[发明专利]一种分离式相控空化增强磨粒微射流抛光系统

说明书

本发明公开了一种分离式相控空化增强磨粒微射流抛光系统，包括多通道相控发射系统、六自由度移动平台、抛光工具、加工工件、工件安装平台、加工池、低粘性磨粒流、上位机控制系统、变频器、柱塞式水泵、磨粒流注入管路系统、安全管路系统、磨粒流输出管路系统，抛光工具包括固定本体、接线端盖、中部连接件、相控聚焦装置、角度调节件、微射流喷嘴、磨粒流注入口、喷嘴夹具。本发明利用相控聚焦原理产生声波聚焦空化，并将微射流喷嘴和相控聚焦装置进行分离设计，根据需求对空化强度、射流强度进行单独调节；通过调节多通道相控发射系统的声波频率和功率，可对空泡尺度、空化强度进行主动控制，实现微射流抛光效率的增强。

技术领域

本发明涉及磨粒微射流抛光加工技术领域，尤其涉及一种分离式相控空化增强磨粒微射流抛光系统。

背景技术

微尺度结构零件广泛存在于航空航天、生物工程、电子信息等领域中，这类零件在使用中往往需要较高的表面质量。微结构零件除了具有较小的尺度特征外，可能还具有非规则曲率变化的面形特征。磨粒微射流抛光方法采用柔性较好的流体作为磨粒驱动介质，可适应非规则曲率变化的微结构表面，实现全方位自适应抛光；并且，流体能够较好的缓冲磨粒过冲击效应，从而有效避免由于磨粒的硬性压入而造成工件损伤。但是，受到流体介质驱动力的影响，磨粒微射流抛光方法抛光效率较低，限制了其进一步的推广应用。

利用流体空化效应可有效提高磨粒射流抛光效率。空化效应是指当流体内局部压力低于饱和蒸汽压时，在低压区会产生大量空化泡，当空化泡溃灭时会在周围产生巨大的冲击动能，借助冲击动能的助推作用实现磨粒切削动能的增强。目前空化增强式磨粒射流抛光方法在抛光微尺度零件时均存在一定的局限性。比如申请号为CN201910362390.X的发明专利提出了一种超声空化辅助射流抛光系统及抛光方法，该发明利用超声振动结合弧形聚焦透镜的方式增强磨粒射流抛光效率。但是，该方法无法实现对空泡尺度进行主动控制，在抛光微尺度结构零件时存在一定局限性；同时，该方法中若提高射流强度，则会导致近壁面空泡群溃灭区域的变化，不利于稳定性抛光。申请号为CN200910308691.0的发明专利提出了一种胶体液流动压空化射流抛光装置及方法，该发明采用结构空化原理产生的空泡群，提高微射流抛光效率。但是，该方法所采用的结构空化原理，其空化程度的强弱严重依赖于射流流速，若要提高空化强度，必须提高射流流速，无法保证抛光工艺参数的一致性；同时，该方法也无法对空泡尺度进行主动控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有空化增强磨粒微射流抛光方法难以实现空化强度、射流强度的分离可控以及空泡尺度无法主动控制的难题，提出了一种对空化强度、射流强度分离控制的分离式相控空化增强磨粒微射流抛光系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种分离式相控空化增强磨粒微射流抛光系统，包括多通道相控发射系统、六自由度移动平台、抛光工具、加工工件、工件安装平台、加工池、低粘性磨粒流、上位机控制系统、变频器、柱塞式水泵、磨粒流注入管路系统、安全管路系统、磨粒流输出管路系统；所述多通道相控发射系统与所述抛光工具连接，多通道相控发射系统控制所述抛光工具产生相控空化；所述抛光工具固定在所述六自由度移动平台的活动端，六自由度移动平台带动抛光工具移动并实现抛光工具沿x、y、z三轴的移动及绕x、y、z三轴的转动；所述加工工件安装于所述工件安装平台上；所述工件安装平台安装于所述加工池中上部区域；所述低粘性磨粒流位于所述加工池和管路系统内；所述上位机控制系统通过所述变频器与所述柱塞式水泵连接，上位机控制系统通过变频器控制柱塞式水泵的压力输出；所述柱塞式水泵设置有两个出口和一个入口，所述柱塞式水泵的其中一个出口与所述磨粒流注入管路系统连接，所述磨粒流注入管路系统的出口与所述抛光工具的磨粒流注入口连接；所述柱塞式水泵的另一个出口与所述安全管路系统连接，所述安全管路系统的出口与所述加工池的底部连接，所述安全管路系统保证管路水流压力安全；所述柱塞式水泵的入口通过所述磨粒流输出管路系统连接加工池的底部。