[发明专利]基于空化效应的螺旋往复式内孔表面处理装置及方法

说明书

本发明公开一种基于空化效应的螺旋往复式内孔表面处理装置及方法，工作管的外侧壁旁设有滑轨，滑轨上设有能来回滑动的一对圆弧面吸盘式电磁铁，工作管内部中间设置装夹有工件的定位装置，左旋导流板和右旋导流板相对于工件的中心对称布置，均由基座、顶针、螺旋叶片和压力传感器组成，基座开有一个贯通基座两端的喷孔，基座中心固定连接一个面对着工件的顶针，顶针上沿其轴向设置有螺旋叶片，工作管的另一端和右旋导流板之间设置柱塞，一对圆弧面吸盘式电磁铁通电，带动左螺旋导流板和右螺旋导流板相对而行，均伸入工件的中心通孔内，柱塞在工作管中来回往复运动；本发明在通过容积交变和喷孔射流两种空化诱导方式的结合提升空化效果。

技术领域

本发明涉及内孔表面加工的后处理技术领域，尤其涉及基于空化效应的内孔表面处理装置及方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，利用孔腔内表面完成重要功能的零部件，在医疗、航天、微型模具、MEMS系统等应用越来越广泛，孔内表面质量直接关系到零件服役性能与使用寿命，以发动机喷油器为例，喷嘴内孔的表面质量与发动机燃油效率密切相关，其长期工作时因喷嘴变形堵塞而造成的喷油雾化效果降低，燃油燃烧不充分，会导致大量有害气体的排出。

目前，针对内孔表面处理的加工方法主要有研磨、机械喷丸、磨粒流加工等。机械喷丸技术具有工程适用性强，效率高，易实施，且对喷射表面损伤小的优点，但无法应用于深径比较大的微内孔。磨粒流加工能够快速、经济地加工几何形状复杂的表面，但存在加工效果不均匀，效率不佳的问题，尤其是应用到喷油器这类对于孔形貌要求较高的零件时，较高的圆度公差将会降低零件工作效率，减少使用寿命。

中国专利公开号为CN110153636A的文献中公开了一种往复驱动式微孔内表面强化设备，使用机械式的驱动方式，利用了容积交变产生空化效应的原理，将空化喷丸加工工艺运用到微孔内表面强化加工领域，实现了微孔内表面的喷丸强化加工工艺过程；该微孔内表面强化设备避免了传统空化喷丸需要淹没方式才能进行喷丸的弊端，有效地防止了水介质对零部件其他部位的危害，但是该微孔内表面强化设备无法控制空化现象产生的位置，故存在加工效果不均，能效比低的问题。中国专利公开号为CN113399486A的文献中公开了多段式冷挤压强化装置，通过多段不同尺寸的芯棒组合而成的挤压装置可在一次定位条件下完成连续多段孔挤压强化，单次挤压量较小，有效减小了加工损伤，且通过多段挤压保证加工后孔的圆度，有效改善孔周形貌。但该冷挤压强化无法避免挤压造成孔壁的划伤，当应用于异形孔和微小孔时，实施挤压难度更大甚至难以实施。

发明内容

本发明的目的是为解决现有内孔表面处理技术的不足，提出一种通过容积交变与喷孔结合诱导空化效应，并在此基础上引入螺旋导流板形成双向螺旋射流的基于空化效应的螺旋往复式内孔表面处理装置，本发明同时还提出处理内孔表面的方法。

为了实现上述目的，本发明基于空化效应的螺旋往复式内孔表面处理装置采用了如下的技术方案：

其包括一个密封的工作管，工作管的一端用端盖密封连接，端盖上设有注水孔；工作管的外侧壁旁设有与工作管中心轴平行的滑轨，滑轨上设有与控制中心电连接且能来回滑动的一对圆弧面吸盘式电磁铁；工作管内部中间设置装夹有工件的定位装置，工件的中心通孔的两端旁各有一个导流板，是相对于工件的中心对称布置的左旋导流板和右旋导流板；所述的左旋导流板和右旋导流板均由基座、顶针、螺旋叶片和压力传感器组成，基座是由金属材料制成的圆柱形，其外圆侧壁与工作管内壁密封且能在工作管内来回滑动，基座开有一个贯通基座两端的喷孔，基座中心固定连接一个面对着工件的顶针，基座、顶针、工作管、工件的中心轴共线，顶针上沿其轴向设置有螺旋叶片，左旋导流板上的螺旋叶片和右旋导流板上的螺旋叶片的旋向相反；基座在面对着工件的这一面的外围装有压力传感器，压力传感器经信号线连接控制中心；工作管的另一端和右旋导流板之间设置柱塞，柱塞与工作管内壁密封连接，当两个螺旋叶片伸入在工件的中心通孔中且工作管中注满水后，柱塞来回滑动。