[发明专利]一种可调节的多喷嘴射流抛光装置

说明书

本发明公开了一种可调节的多喷嘴射流抛光装置，包括壳体、喷嘴、垂直角度调节单元、径向位移调节单元和水平位置调节单元；垂直角度调节单元包括一号蝶形齿轮、一号齿盘、联齿齿轮、联齿蜗轮、蜗杆、可旋转喷嘴支架；水平位置调节单元包括二号蝶形齿轮、二号齿盘、齿轮、L型支架；径向位移调节单元包括三号蝶形齿轮、三号齿盘、齿条、连接杆；通过调整垂直角度调节单元同时调节四个喷嘴轴线与水平面的夹角，通过调整水平位置调节单元同时调节四个喷嘴在水平面上的错位距离，通过调整径向位移调节单元同时调节四个喷嘴径向移动距离。本发明可以实现四个喷嘴分别在垂直角度、水平角度和径向距离的联动调节。

技术领域

本发明属于表面抛光技术领域，更具体的说，是涉及一种可调节的多喷嘴射流抛光装置。

背景技术

随着现代光学工业和光学技术的发展，非球面光学元件由于其优良的光学特性被广泛应用于先进光学望远、高灵敏度传感和高分辨率摄像等领域。高性能高质量的光学元件的需求量在不断增长，这对高质量光学零件的加工设备和加工工艺要求越来越高。传统光学元件抛光主要依靠软性工具和细微磨料对光学元件表面进行光整，加工工艺主要依靠操作人员的经验，光学元件面形可控性差，难以满足现代光学工业和技术对光学元件表面高质量的要求。磨粒水射流抛光相比于传统光学元件抛光技术，无磨具磨损，无亚表面损伤，无反应热，加工柔性高等优势，可以多种材料进行处理，虽然磁射流抛光、磁流变抛光和离子束抛光等法法也可以对光学元件进行表面处理无亚表面损伤，但磨料水射流相对于这些方法成本更低，具有很好的发展和应用前景。

磨料水射流抛光的喷嘴直径较小，冲击范围有限，因此单孔喷嘴的加工效率比较低，在对整个零件进行射流抛光时加工时间较长，对于大口径的零件加工时间更长。加工时间长则要求整个抛光系统有很高的稳定性，同时要保证抛光液的浓度、酸碱性等工艺参数稳定不变，故不易保证工件加工质量。虽然增大压力和提高抛光液浓度可以提高抛光效率，但是压力增大会使颗粒对表面冲蚀加剧，降低工件表面质量和增大面形误差；浓度过高会影响抛光系统的稳定性，甚至堵塞抛光供液系统。单孔喷嘴对工件表面进行抛光时，得到的材料去除函数不理想，材料去除函数不理想则严重影响工件表面的加工质量。由此可知，单孔喷嘴磨料水射流抛光不能同时保证抛光效率和表面质量。

目前的多孔喷嘴磨料水射流抛光主要分为：线性阵列、圆周阵列和规则多面体阵列。这些阵列方式各个孔间的距离固定不变，因此只有在相应的压力条件下才能同时满足加工质量和加工效率，当压力改变后，各个孔间的射流束会产生干涉，不能得到理想的材料去除函数，使得工件表面加工质量恶化。

发明内容

针对光学元件复杂表面超精密加工面临的加工难度高、加工效率低等问题，本发明提出一种可调节的多喷嘴射流抛光装置，通过联动调节配置多喷嘴间的空间位置，抛光加工可得到理想的高斯去除函数，提高工件表面加工质量和加工效率。本发明在加工过程中，首先确定喷嘴与工件的距离、抛光液压力、抛光液浓度和加工点的驻留时间，然后通过联动调节本装置四个喷嘴径向距离、位置和喷嘴轴线与水平的夹角，可以快速得到多个喷嘴的合适空间位置，进行抛光加工可得到最佳的材料去除函数，最后根据确定的抛光路径、材料去除量和精度需求，实现工件表面快速高效的精密加工。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明可调节的多喷嘴射流抛光装置，包括壳体和喷嘴，所述壳体设置为空心圆柱体，所述喷嘴设置为四个，均位于壳体内圆；所述壳体内壁由上至下依次设置有垂直角度调节单元、径向位移调节单元和水平位置调节单元；通过调整垂直角度调节单元同时调节四个喷嘴轴线与水平面的夹角，通过调整水平位置调节单元同时调节四个喷嘴在水平面上的错位距离，通过调整径向位移调节单元同时调节四个喷嘴径向移动距离；