專利名稱：一種磨粒流精密光整加工湍流調控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種磨粒流精密光整加工湍流調控裝置。
背景技術：
目前，制造業(yè)對零件表面的粗糙度要求越來越高，然而，對于尺寸小或幾何形態(tài)特 殊的表面難以使用工具進行接觸式光整加工，如拋光或研磨，無論自動化或手工加工都是 如此，這一問題目前尚無有效方法解決。磨粒與液體混合，形成液-固兩相或多相磨粒流， 磨粒流的流體性質決定其可變化無形且無孔不入，因此，基于磨粒流形成了一些表面光整 加工方法，例如擠壓珩磨、磨粒水射流拋光、磁流變拋光、磁射流拋光、電流變液拋光等。這 些方法利用磨粒流與加工表面接觸時的壁面效應，形成磨粒對表面的微切削實現表面光整 加工，由于磨粒流可形成良好仿形接觸，因此在曲面和異型面加工中體現出優(yōu)勢。從加工機 理看，擠壓珩磨和磨粒水射流拋光都屬于“硬性”磨粒流強力加工。所謂“硬性”磨粒流是 指磨粒流具有強黏度或強沖擊力。與“硬性”磨粒流不同，“軟性”磨粒流是一種液_固兩相 磨粒流，具有弱黏性或無黏性，因此具有更好的流動特性并可實現湍流流動，“軟性”磨粒流 的有效加工是在湍流狀態(tài)下進行，它不是通過射流的形式強力沖擊被加工表面，而是利用 磨粒的微力微量切削的頻繁作用實現表面的逐步光整，湍流流場中的磨粒運動的隨機性實 現了表面紋理無序化，直至實現結構化表面無工具鏡面級加工。但是，由于軟性磨粒流在零件的窄縫、窄槽、小孔等幾何形狀特殊的微細流道中流 動的雷諾數較小，不易形成湍流流動，因而將會降低軟性磨粒流對零件被加工表面的光整 加工效果。
發(fā)明內容本實用新型要解決軟性磨粒流在幾何形狀特殊的微細流道中不易形成湍流流動 的問題，提供了一種易形成湍流的磨粒流精密光整加工湍流調控裝置。本實用新型的技術方案一種磨粒流精密光整加工湍流調控裝置，其特征在于包括配置低粘度磨粒流的 磨粒流源裝置，所述磨粒流源裝置上設有泵送裝置，所述泵送裝置上連接有改變壓力和流 速的壓力調控裝置和設有凹凸不平的流道的工作臺裝置，所述壓力調控裝置和工作臺裝置 均與所述磨粒流源裝置相連。進一步，所述磨粒流源裝置包括溶液箱，所述溶液箱的底部為圓臺型結構，所述溶 液箱里裝有磨粒流，所述磨粒流由乳化液和金剛砂(SiC)顆粒按照體積比10 1的比例配 制；所述溶液箱上設有將磨粒流濃度攪拌均勻的攪拌器，所述攪拌器包括有電機、轉軸和葉 片，所述葉片安裝在溶液箱的底部；所述溶液箱的底部兩側設有吸附磨屑的磨屑吸附器，所 述磨屑吸附器包括有永久磁鐵、不銹鋼外殼和端蓋。進一步，所述泵送裝置包括過濾器，所述過濾器放置在磨粒流中，所述過濾器上依 次連接有輸送磨粒流的泵、觀察泵輸出的磨粒流壓力的壓力表和防止磨粒流回流的單向
3閥。進一步，所述壓力調控裝置有先導式溢流閥和回流管道，所述先導式溢流閥控制 所述磨粒流的壓力，使其形成湍流。進一步，所述工作臺裝置包括有工作臺，所述工作臺表面平整，其上設有多個固定 夾具和工件的螺紋孔和T形槽；所述工作臺上安裝有被加工工件、約束模塊，所述約束模塊根據被加工工件的形 狀來設計和制造，所述約束模塊上與被加工工件形成流道的表面凹凸不平，所述被加工工 件、約束模塊通過第一夾具裝夾固定在工作臺上；所述被加工工件、約束模塊的兩端設有磨粒流流進流出的導入導出塊，所述導入 導出塊的端面有螺紋孔，連接有管接頭，所述導入塊與泵送裝置的輸出管路相連，所述導出 塊與磨粒流源裝置的輸入管路相連，所述導入導出塊通過第二夾具裝夾固定在所述被加工 工件、約束模塊的兩端；所述第一夾具和第二夾具由螺栓壓板裝置組合而成。本實用新型的技術構思所述磨粒流由乳化液和金剛砂(SiC)顆粒，按照體積比 10 1的比例配制，保證磨粒流具有良好的流動性和低粘度；因為乳化液的粘度比水大而 比45#機油小，流動性好。所述金剛砂(SiC)顆粒，選擇粒徑為l-5um，有利于獲得較高的 表面光整加工質量。所述溶液箱的圓臺型結構底部，便于與攪拌器葉片配合工作。所述攪 拌器的葉片在轉動時使底部濃度高的溶液向上向外流動，有利于短時間內使磨粒流濃度均 勻。所述過濾器濾網孔徑lOum，不允許大于IOum的固體物質通過，以免損壞泵閥。所 述泵的流量為3. 5m3/h、揚程為32m、功率為1. 5KW，保證磨粒流精密光整加工時所需流量和 壓力。由泵輸出的磨粒流分為兩路，一路通往被加工工件和約束模塊組成的流道，用來 對被加工工件表面進行精密光整加工；另一路經先導式溢流閥和回流管道流回溶液箱。泵 輸出端管路中沒有壓力，先導式溢流閥關閉，泵輸出端管路中的磨粒流壓力達到先導式溢 流閥的開啟壓力時，該路才會形成回路，一旦該路形成回路，由于大量磨粒流快速流回溶液 箱，因此，泵輸出端管路中的壓力下降，當壓力降低到小于先導式溢流閥的開啟壓力時，溢 流閥關閉，通過溢流閥的通斷，使泵輸出端管路中的磨粒流壓力不斷變化，壓力變化也將導 致流速變化，這樣有利于形成湍流。所述約束模塊和被加工工件形成流道的表面設計制造成凹凸不平的結構形狀，使 磨粒流在流經該流道時更易于形成湍流。本實用新型的有益效果結構簡單、設計制造方便，有利于微細結構化流道形成湍 流。

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型調控方法示意圖。圖3為本實用新型溶液箱的結構圖。圖4為本實用新型溶液箱的半剖示意圖。
4[0023]圖5為本實用新型攪拌器的軸和葉片的結構圖。圖6為本實用新型磨屑吸附器的結構圖。圖7為本實用新型磨屑吸附器沿圖6中A-A向的剖視圖。圖8為本實用新型工作臺裝置裝配圖。圖9為本實用新型工作臺、被加工工件、約束模塊和導入導出塊裝配圖。圖10為本實用新型工作臺零件圖。圖11為本實用新型被加工工件零件圖。圖12為本實用新型約束模塊零件圖。圖13為本實用新型導入導出塊零件圖。
具體實施方式
參照圖1-13，一種磨粒流精密光整加工湍流調控裝置，包括配置低粘度磨粒流的 磨粒流源裝置，所述磨粒流源裝置上設有泵送裝置，所述泵送裝置上連接有改變壓力和流 速的壓力調控裝置和設有凹凸不平的流道的工作臺裝置，所述壓力調控裝置和工作臺裝置 均與所述磨粒流源裝置相連。所述磨粒流源裝置包括溶液箱2，所述溶液箱2的底部為圓臺型結構，所述溶液箱 2里裝有磨粒流1，所述磨粒流1由乳化液和金剛砂(SiC)顆粒按照體積比10 1的比例 配制；所述溶液箱2上設有將磨粒流1濃度攪拌均勻的攪拌器4，所述攪拌器4包括有電機、 轉軸和葉片，所述葉片安裝在溶液箱2的底部；所述溶液箱2的底部兩側設有吸附磨屑的磨 屑吸附器3，所述磨屑吸附器3包括有永久磁鐵302、不銹鋼外殼301和端蓋303。所述泵送裝置包括過濾器5，所述過濾器5放置在磨粒流1中，所述過濾器5上依 次連接有輸送磨粒流1的泵6、觀察泵6輸出的磨粒流1壓力的壓力表7和防止磨粒流1回 流的單向閥8。所述壓力調控裝置有先導式溢流閥9和回流管道10，所述先導式溢流閥9控制所 述磨粒流1的壓力，使其形成湍流。所述工作臺裝置包括有工作臺11，所述工作臺11表面平整，其上設有多個固定夾 具和工件的螺紋孔和T形槽；所述工作臺11上安裝有被加工工件13、約束模塊14，所述約束模塊14根據被加 工工件13的形狀來設計和制造，所述約束模塊14上與被加工工件13形成流道的表面凹凸 不平，所述被加工工件13、約束模塊14通過第一夾具1602裝夾固定在工作臺11上；所述被加工工件13、約束模塊14的兩端設有磨粒流流進流出的導入導出塊12、 15，所述導入導出塊12、15的端面有螺紋孔，連接有管接頭，所述導入塊12與泵送裝置的輸 出管路相連，所述導出塊15與磨粒流源裝置的輸入管路相連，所述導入導出塊12、15通過 第二夾具1601裝夾固定在所述被加工工件13、約束模塊14的兩端；所述第一夾具1602和第二夾具1601由螺栓壓板裝置組合而成。本實用新型的技術構思所述磨粒流1由乳化液和金剛砂(SiC)顆粒，按照體積比 10 1的比例配制，保證磨粒流1具有良好的流動性和低粘度；因為乳化液的粘度比水大 而比45#機油小，流動性好。所述金剛砂(SiC)顆粒，選擇粒徑為l-5um，有利于獲得較高的 表面光整加工質量。所述溶液箱2的圓臺型結構底部，便于與攪拌器4葉片配合工作。所
5述攪拌器4的葉片在轉動時使底部濃度高的溶液向上向外流動，有利于短時間內使磨粒流 1濃度均勻。所述過濾器5濾網孔徑10um，不允許大于IOum的固體物質通過，以免損壞泵6閥。 所述泵6的流量為3. 5m3/h、揚程為32m、功率為1. 5KW，保證磨粒流1精密光整加工時所需 流量和壓力。由泵6輸出的磨粒流1分為兩路，一路通往被加工工件13和約束模塊14組成的 流道，用來對被加工工件13表面進行精密光整加工；另一路經先導式溢流閥9和回流管道 10流回溶液箱2。泵6輸出端管路中沒有壓力，先導式溢流閥9關閉，泵6輸出端管路中的 磨粒流1壓力達到先導式溢流閥9的開啟壓力時，該路才會形成回路，一旦該路形成回路， 由于大量磨粒流1快速流回溶液箱2，因此，泵6輸出端管路中的壓力下降，當壓力降低到小 于先導式溢流閥9的開啟壓力時，溢流閥9關閉，通過溢流閥9的通斷，使泵6輸出端管路 中的磨粒流1壓力不斷變化，壓力變化也將導致流速變化，這樣有利于形成湍流。所述約束模塊14和被加工工件13形成流道的表面設計制造成凹凸不平的結構形 狀，使磨粒流1在流經該流道時更易于形成湍流。本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新 型的保護范圍的不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也 及于本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求一種磨粒流精密光整加工湍流調控裝置，其特征在于包括配置低粘度磨粒流的磨粒流源裝置，所述磨粒流源裝置上設有泵送裝置，所述泵送裝置上連接有改變壓力和流速的壓力調控裝置和設有凹凸不平的流道的工作臺裝置，所述壓力調控裝置和工作臺裝置均與所述磨粒流源裝置相連。
2.根據權利要求1所述的一種磨粒流精密光整加工湍流調控裝置，其特征在于所述 磨粒流源裝置包括溶液箱，所述溶液箱的底部為圓臺型結構，所述溶液箱里裝有磨粒流；所 述溶液箱上設有將磨粒流濃度攪拌均勻的攪拌器，所述攪拌器包括有電機、轉軸和葉片，所 述葉片安裝在溶液箱的底部；所述溶液箱的底部兩側設有吸附磨屑的磨屑吸附器，所述磨 屑吸附器包括有永久磁鐵、不銹鋼外殼和端蓋。
3.根據權利要求1或2所述的一種磨粒流精密光整加工湍流調控裝置，其特征在于 所述泵送裝置包括過濾器，所述過濾器放置在磨粒流中，所述過濾器上依次連接有輸送磨 粒流的泵、觀察泵輸出的磨粒流壓力的壓力表和防止磨粒流回流的單向閥。
4.根據權利要求3所述的一種磨粒流精密光整加工湍流調控裝置，其特征在于所述 壓力調控裝置包括控制所述磨粒流的壓力并使其形成湍流的先導式溢流閥和回流管道。
5.根據權利要求4所述的一種磨粒流精密光整加工湍流調控裝置，其特征在于所述 工作臺裝置包括有工作臺，所述工作臺表面平整，其上設有多個固定夾具和工件的螺紋孔 和T形槽；所述工作臺上安裝有被加工工件、約束模塊，所述約束模塊根據被加工工件的形狀來 設計和制造，所述約束模塊上與被加工工件形成流道的表面凹凸不平，所述被加工工件、約 束模塊通過第一夾具裝夾固定在工作臺上；所述被加工工件、約束模塊的兩端設有磨粒流流進流出的導入導出塊，所述導入導出 塊的端面有螺紋孔，連接有管接頭，所述導入塊與泵送裝置的輸出管路相連，所述導出塊與 磨粒流源裝置的輸入管路相連，所述導入導出塊通過第二夾具裝夾固定在所述被加工工 件、約束模塊的兩端；所述第一夾具和第二夾具由螺栓壓板裝置組合而成。
專利摘要一種磨粒流精密光整加工湍流調控裝置，包括配置低粘度磨粒流的磨粒流源裝置，所述磨粒流源裝置上設有泵送裝置，所述泵送裝置上連接有改變壓力和流速的壓力調控裝置和設有凹凸不平的流道的工作臺裝置，所述壓力調控裝置和工作臺裝置均與所述磨粒流源裝置相連。本實用新型的有益效果結構簡單、設計制造方便，有利于微細結構化流道形成湍流。
文檔編號B24B57/02GK201736119SQ201020128709
公開日2011年2月9日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權日2010年3月11日
發(fā)明者孫樹峰, 計時鳴, 譚大鵬 申請人:浙江工業(yè)大學;溫州大學