CN108312075A - 一种多喷嘴磁射流抛光装置 - Google Patents

一种多喷嘴磁射流抛光装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例中提供一种多喷嘴磁射流抛光装置，包括：密封外壳、设置在所述密封外壳上的多个喷嘴、设置在所述密封外壳内的磁场发生组件、用于向所述磁场发生组件输送射流液的导液管与所述导液管连通的进液口，所述射流液由所述进液口进入导液管，经过所述磁场发生组件进行整形后由低粘度转变成高粘度的射流液，高粘度的射流液由所述多个喷嘴喷出，通过提高喷嘴个数可以大幅度提高磁射流的加工效率，改善去除函数模型，进而实现对工件的快速高精度加工。

Description

一种多喷嘴磁射流抛光装置
技术领域
本发明涉及磁射流抛光领域，特别涉及一种多喷嘴磁射流抛光装置。
背景技术
磁射流抛光技术(Magnetorheological Jet Polishing,MJP)是以磁流变液(Magnetorheological Fluid)代替传统液体射流加工技术(Fluid Jet Polishing，FJP)中的液体而得来的。液体射流抛光本身是一种柔性抛光技术，它依靠含有磨料的液体被高压喷出冲刷元件表面实现对材料的去除，但是喷出的射流束在长距离上很难达到较高的稳定性。磁射流抛光就技术利用低粘度的磁流变液在外磁场中发生流变效应，表观粘度增大来显著增加射流束的稳定性，进而达到稳定的光学抛光。磁射流抛光能够有效适配局部表面，抛光工具无磨损，同时去除函数对抛光距离不敏感，参数可调可控。磁射流能确定性精密抛光的材料种类范围很宽，包括光学玻璃、熔融石英、半导体材料和单晶材料，甚至是导磁金属材料。
磁射流抛光技术有很好的应用前景。保形(共形)光学零件，这类光学零件包括导弹导引头罩和飞行器观察窗口等，特点是不仅平滑地延伸平台的结构，而且要求有符合空气动力学要求的形状，因此，这类光学零件由于其陡峭的局部倾斜度和机械干涉而难以抛光。细长稳定的磁射流对于抛光距离不敏感，可以克服这类零件固有的机械限制，并且能自动适配局部表面的形状；模具抛光，成形法和复制法都需要高精度的成形模具，要求达到非常高的尺寸和面形精度及非常低的表面粗糙度。数控技术的广泛采用，基本实现了模具型腔的复杂曲面加工的自动化，但由于模具型腔的复杂性，大部分模具最后的研抛等光整加工仍依赖于熟练工人的手工操作，加工效率低，工作单调耗时，加工质量的一致性也难以得到保证。磁射流可以深入到模具型腔内部，全面抛光其内表面；小尺寸非球面光学零件加工，小尺寸非球面光学零件是光电子系统小型化的保证，然而由于其复杂的形状及其表面上的诸如凹槽、微透镜阵列等微结构使得一般方法无法加工。磁射流抛光技术通过改变喷嘴直径能获得一个细小而稳定的柔性液体柱作为抛光工具，能缓慢但是精确地去除纳米量级的材料。
现有磁射流抛光设备基本结构主要包括：磁场发生组件、喷嘴、高压喷出系统、回收循环系统等，现有磁射流抛光设备，去除效率低，对于较大工件加工周期较长；去除函数模型为“M”形，中间去除率低。
发明内容
本发明实施例提供了一种多喷嘴磁射流抛光装置，提高磁射流的加工效率，改善去除函数模型，进而实现对工件的快速高精度加工。
本发明实施例中提供一种多喷嘴磁射流抛光装置，包括：密封外壳、设置在所述密封外壳上的多个喷嘴、设置在所述密封外壳内的磁场发生组件、用于向所述磁场发生组件输送射流液的导液管与所述导液管连通的进液口，所述射流液由所述进液口进入导液管，经过所述磁场发生组件进行整形后由低粘度转变成高粘度的射流液，高粘度的射流液由所述多个喷嘴喷出。
作为一种可能的实现方式，还包括与所述密封外壳固定连接的回转机构，在所述射流液进行喷射过程中，所述回转机构带动所述密封外壳转动，以使得所述多个喷嘴进行圆周转动。
作为一种可能的实现方式，所述回转机构包括自转轴承、自转电机以及用于连接所述自转轴承和所述自转电机的自转连接皮带，所述自转轴承与所述密封外壳连接，所述自转电机转动通过所述自转连接皮带带动所述自转轴承转动，进而带动所述密封外壳转动。
作为一种可能的实现方式，还包括增压稳流器，所述增压稳流器分别与所述多个喷嘴和所述导液管连通。
作为一种可能的实现方式，所述增压稳流器内设有可旋转的扇叶，所述扇叶所在平面与所述导液管对正。
作为一种可能的实现方式，所述导液管部分容纳于所述磁场发生组件内部。
作为一种可能的实现方式，所述多个喷嘴呈二维等间隔分布在所述密封外壳上。
作为一种可能的实现方式，还包括集液盒，所述集液盒分别与所述导液管和所述进液口连通。
作为一种可能的实现方式，所述磁场发生组件的数量与所述喷嘴的数量一致且所述磁场发生组件的出口与所述喷嘴对准。
作为一种可能的实现方式，所述喷嘴处设有喷管，多个所述喷管之间平行设置。
本发明实施例中提供一种多喷嘴磁射流抛光装置，包括：密封外壳、设置在所述密封外壳上的多个喷嘴、设置在所述密封外壳内的磁场发生组件、用于向所述磁场发生组件输送射流液的导液管与所述导液管连通的进液口，所述射流液由所述进液口进入导液管，经过所述磁场发生组件进行整形后由低粘度转变成高粘度的射流液，高粘度的射流液由所述多个喷嘴喷出，通过提高喷嘴个数可以大幅度提高磁射流的加工效率，改善去除函数模型，进而实现对工件的快速高精度加工。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的一种多喷嘴磁射流抛光装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中提供的另一种多喷嘴磁射流抛光装置的结构示意图；
图3是本发明实施例中提供的多喷嘴磁射流抛光装置中喷嘴的分布示意图。
附图标记：喷嘴1、密封外壳2、磁场发生组件3、导液管4、自转轴承5、进液口6、自转电机7、自转连接皮带8、增压稳流器9、集液盒10。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
结合图1和图2所示，本发明实施例中提供一种多喷嘴磁射流抛光装置，包括：密封外壳2、设置在所述密封外壳2上的多个喷嘴1、设置在所述密封外壳2内的磁场发生组件3、用于向所述磁场发生组件3输送射流液的导液管4与所述导液管4连通的进液口6，所述射流液由所述进液口6进入导液管4，经过所述磁场发生组件3进行整形后由低粘度转变成高粘度的射流液，高粘度的射流液由所述多个喷嘴1喷出，通过提高喷嘴1个数可以大幅度提高磁射流的加工效率，改善去除函数模型，进而实现对工件的快速高精度加工。
多喷嘴磁射流抛光装置包括与所述密封外壳2固定连接的回转机构，在所述射流液进行喷射过程中，所述回转机构带动所述密封外壳2转动，以使得所述多个喷嘴1进行圆周转动，通过采用回转机构可以改变喷嘴1的喷射区域，可以增大去除面积，还可以保证去除函数的稳定性。
回转机构可以采用电机和皮带的方式进行转动，具体地，回转机构可以包括自转轴承5、自转电机以及用于连接所述自转轴承5和所述自转电机7的自转连接皮带8，所述自转轴承5与所述密封外壳2连接，所述自转电机7转动通过所述自转连接皮带8带动所述自转轴承5转动，进而带动所述密封外壳2转动，实现喷嘴1喷射区域的改变，这样可以增大去除面积，需要说明的是，对于回转机构还可以采用齿轮啮合的方式进行传动，实现密封外壳2转动即可，对此不做限定。
针对多喷嘴磁射流抛光装置中磁场发生组件3的个数，本发明实施例中提供两种实现方式，采用一个磁场发生组件3的单磁场多喷嘴结构以及采用多个磁场发生组件3的多磁场多喷嘴结构，下面进行具体介绍：
结合图1所示，在单磁场多喷嘴结构中，导液管4部分容纳于所述磁场发生组件3内部，多喷嘴磁射流抛光装置还包括增压稳流器9，所述增压稳流器9分别与所述多个喷嘴1和所述导液管4连通，增压稳流器9内设有可旋转的扇叶，所述扇叶所在平面与所述导液管4对正，射流液可以由高压装置提供动力，经进液口6进入导液管4，经由导液管4喷出，磁场发生组件3将低粘度的射流液转变成高粘度的射流液，流经增压稳流器9进行增压稳流，高粘度的射流液喷射在扇叶上，使径向速度转变成切向速度，推动边缘扇叶转动，形成涡流，并能够清理残留在边缘处的磁射流液体，再运送到增压稳流器9的上层(图示中竖直方向)，依次从各个喷嘴1喷出至工件表面。
与增压稳流器9连通的所有喷嘴1的出口总面积小于导液管4出口的面积，由流体力学中的伯努利方程可知，喷嘴1处压力会大于导液管4出口压力，达到增压目的，增压稳流器9区域扇叶转动，形成涡流，也能够清理残留在增压稳流器9内部的磁射流液体，再通过回转机构缓慢旋转将射流束矩阵低速旋转，增大去除面积和去除函数的稳定性。
结合图2所示，在多磁场多喷嘴结构中，多喷嘴磁射流抛光装置还包括集液盒10，所述集液盒10分别与所述导液管4和所述进液口6连通，导液管4的数量和所述磁场发生组件3的数量一致，导液管4容纳于磁场发生组件3中，所述磁场发生组件3的数量与所述喷嘴1的数量一致，所述磁场发生组件3的出口与所述喷嘴1对准，射流液由高压装置提供动力，由进液口6进入的射流液进入集液盒10中，在集液盒10中分别进入每个导液管4中，各个磁场经过整形射流液将射流由喷嘴1喷出至工件表面，形成多射流束；其中，通过回转机构缓慢旋转将射流束矩阵低速旋转，进行均匀大面积的材料去除，增大去除面积和去除函数的稳定性。
结合图3所示，在多喷嘴磁射流抛光装置中，多个喷嘴1呈二维矩阵分布在密封外壳2上，即N×N的方式，喷嘴1之间等间隔设置，本实施例中采用4×4的方式，共计16个喷嘴1，当然，对于喷嘴1的个数还可以根据需要灵活选择，对此不做限定。
为了更好对喷嘴1处喷射的射流液进行导向，在喷嘴1处可以设有喷管，多个喷管之间平行设置，这样由喷嘴1处喷出的射流液在喷管的导向下更集中，喷射位置更准确，喷管可以采用圆管，对此不做限定。
以上对本发明所提供的一种多喷嘴磁射流抛光装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多喷嘴磁射流抛光装置，其特征在于，包括：密封外壳、设置在所述密封外壳上的多个喷嘴、设置在所述密封外壳内的磁场发生组件、用于向所述磁场发生组件输送射流液的导液管与所述导液管连通的进液口，所述射流液由所述进液口进入导液管，经过所述磁场发生组件进行整形后由低粘度转变成高粘度的射流液，高粘度的射流液由所述多个喷嘴喷出。
2.根据权利要求1所述的多喷嘴磁射流抛光装置，其特征在于，还包括与所述密封外壳固定连接的回转机构，在所述射流液进行喷射过程中，所述回转机构带动所述密封外壳转动，以使得所述多个喷嘴进行圆周转动。
3.根据权利要求2所述的多喷嘴磁射流抛光装置，其特征在于，所述回转机构包括自转轴承、自转电机以及用于连接所述自转轴承和所述自转电机的自转连接皮带，所述自转轴承与所述密封外壳连接，所述自转电机转动通过所述自转连接皮带带动所述自转轴承转动，进而带动所述密封外壳转动。
4.根据权利要求1所述的多喷嘴磁射流抛光装置，其特征在于，还包括增压稳流器，所述增压稳流器分别与所述多个喷嘴和所述导液管连通。
5.根据权利要求5所述的多喷嘴磁射流抛光装置，其特征在于，所述增压稳流器内设有可旋转的扇叶，所述扇叶所在平面与所述导液管对正。
6.根据权利要求1所述的多喷嘴磁射流抛光装置，其特征在于，所述导液管部分容纳于所述磁场发生组件内部。
7.根据权利要求1所述的多喷嘴磁射流抛光装置，其特征在于，所述多个喷嘴呈二维等间隔分布在所述密封外壳上。
8.根据权利要求7所述的多喷嘴磁射流抛光装置，其特征在于，还包括集液盒，所述集液盒分别与所述导液管和所述进液口连通。
9.根据权利要求8所述的多喷嘴磁射流抛光装置，其特征在于，所述磁场发生组件的数量与所述喷嘴的数量一致且所述磁场发生组件的出口与所述喷嘴对准。
10.根据权利要求7所述的多喷嘴磁射流抛光装置，其特征在于，所述喷嘴处设有喷管，多个所述喷管之间平行设置。
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