[发明专利]一种流体线射流抛光装置及其应用方法

说明书

本发明涉及抛光领域，公开了一种流体线射流抛光装置及其应用方法，所述线射流喷嘴包括连接部、入口、壳体、汇集腔以及出口；其中，所述壳体设置在所述线射流喷嘴外部，所述汇集腔设置在所述线射流喷嘴内部，所述汇集腔的上部设有所述入口，所述入口处设有与所述高压抛光液供给系统相连的连接部，所述汇集腔的下部设有所述出口；所述出口的长度与宽度比值为2‑50；所述高压抛光液供给系统输出的高压抛光液通过所述入口，经所述汇集腔在所述出口喷射出高压高速的流体线性射流，产生比传统单射流抛光能量更高、比线性射流阵列抛光作用效果更加稳定的排线式射流。本发明设计合理、经济有效，在超精密抛光领域具有重要的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及抛光领域，更具体地说，是涉及一种流体线射流抛光装置及其应用方法。

背景技术

旋转轴对称曲面(RAS)是指一条直线或曲线沿中心轴旋转可产生的曲面，在工业中得到广泛应用，如滚子表面、精密模具、圆柱形光学心轴等。在制造工艺上通常会对这类曲面进行抛光，以获得性能更好的高质量表面。随着工业技术的高速发展，目前抛光工艺已不仅仅针对于回旋体外表面，也能够处理各种复杂的曲面，比如说，流体射流抛光(FJP)作为一种极有前途的超精密抛光工艺，已成功应用于各种难加工材料制成的自由曲面(圆柱形光学芯头等)的超精加工。不同于传统的高压磨料水射流加工工艺，流体射流抛光(FJP)将水与磨料在浆体槽内进行彻底预混，并在低压环境(通常小于2.0MPa)下增压冲击目标表面。与其他抛光工艺相比，其独特的优点是在抛光过程中不升高温度，不磨损刀具，更适应各种自由曲面的加工，材料适用性更广。但流体射流抛光(FJP)的主要缺点体现在材料去除率低，难以用于大中型表面的抛光。虽然通过增加流体压力、磨料粒度和料浆浓度可以提高材料去除率，但是高流体压力和较大的磨料粒度会导致表面光洁度较差，而高浆体浓度不仅难以控制其稳定性，还会导致浆体系统堵塞。

在此情况下，2005年W.A.C.M.Messelink等人尝试在流体射流中加入高压气体来提高抛光效率，但抛光后的表面存在严重的表面缺陷，表面光洁度远低于传统的流体射流抛光(FJP)。2017年A.Beaucamp等人更是创新性地采用超声空化现象辅助FJP，在不影响表面完整性的情况下，成功提高了材料去除率，在相同条件下，材料去除率约为流体射流抛光(FJP)的4倍。后来，有学者开发了能够提高FJP抛光效率的多射流抛光(MJP)方法，以大幅度提高材料去除率，所提高的效率几乎与多喷嘴的孔数成正比，多射流抛光(MJP)还可以有助于维护表面完整性。但是，流体射流之间的射流干涉会导致去除功能不连续，仍然不利于工件的均匀抛光。

针对上述技术问题，本发明提出了一种流体线射流抛光工艺(FLJP)，该工艺不仅能够在保持表面完整性的情况下大幅提高流体射流抛光(FJP)的抛光效率，而且比线性分布的多射流抛光(MJP)更能实现均匀的材料去除。

发明内容

本发明的目的之一是针对现有技术存在的问题，提供一种流体线射流抛光装置，以克服现有技术中材料去除率低、难以保持表面完整性的问题。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种流体线射流抛光装置，包括高压抛光液供给系统、线射流喷嘴，所述高压抛光液供给系统与所述线射流喷嘴相连；所述线射流喷嘴包括连接部、入口、壳体、汇集腔以及出口；其中，所述壳体设置在所述线射流喷嘴外部，所述汇集腔设置在所述线射流喷嘴内部，所述汇集腔的上部设有所述入口，所述入口处设有与所述高压抛光液供给系统相连的连接部，所述汇集腔的下部设有所述出口；

所述出口的端部为细长的线孔，所述线孔长度与所述线孔宽度的比值为2-50；

所述高压抛光液供给系统输出的高压抛光液通过所述入口，经所述汇集腔在所述出口喷射出高压高速的流体线性射流，从而对工件表面进行抛光。