CN113399837A - 一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备，其包含真空旋转模块、振镜伺服运动模块、气体保护模块、真空吸附模块。真空旋转模块与振镜伺服运动模块联合实现四轴光整，真空旋转模块与真空吸附模块联合实现真空吸附固定，气体保护模块保证光整表面质量。与现有技术相比，本发明优点在于缩短回旋体光整激光行程，避免搭接以及传统夹具带来的抛光死区和热变形翘曲，保证表面无污染和氧化等质量问题。

Description

一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备
技术领域
本发明属于激光精密加工技术领域，涉及一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备。
背景技术
隔膜式压缩机是一种广泛应用于各种高纯度、贵重稀有、有毒有害以及腐蚀性气体压缩运输的容积式 压缩机，在能源化工、材料电子、食品医药、国防军工等行业部门有重要应用。隔膜式压缩机利用膜片将 压缩介质与油液分离，压缩介质不与润滑剂接触，气缸不需要润滑，因而整体密闭性极好，可以避免由于 气体泄漏带来的经济损失和环境污染。
在隔膜式压缩机中，膜片是完成气缸职能的关键部件，它在液压油作用下，依次完成吸气—压缩—排 气的工作循环。膜片质量决定了隔膜式压缩机的长周期工作可靠性，设备检修维护成本以及生产开工率。
膜片与配油盘内侧凹面进行紧密配合，相对余隙容积极小，仅为2％-4％，所以膜片表面粗糙度不对 压缩机密封可靠性影响较大。粗糙度较大的表面会引起应力集中，增加膜片破坏潜在危险，因此，膜片在 装配前必须进行热定型及抛光处理，以达到表面光整、无残渣。一般要求膜片粗糙度Ra≤0.4μm。除膜片 表面粗糙度外，膜片厚度对应力也具有较大影响作用。膜片过厚时，其所受正应力将增加，对于一般钢制 膜片，要求厚度在0.3-0.5mm。这就要求在膜片抛光过程不能出现打磨划痕，加工区域拼接，膜片厚度分 布不均以及减薄超差等情况，否则会导致膜片应力载荷偏大，应力分布情况恶化乃至变形和断裂失效，继而造成隔膜式压缩机工作故障，出现安全事故。所以，开发一种切实可靠的隔膜式压缩机膜片抛光方法， 对提高经济效益，保障生产安全有重大意义。
针对膜片表面光整，传统机械研磨、珩磨等方法劳动强度大，污染严重，光整后膜片表面光泽度分布 表不一致，保持时间不长，并且易造成较薄膜片的翘曲；化学、电解抛光需要废液处理、通风换气等设备， 此外对工装夹具要求高，设备投入大。与上述方法对比，激光表面光整是无接触加工，光整过程不接触， 无污染，热影响区极窄，并且光整后表面粗糙度较上述方法更低，因此激光表面光整方法在隔膜式压缩机 膜片制备中有较大应用前景及意义。但同时，对于大尺寸膜片，传统仅有XYZ三轴的光整设备存在激光 行程长等问题。并且，传统机械式夹具易导致厚度极薄的膜片发生翘曲等形变，造成光整的不合格问题。
发明内容
为克服针对现有隔膜式压缩机膜片表面光整方法的不足，本发明提出一种新方案：
一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备，包括：真空旋转模块(1)、振镜伺服运动模块(2)、气体保护 模块(3)、真空吸附模块(4)。真空旋转模块(1)与振镜伺服运动模块(2)联合实现四轴光整，真空旋转模块(1) 与真空吸附模块(4)联合实现真空吸附固定，气体保护模块(3)保证光整表面质量。
所述真空旋转模块(1)包括：定位螺母(11)、密封螺母(12)、轴承(13)、密封垫(14)、真空齿轮轴(15)、 转动伞齿轮(16)、抽/充气软管(17)、联轴器(18)，并且所述真空旋转模块(1)依靠定位螺母(11)和真空齿轮轴 (15)的轴肩依附在密封法兰盘(26)上，与振镜伺服运动模块实现四轴运动，抽/充气软管(17)接入气泵，完成 真空室腔体(41)抽/充气工作，联轴器(18)接入伺服控制模块，实现真空齿轮轴(15)Z轴旋转。
所述振镜伺服运动模块(2)包括：激光高速振镜(21)、Z轴轨道(22)、加工平台(23)、Y轴轨道(24)、X 轴轨道(25)、密封法兰盘(26)、桁架(27)。
所述气体保护模块(3)包括：保护气流量阀(31)、紧固螺栓(32)、保护气喷嘴(33)、透明气体保护罩(34)， 并且所述气体保护模块(3)依靠紧固螺栓(32)依附在密封法兰盘(26)上，保护气喷嘴(33)与保护气储存装置连 接。
所述空吸附模块(4)包括：真空室腔体(41)、密封圈(42)，并且所述空吸附模块(4)依靠密封螺母(12)依附 在真空齿轮轴(15)上，膜片(5)依靠气压差附着在密封圈(42)上。
相对于其他，本发明一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备，其优点在于：
(1)四轴光整，缩短回旋体光整激光行程，避免激光轨迹搭接带来的膜片损伤；
(2)膜片真空吸附，避免传统夹具带来的抛光死区和热变形翘曲；
(3)膜片激光清洗-抛光一体化光整，避免油污、锈渍污染和氧化光整表面。
附图说明
图1隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备剖视图；
图2真空旋转模块方案；
图3激光清洗步骤设备状态；
图4激光抛光步骤设备状态；
图5隔膜式H2压缩机00Cr14Ni5膜片抛光前后表面粗糙度对比。
附图标记说明：1-真空旋转模块；2-振镜伺服运动模块；3-气体保护模块；4-真空吸附模块；5-隔膜式 压缩机膜片；11-定位螺母；12-密封螺母；13-轴承；14-密封垫；15-真空齿轮轴；16-转动伞齿轮；17-抽/ 充气软管；18-联轴器；21-激光高速振镜；22-Z轴轨道；23-加工平台；24-Y轴轨道；25-X轴轨道；26- 密封法兰盘；27-桁架；31-保护气流量阀；32-紧固螺栓；33-保护气喷嘴；34-透明气体保护罩；41-真空室 腔体；42-密封圈。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
加工平台(23)固定，将原始表面粗糙度Ra＝0.4μm隔膜式H2压缩机00Cr15Ni5膜片(5)放置于密封圈 (42)上，开启气泵，由抽/充气软管(17)及真空齿轮轴(15)内管道进行抽气。待真空度满足要求后，调节X 轴轨道(25)与Y轴轨道(24)，带动密封法兰盘(26)运动，使得隔膜式H2压缩机膜片(5)进入激光高速振镜(21) 加工区域，调节桁架(27)在Z轴轨道(22)位置，满足设定焦距。动力驱动转动伞齿轮(16)转动，真空齿轮轴 (15)实现旋转。开启激光，激光高速振镜(21)按照清洗模式参数运动。激光四轴光整设备工作状态如图3。
暂停真空齿轮轴(15)旋转，升高桁架(27)。由紧固螺栓(32)将透明气体保护罩(34)固定于保护气流量阀 (31)于密封法兰盘(26)上，保护气喷嘴(33)对称分布在透明气体保护罩(34)顶端与罩身侧面。此时激光四轴 光整设备工作状态如图4。由保护气喷嘴(33)通入Ar气体，待保护气流量阀(31)指示透明气体保护罩(34) 内Ar气体密度复合要求后，调节桁架(27)在Z轴轨道(22)位置，满足设定焦距。动力驱动转动伞齿轮(16) 转动，真空齿轮轴(15)实现旋转。开启激光，激光高速振镜(21)按照抛光模式参数运动。激光四轴光整设备 工作状态如图4。
光整工作完毕，停止真空齿轮轴(15)旋转，升高桁架(27)。暂停由保护气喷嘴(33)通入Ar气体，卸去 紧固螺栓(32)，取走透明气体保护罩(34)。，调节X轴轨道(25)与Y轴轨道(24)，带动密封法兰盘(26)运动， 使得隔膜式H2压缩机膜片(5)离开激光高速振镜(21)加工区域，开启气泵，由抽/充气软管(17)及真空齿轮轴 (15)内管道进行送气。待真空度满足要求后，取下隔膜式H2压缩机膜片(5)。光整后隔膜式H2压缩机膜片 (5)表面质量如图5所示，表明本发明涉及的一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备切实可靠。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个 实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而 且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过 程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，且包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、 方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原 理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及 其等同物限定。

Claims (5)

1.一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备，其特征在于，包含真空旋转模块(1)、振镜伺服运动模块(2)、气体保护模块(3)、真空吸附模块(4)。
2.根据权利要求1所述的一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备，所述的真空旋转模块(1)包括：定位螺母(11)、密封螺母(12)、轴承(13)、密封垫(14)、真空齿轮轴(15)、转动伞齿轮(16)、抽/充气软管(17)、联轴器(18)，并且所述真空旋转模块(1)依靠定位螺母(11)和真空齿轮轴(15)的轴肩依附在密封法兰盘(26)上，与振镜伺服运动模块实现四轴运动，抽/充气软管(17)接入气泵，完成真空室腔体(41)抽/充气工作，联轴器(18)接入伺服控制模块，实现真空齿轮轴(15)Z轴旋转。
3.根据权利要求1所述的一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备，所述振镜伺服运动模块(2)包括：激光高速振镜(21)、Z轴轨道(22)、加工平台(23)、Y轴轨道(24)、X轴轨道(25)、密封法兰盘(26)、桁架(27)。
4.根据权利要求1所述的一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备，所述气体保护模块(3)包括：保护气流量阀(31)、紧固螺栓(32)、保护气喷嘴(33)、透明气体保护罩(34)，并且所述气体保护模块(3)依靠紧固螺栓(32)依附在密封法兰盘(26)上，保护气喷嘴(33)与保护气储存装置连接。
5.根据权利要求1所述的一种隔膜式压缩机膜片激光四轴光整设备，所述空吸附模块(4)包括：真空室腔体(41)、密封圈(42)，并且所述空吸附模块(4)依靠密封螺母(12)依附在真空齿轮轴(15)上，待光整工件依靠气压差附着在密封圈(42)上。
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