[发明专利]一种基于球壳压电换能器的超声聚焦流体振动抛光方法

说明书

本发明公开一种基于球壳压电换能器的超声聚焦流体振动抛光方法，采用步骤：将待加工工件放在装有抛光液的敞口容器中；在待加工工件的上方放置通过移动可水平或垂直变换位置的球壳压电换能器，且该球壳压电换能器始终浸在所述抛光液中并且凹面指向待加工工件的待处理面；启动超声电源产生高频电激励所述球壳压电换能器产生超声振动，根据预设的加工路径以及各个加工点的超声波聚焦的停留时间，移动所述球壳压电换能器，通过抛光液的传递将超声振动聚焦于待加工件上，对待加工件的表面进行抛光。本发明能实现对工件表面进行精确修正。

技术领域

本发明涉及精零件抛光技术领域，具体涉及一种基于球壳压电换能器的超声聚焦流体振动抛光方法。

背景技术

随着科学技术的发展，现代机械产品在致力于提高加工精度的同时，更注重提高零件表层质量和表面完整性，以能提高产品性能的稳定性和可靠性。传统的加工方法在加工过程中无法对加工过程和主要的参数进行精密的控制以致无法实现确定性的加工，因为其无法实现确定性就不可能很好的对实验的过程进行精确的控制与预测，实现确定性对整个加工过程具有至关重要的作用。而抛光作为加工过程的最后一步更需要实现其确定性，只有这样才能更好的提高工件表面的质量，确定性抛光研究的主要内容是采取各种各样的手段对诸如抛光速率、倾斜角度、抛光液浓度等因素对实现确定性抛光的影响。为了对工件实现确定性抛光，近几年出现了不少的确定性抛光方法，比较典型的有：磁流变抛光、离子束抛光、磁射流抛光、气囊抛光等确定性抛光方法。流体振动抛光(Polishing basedVibration of Liquid PVL)相较于其他加工方法，抛弃了传统超光滑表面流体抛光技术所采用的抛光磨盘，而是将工件直接浸泡在抛光液中，以流体作为抛光工具。流体振动抛光主要是利用超声换能器向液体辐射高频超声波，利用超声振动产生的压力场和流场，驱动抛光液冲刷工件的表面。一方面，在抛光液中的游离抛光磨粒在超声激振的状态下互相高速碰撞，而且对工件表面进行反复的研磨冲击；而另一方面，超声波在抛光液中传播且声压幅超过空化阈值时，将产生强烈的瞬态空化效应，工件表面附近产生局部的能量集中，引发高温、高压、冲击波和高速射流等极端现象，这些微射流配合磨粒的高频运动就可以有效的实现材料的去除。

但是这种超声流体抛光方法的缺点是：加工工件完全浸没在抛光槽中，这样激振的磨料和激射流会对整个工件的各个表面进行材料去除，而且各个部位的去除量都难以控制，所以当前的超声流体振动抛光方法无法对工件表面进行高质量的修正，实现确定性抛光。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于球壳压电换能器的超声聚焦流体振动抛光方法，其可以有效地克服当前流体振动抛光方法的不足，同时提高流体振动抛光方法对工件表面修正的质量和效率。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于球壳压电换能器的超声聚焦流体振动抛光方法，采用以下步骤进行：

将待加工工件放在装有抛光液的敞口容器中；

在待加工工件的上方放置通过移动可水平或垂直变换位置的球壳压电换能器，且该球壳压电换能器始终浸在所述抛光液中并且凹面指向待加工工件的待处理面；

启动超声电源产生高频电激励所述球壳压电换能器产生超声振动，根据预设的加工路径以及各个加工点的超声波聚焦的停留时间，移动所述球壳压电换能器，通过抛光液的传递将超声振动聚焦于待加工件上，对待加工件的表面进行抛光。

所述抛光液中的抛光颗粒包括氧化铈、氧化铝、氧化硅或者是纳米金刚石。

所述球壳压电换能器的底部与待加工工件间的距离范围为10mm至0.5m之间。

所述球壳压电换能器发出的超声波频率范围为200KHz到10MHz之间。

所述球壳压电换能器的球壳厚度为0.4mm到2.5mm。