流体管路上设置有第二温度计、第二流量计和第二流量控制阀，所述入水口自吸泵和所述磨粒流过滤器之间的载流体管路上设置有第三流量控制阀。

进一步的，所述载流体入口、磨粒流入口、文丘里管空化单元的最优数量为三个。

进一步的，所述节流孔均布在所述入水槽的底部。