[发明专利]一种用于加工拐角结构的螺旋供料装置及磨料供给与轨迹协同调控加工拐角结构的方法

权利要求书

1.一种用于加工拐角结构的螺旋供料装置，其特征在于，包括气源、存储罐、磨料罐、螺旋进给机构、ECS控制系统和集束管；

所述气源通过调压阀连接至所述存储罐上部；所述调压阀与所述ECS控制系统电连接，从而调整所述存储罐内的气压；所述存储罐底部出口连接至所述磨料罐；

所述螺旋进给机构包括伺服电机、减速器、密封外壳、端盖、套筒、格林头和螺杆；所述伺服电机与所述减速器相连接；所述伺服电机与所述ECS控制系统电连接，从而实时控制所述伺服电机的转速；所述端盖和所述套筒固定安装于所述密封外壳顶部，所述套筒位于所述端盖内；所述减速器固定安装于所述端盖；所述密封外壳套设于所述螺杆外；减速机的主轴伸入所述端盖，所述螺杆顶部穿过所述密封外壳和所述套筒并与所述减速机的主轴固定连接，所述套筒与所述螺杆上部的轴肩连接；所述格林头安装于所述密封外壳侧面，一侧与所述密封外壳内部相连通，另一侧连接至所述磨料罐；所述密封外壳底部设置磨料螺旋供给出口；所述磨料螺旋供给出口与所述集束管通过止回阀连接；所述集束管与所述ECS控制系统电连接，从而控制所述集束管的运动并实时监测所述集束管的位置及出口处的高能束射流柱半径；所述螺杆用于运输磨料的部分沿磨料运输方向分为直径逐渐减小的加料段、压缩段和均化段；所述压缩段为锥形；所述加料段的直径D1与位于所述加料段的所述螺杆中心杆的直径d1之比k1等于所述均化段的直径D2与位于所述均化段的所述螺杆中心杆的直径d2之比k2，且k1和k2的范围为2.5~3；所述螺杆的压缩比i=D2/D1的范围为1.5-3；所述加料段的螺槽深度H= 0.55~0.7D1；所述密封外壳内侧壁与所述螺杆的边缘紧密贴合；

当所述ECS控制系统监测到所述集束管提供的高能束射流柱半径大于待加工零件的拐角半径，且所述集束管运动到待加工零件的拐角位置监测点LP时，向所述伺服电机发送减速信号，降低所述伺服电机的转速，从而减少磨料输送量，降低高能束射流柱半径。

2.根据权利要求1所述的用于加工拐角结构的螺旋供料装置，其特征在于，所述压缩段的锥度α为15°~20°；所述螺杆的螺旋叶片螺距d为15 mm ~20 mm；所述螺旋叶片的螺纹厚度δ为2 mm ~4 mm；位于所述加料段和所述压缩段的所述螺旋叶片上均匀开设有若干直径3mm的排气孔；所述密封外壳内侧壁与所述螺旋叶片的边缘紧密贴合。

3.根据权利要求1所述的用于加工拐角结构的螺旋供料装置，其特征在于，所述螺旋进给机构垂直放置。

4.根据权利要求1所述的用于加工拐角结构的螺旋供料装置，其特征在于，所述螺杆的轴肩高度h大于5 mm。

5.根据权利要求1所述的用于加工拐角结构的螺旋供料装置，其特征在于，所述磨料螺旋供给出口与所述集束管的磨料入口直径相等。

6.根据权利要求2所述的用于加工拐角结构的螺旋供料装置，其特征在于，所述螺旋叶片表面有耐磨材料涂层；所述套筒采用耐磨铝青铜材料制成；所述螺杆采用氮化钢制成以便增强耐磨性；所述套筒与所述螺杆为间隙配合。

7.根据权利要求1所述的用于加工拐角结构的螺旋供料装置，其特征在于，所述密封外壳对应至所述加料段的厚度大于15 mm，所述密封外壳的其余部分厚度小于5 mm。

8.根据权利要求1所述的用于加工拐角结构的螺旋供料装置，其特征在于，所述螺旋进给机构提供的磨料流量范围为0.04 kg/min ~ 0.12 kg/min，在距离所述集束管出口3 mm处形成的高能束射流柱半径范围为0.6 ~ 2.5 mm。

9.一种磨料供给与轨迹协同调控加工拐角结构的方法，采用权利要求1-8中任一项所述的用于加工拐角结构的螺旋供料装置，其特征在于，具体包括以下过程：

打开调压阀，通过气源使存储罐内部上下形成压力差，磨料经存储罐底部出口输送至磨料罐，然后由格林头流入螺旋进给机构；通过ECS控制系统驱动伺服电机旋转，伺服电机进而驱动减速器带动螺杆旋转，随着螺杆的旋转对磨料进行挤压传输，最后经磨料螺旋供给出口流入集束管；

通过ECS控制系统控制集束管按照预先在ECS控制系统中输入的规划轨迹S运动，通过发射出的高能束射流柱对待加工零件进行加工，ECS控制系统实时监测集束管出口处的高能束射流柱半径r，通过调节控制伺服电机的转速，从而调节集束管发射出的高能束射流柱半径r；当ECS控制系统监测到集束管提供的高能束射流柱半径r大于待加工零件的拐角半径R，且集束管运动到待加工零件的拐角位置监测点LP时，向伺服电机发送减速信号，降低伺服电机的转速，从而减少磨料输送量，降低高能束射流柱半径r。