CN103395006A - 低压后混合式微细磨料射流精确供料装置及方法 - Google Patents

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Abstract

低压后混合式微细磨料射流精确供料装置及方法，属于难加工材料加工技术领域，本发明为解决现有低压后混合式微细磨料射流加工技术中微细磨料难以吸入，无法实现磨料精确供料的问题。本发明方案：后混合喷射装置具有喷嘴、后混合腔、工作液入口和磨料混合液入口；后混合喷射装置下端设置的喷嘴正对被加工工件的上表面，上端设置有工作液入口，内部设置有后混合腔，侧壁设置有磨料混合液入口；磨料混合液搅拌装置通过管路与精密流量控制泵的入口相连，精密流量控制泵的出口与磨料混合液入口相连；计算机通过精密流量控制泵电机驱动器控制精密流量控制泵的转速；计算机通过搅拌装置电机驱动器控制磨料混合液搅拌装置的转速。

Description

低压后混合式微细磨料射流精确供料装置及方法
技术领域
本发明涉及低压后混合式微细磨料射流精确供料装置及方法，属于难加工材料加工技术领域。
背景技术
磨料射流技术由于其方便灵活，加工材料适用范围广泛，自从上世纪八十年代产生以来在切割、加工以及抛光等领域得到较为广泛的应用。在磨料射流加工中，一般采用硬度较高的材料如白刚玉、碳化硅或金刚石等作为磨粒随高压流体喷射到被加工材料表面，从而实现对被加工工件材料的去除。按磨料混合方式可以分为前混合式和后混合式磨料射流加工，前混合式磨料射流加工技术对加工系统的压力回路磨损较为严重，使用和维护较为不便。因此在实际加工过程中较少使用。后混合式磨料射流加工技术中的磨料是在喷射到被加工工件前的高压混合腔室内实现与高压流体的混合，在高压产生回路中没有磨粒，因而对压力回路的磨损较少，加工设备的使用和维护较为方便，因此后混合式磨料射流加工系统应用较为广泛。
要实现后混合式磨料射流加工技术，磨料的均匀混合是提高加工质量的关键，如何实现磨料精确供料与控制是实现高质量加工的关键因素之一。尤其是对于低压后混合式微细磨料射流加工系统，传统的真空吸附式供料由于混合腔室吸附压力较低，微细磨料易于产生团聚等原因难于实现对磨料的吸入，同时难以实现对微细磨料吸入的精确控制，严重时甚至无法实现微细磨料的吸入而无法实现对加工零件的材料去除，导致加工失败。
发明内容
本发明目的是为了解决现有低压后混合式微细磨料射流加工技术中微细磨料难以吸入，无法实现磨料精确供料的问题，提供了一种低压后混合式微细磨料射流精确供料装置及方法。
本发明所述低压后混合式微细磨料射流精确供料装置，它包括后混合喷射装置、精密流量控制泵、精密流量控制泵电机驱动器、磨料混合液搅拌装置、搅拌装置电机驱动器和计算机，
所述后混合喷射装置具有喷嘴、后混合腔、工作液入口和磨料混合液入口；
后混合喷射装置下端设置的喷嘴正对被加工工件的上表面，后混合喷射装置的上端设置有工作液入口，后混合喷射装置的内部设置有后混合腔，后混合喷射装置的侧壁设置有磨料混合液入口，所述磨料混合液入口与后混合腔连通；
磨料混合液搅拌装置通过管路与精密流量控制泵的入口相连，精密流量控制泵的出口与磨料混合液入口相连；
计算机的泵转速控制信号输出端通过精密流量控制泵电机驱动器与精密流量控制泵的控制端相连；
计算机的搅拌转速控制信号输出端通过搅拌装置电机驱动器与磨料混合液搅拌装置的控制端相连。
基于所述低压后混合式微细磨料射流精确供料装置的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、用微细磨料和加工液介质配制磨料混合液，并注入磨料混合液搅拌装置进行搅拌，使磨料和加工液介质混合均匀，所述磨料混合液的浓度控制在50g/L-300g/L之间；
步骤二、开启精密流量控制泵；
步骤三、通过计算机控制精密流量控制泵的转速，使精密流量控制泵的转速控制在50转/分-600转/分之间；
通过计算机控制磨料混合液搅拌装置的搅拌速度，磨料混合液搅拌装置的搅拌速度控制在50转/分-300转/分之间；
步骤四、从工作液入口向后混合喷射装置的后混合腔注入工作液，使磨料混合液与工作液介质在后混合腔内实现均匀混合，从而完成后混合式微细磨料射流加工精确供料操作。
本发明的优点：
1、高浓度的磨料混合液在磨料混合液搅拌装置内实现均匀混合后，再通过精密流量控制泵进入后混合喷射装置的混合腔，微细磨料经过磨料混合液搅拌装置搅拌后，是以悬浮液的形式进入后混合喷射装置的混合腔的，不会因为微细磨粒的团聚而堵塞后混合喷射装置的混合腔室的磨料入口，磨料能够连续稳定地进入后混合喷射装置的混合腔。
2、由于高浓度的磨料混合液是通过精密流量控制泵输入后混合喷射装置的混合腔的，避免了在低压磨料射流加工时由于后混合腔负压不足而导致的磨料吸入不稳定现象，因此，采用本发明的后混合式磨料射流供料技术特别适合于低压磨料射流的场合，并且供料过程连续稳定。
3、本发明的后混合式磨料射流精确供料技术，其磨料的输送过程是靠精密流量控制泵实现的，通过计算机调节精密流量控制泵的转速就可以实现具有不同磨料浓度的射流加工过程，通过计算机控制同不同磨料射流加工工艺配合可以方便实现加工过程的自动控制。
附图说明
图1是本发明所述低压后混合式微细磨料射流精确供料装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述低压后混合式微细磨料射流精确供料装置，它包括后混合喷射装置、精密流量控制泵6、精密流量控制泵电机驱动器7、磨料混合液搅拌装置8、搅拌装置电机驱动器9和计算机10，
所述后混合喷射装置具有喷嘴2、后混合腔3、工作液入口4和磨料混合液入口5；
后混合喷射装置下端设置的喷嘴2正对被加工工件1的上表面，后混合喷射装置的上端设置有工作液入口4，后混合喷射装置的内部设置有后混合腔3，后混合喷射装置的侧壁设置有磨料混合液入口5，所述磨料混合液入口5与后混合腔3连通；
磨料混合液搅拌装置8通过管路与精密流量控制泵6的入口相连，精密流量控制泵6的出口与磨料混合液入口5相连；
计算机10的泵转速控制信号输出端通过精密流量控制泵电机驱动器7与精密流量控制泵6的控制端相连；
计算机10的搅拌转速控制信号输出端通过搅拌装置电机驱动器9与磨料混合液搅拌装置8的控制端相连。
本实施方式装置使用方便灵活，能够实现微细磨料射流加工过程中磨料输入的精确控制和调节，同时实现磨料输入与高压流体的均匀混合，提高工件表面加工质量。
磨料混合液搅拌装置8中对微细磨料和工作液介质进行混合，搅拌成高浓度的混合液，所述混合液的浓度范围为50g/L-300g/L。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述精密流量控制泵6为蠕动泵。
如此设置，可以通过控制蠕动泵的转速方便地实现对其输入流量的精确控制，并且蠕动泵在供料过程中通过管路将磨料混合液与泵体相隔离，避免了外界环境对磨料混合液的污染。
具体实施方式三：基于实施方式一所述低压后混合式微细磨料射流精确供料装置的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、用微细磨料和工作液液介质配制磨料混合液，并注入磨料混合液搅拌装置8进行搅拌，使磨料和工作液介质混合均匀，所述磨料混合液的浓度控制在50g/L-300g/L之间；
步骤二、开启精密流量控制泵6；
步骤三、通过计算机10控制精密流量控制泵6的转速，使精密流量控制泵6的转速控制在50转/分-600转/分之间；
通过计算机10控制磨料混合液搅拌装置8的搅拌速度，磨料混合液搅拌装置8的搅拌速度控制在50转/分-300转/分之间；
步骤四、从工作液入口4向后混合喷射装置的后混合腔3注入工作液，使磨料混合液与工作液在后混合腔3内实现均匀混合，从而完成后混合式微细磨料射流加工精确供料操作。
具体实施方式四：本实施方式对实施方式三作进一步说明，步骤一中的磨料混合液的动力粘度为0.001N·s/m2～0.002N·s/m2。动力粘度是液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度。
具体实施方式五：本实施方式对实施方式三作进一步说明，步骤一中磨料混合液中的微细磨料为无机微细颗粒，其粒径为0.5μm～100μm。微细磨粒由于粒径较小，比表面能大，在遇到液体后极易产生团聚而不利于后混合式磨料的吸入。通入配制一定浓度的磨料混合液并经过搅拌装置充分搅拌后形成的悬浮液可以极大地提高磨料的流动性，从而实现后混合式磨料射流连续稳定的供料过程。
具体实施方式六：本实施方式对实施方式五作进一步说明，所述无机微细磨粒为为氧化铝颗粒、碳化硅颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铈颗粒、氮化硼颗粒或金刚石颗粒。
具体实施方式七：本实施方式对实施方式三作进一步说明，步骤四中从工作液入口4向后混合喷射装置的后混合腔3注入工作液的压力为0.5Mpa-20Mpa。压力比较低。

Claims (7)

1.低压后混合式微细磨料射流精确供料装置，其特征在于，它包括后混合喷射装置、精密流量控制泵（6）、精密流量控制泵电机驱动器（7）、磨料混合液搅拌装置（8）、搅拌装置电机驱动器（9）和计算机（10），
所述后混合喷射装置具有喷嘴（2）、后混合腔（3）、工作液入口（4）和磨料混合液入口（5）；
后混合喷射装置下端设置的喷嘴（2）正对被加工工件1的上表面，后混合喷射装置的上端设置有工作液入口（4），后混合喷射装置的内部设置有后混合腔（3），后混合喷射装置的侧壁设置有磨料混合液入口（5），所述磨料混合液入口（5）与后混合腔（3）连通；
磨料混合液搅拌装置（8）通过管路与精密流量控制泵（6）的入口相连，精密流量控制泵（6）的出口与磨料混合液入口（5）相连；
计算机（10）的泵转速控制信号输出端通过精密流量控制泵电机驱动器（7）与精密流量控制泵（6）的控制端相连；
计算机（10）的搅拌转速控制信号输出端通过搅拌装置电机驱动器（9）与磨料混合液搅拌装置（8）的控制端相连。
2.根据权利要求1所述低压后混合式微细磨料射流精确供料装置，其特征在于，所述精密流量控制泵（6）为蠕动泵。
3.基于权利要求1所述低压后混合式微细磨料射流精确供料装置的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、用微细磨料和工作液介质配制磨料混合液，并注入磨料混合液搅拌装置（8）进行搅拌，使磨料和工作液介质混合均匀，所述磨料混合液的浓度控制在50g/L-300g/L之间；
步骤二、开启精密流量控制泵（6）；
步骤三、通过计算机（10）控制精密流量控制泵（6）的转速，使精密流量控制泵（6）的转速控制在50转/分-600转/分之间；
通过计算机（10）控制磨料混合液搅拌装置（8）的搅拌速度，磨料混合液搅拌装置（8）的搅拌速度控制在50转/分-300转/分之间；
步骤四、从工作液入口（4）向后混合喷射装置的后混合腔（3）注入工作液，使磨料混合液与工作液在后混合腔（3）内实现均匀混合，从而完成后混合式微细磨料射流加工精确供料操作。
4.根据权利要求3所述低压后混合式微细磨料射流精确供料方法，其特征在于，步骤一中的磨料混合液的动力粘度为0.001N·s/m2～0.002N·s/m2。
5.根据权利要求3所述低压后混合式微细磨料射流精确供料方法，其特征在于，步骤一中磨料混合液中的微细磨料为无机微细颗粒，其粒径为0.5μm～100μm。
6.根据权利要求5所述低压后混合式微细磨料射流精确供料方法，其特征在于，所述无机微细磨粒为为氧化铝颗粒、碳化硅颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铈颗粒、氮化硼颗粒或金刚石颗粒。
7.根据权利要求3所述低压后混合式微细磨料射流精确供料方法，其特征在于，步骤四中从工作液入口（4）向后混合喷射装置的后混合腔（3）注入工作液的压力为0.5Mpa-20Mpa。
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