CN113829245B - 纳米射流抛光装置 - Google Patents

Abstract

一种纳米射流抛光装置，所述射流机构，用于产生两股相位差180°的空气射流；所述掺混腔体喷嘴机构包括壳体，所述壳体设置在射流机构上方，壳体与射流机构之间设置有供空气进入射流机构其射流腔的空气进气口；壳体内设置有掺混腔，射流机构产生的两股相位差180°的射流从掺混腔的第一端进入，掺混腔的第二端设为掺混腔喷嘴出口，所述掺混腔的侧壁上设有供纳米颗粒流输入掺混腔的纳米颗粒流输送管道以及供水雾流输入掺混腔的水雾流输送管道。纳米颗粒流、水雾流以及两股相位差180°的空气射流在掺混腔内进行均匀掺混后从掺混腔喷嘴出口喷出并作用于工件表面，与工件表面发生弹性域内的摩擦碰撞而实现材料去除。

Description

纳米射流抛光装置

技术领域

本发明涉及超精密加工设备技术领域，特别是涉及一种纳米射流抛光装置。

背景技术

射流抛光中抛光颗粒伴随高速运动流体与工件表面发生摩擦碰撞而实现材料去除，具有柔性非接触加工的特点，对平面、曲面、高陡度非球面等不同类型零件都具有良好的加工适应性。

纳米射流抛光主要是依靠纳米抛光颗粒与光学元件表面在弹性域内的界面化学吸附反应实现原子级材料去除，弹性域内光学元件表面材料只发生弹性变形，不会引入由于机械作用造成的表面损伤。通过弹性域材料去除可以实现无损伤加工，加工过程不会引入由机械去除作用产生划痕和应力等缺陷组成的表面/亚表面损伤层，可以实现原子级无损伤超光滑表面加工。

作为一种非接触加工方式，射流抛光中大小粒径抛光颗粒伴随流体具有相同的出射速度，在抛光过程中都能均匀参与对光学元件表面的加工，通过控制合适的射流参数就可实现弹性域超光滑加工，并且对高陡度等不同形状的工件都具有良好的适应性。相对弹性域流体动压超光滑加工，射流抛光对抛光距离的稳定性要求不高。但为了获得稳定射流流场，要求喷射循环系统提供稳定、小脉动的喷射压力这对射流循环系统提出了很高的要求。

公开号为CN101434055A的专利文献中提出了一种纳米胶体射流抛光装置，其中双柔性气囊结构不间断提供相位差为180°的喷射压力来合成一股稳定的喷射流，通过控制每个柔性气囊电磁阀的交替开闭来实现稳定射流供应的。但是该装置结构系统复杂零部件众多，同时涉及了两套流体供应管路和多路电磁阀控制系统，整套装置运行和维护成本较高，同时涉及管路较长，管路不易清洗，抛光系统容易受污染，抛光颗粒重复循环存在化学活性降低，材料去除效率下降，不利于超光滑表面的加工。

发明内容

针对现有技术所存在的局限与不足，为了解决现有射流加工系统结构复杂、管路长难以清洗维护和加工效率不稳定等问题，本发明提供一种纳米射流抛光装置。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种纳米射流抛光装置，包括射流机构和掺混腔体喷嘴机构；

所述射流机构，用于产生两股相位差180°的射流；

所述掺混腔体喷嘴机构包括壳体，所述壳体设置在射流机构上方，壳体与射流机构之间设置有供空气进入射流机构其射流腔的空气进气口；壳体内设置有掺混腔，射流机构产生的两股相位差180°的射流从掺混腔的第一端进入，掺混腔的第二端设为掺混腔喷嘴出口，所述掺混腔的侧壁上设有供纳米颗粒流输入掺混腔的纳米颗粒流输送管道以及供水雾流输入掺混腔的水雾流输送管道；

纳米颗粒流、水雾流以及两股相位差180°的射流在掺混腔内进行均匀掺混后从掺混腔喷嘴出口喷出并作用于工件表面，与工件表面发生弹性域内的摩擦碰撞而实现材料去除。

进一步地，所述射流机构包括射流腔和振动片，所述振动片设置在射流腔内，将射流腔分为左右两个独立的腔体，分别为左侧腔体和右侧腔体；射流腔顶壁设有射流出口，射流出口包括分别对应左侧腔体和右侧腔体的第一射流出口和第二射流出口，掺混腔的第一端与所述第一射流出口和第二射流出口相通。

进一步地，本发明所述振动片为压电振动片，压电振动片将射流腔分为左右对称的左侧腔体和右侧腔体，第一射流出口和第二射流出口同样左右对称设置，施加在压电振动片的交流电信号为周期性反相的对称电信号，利用压电振动片往复振动压缩左右对称的两个腔体形成两股相位完全相反的射流。

所述压电振动片包括弹性金属薄片、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片对称安装在弹性金属薄片中心位置处的左右两侧面上，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片分别连接第一压电振子驱动电源线和第二压电振子驱动电源线，通过第一压电振子驱动电源线和第二压电振子驱动电源线接入周期性反相的对称电信号，通过第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片驱动弹性金属薄片往复振动压缩左右腔体。

进一步地，在弹性金属薄片、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片的外表面均匀涂覆一层防水层。

进一步地，所述射流出口包括中间隔板，中间隔板将射流出口分为左右对称的第一射流出口和第二射流出口。

进一步地，所述第一射流出口和第二射流出口采用收缩型喷口，即第一射流出口和第二射流出口其流通截面由内向外不断收缩。

进一步地，所述中间隔板的外侧面向射流出口外侧光滑对称凸起，形成科恩达型面，利用流体科恩达附壁效应，引导从其左右侧的第一射流出口和第二射流出口喷出的两股射流汇聚合成一股稳定射流。

进一步地，所述弹性金属薄片的顶端和底端分别通过振子夹持片固定在中间隔板和射流腔的底壁上。

进一步的，所述射流腔其整体形状可以是圆柱形，也可以是方形，亦或是其他左右对称结构形式，

进一步的，所述射流腔的腔壁采用耐温材料制作而成。

进一步的，所述射流腔其左侧腔体和右侧腔体的腔体壁上设置有电加热片、电冷却片，通过控制电加热片、电冷却片的工作状态进而对射流温度进行实时在线调节。进一步地，在左侧腔体和右侧腔体中，靠近第一射流出口和第二射流出口的位置，分别安装有用于监测左侧腔体、右侧腔体温度的热电偶，根据界面化学吸附最适宜温度反馈控制电加热片、电冷却片工作。

进一步地，所述的空气进气口、纳米颗粒输送管道和水雾流输送管道均采用左右对称方式布置。所述空气进气口内设置有防止空气回流的回流防止装置，使得空气只能单向进入，防止回流。为防止空气中的灰尘等杂质颗粒进入射流加工系统，空气进气口外侧设置了过滤网。

进一步地，左、右两侧的空气进气口分别紧邻第一射流出口和第二射流出口，且空气进气口采用收缩式进口结构，即顺着进气方向所述空气进气口的流通截面不断缩小。

进一步地，相对于纳米颗粒输送管道，水雾流输送管道更靠近掺混腔喷嘴出口，纳米颗粒输送管道位于水雾流输送管道和空气进气口之间。

进一步地，所述纳米颗粒输送管道的出口端以及空气进气口的出口端之间的掺混腔内侧壁上设置有止流块，止流块其具有向掺混腔内侧凸出的锥形型面。优选地，所述止流块其截面形状为三角形。

进一步地，所述掺混腔中设置有导流板，所述导流板的第一端固定在中心隔板的中心位置，导流板的第二端伸入掺混腔中部，所述第二端导流板两侧的掺混腔左右对称。优选地，所述导流板两侧面设置有三角形或球状的微凸起疏水结构。优选地，所述导流板的第二端设置有具有科恩达曲面的导流头。

进一步地，所述掺混腔喷嘴出口为流线型收缩式喷嘴，即顺着射流喷出方向，掺混腔喷嘴出口的流通面积不断缩小。掺混腔喷嘴出口的形式不限，可以根据不同类型形状特点进行设计。比如掺混腔喷嘴出口设计为圆形或长条狭缝形状。

由于空气射流耗散比较快，流束在向下游发展过程中容易分散，所述掺混腔喷嘴出口与工件之间的最佳加工距离在3-10mm之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明利用射流机构产生两股相位差180°的射流，进一步地，所述射流机构是通过压电往复振动压缩左右对称腔体形成两股相位完全相反的两股射流。相对通过控制两套电磁两柔性气囊形成两股相差180°的射流具有结构简单、所需零部件非常少和控制非常便捷等优点，在提升性能的同时可以大幅降低制造和控制成本，射流速度可以调整压电驱动的电参数进行灵活控制；

(2)本发明采用压电驱动的对称腔体结构形成射流，很容易实现小型化设计，同时除了空气进气口、纳米颗粒流输送管道和水雾流输送管道外，没有其他管路结构，整套装置易于清洗和维护；

(3)本发明采用热电偶实时监测射流温度，通过控制射流腔体内侧的电加热片和电冷却片控制射流温度，确保加工过程中纳米颗粒与工件表面的界面化学吸附反应处于最适宜的温度环境，从而显著提升加工效率；

(4)本发明采用压电驱动射流工质全部来源于环境空气，通过过滤网去除空气中的灰尘杂质，在高速射流空气的引射作用下引导纳米颗粒流与水雾流的掺混，实现纳米颗粒的湿润并对纳米颗粒射流进行加速；

(5)本发明空气进气口采用内收缩结构形式，进气过程为顺压梯度保证空气可以加速流入射流腔体内，射流喷出过程为逆压梯度可以阻止喷射射流从空气进气口喷出，保证压电出口射流完全流向掺混腔喷嘴机构中；

(6)本发明采用射流出口处的中间隔板和掺混腔中的导流板，其各自的科恩达效应引导两股反相射流合成一股射流，同时导流板上有微凸起疏水结构，可以增大掺混效果和防止水滴在导流板上聚集流入射流腔体内；

(7)本发明的压电振动片采用双压电陶瓷片驱动结构，可以提高能量注入强度，加强振动压缩效果，提升射流强度。为防止水滴对弹性金属薄片和压电陶瓷片的腐蚀，在整在弹性金属薄片、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片的外表面均匀涂覆一层防水层，以保证驱动装置的可靠性和稳定性；

(8)本发明采用高速射流空气驱动纳米颗粒与工件表面发生摩擦碰撞，纳米抛光颗粒质量轻很容易被加速，相对于传统存抛光液射流能量利用率高，能耗低；

(9)本发明中提供的纳米抛光颗粒都是新鲜未重复使用的，可以避免传统射流重复使用导致纳米抛光颗粒活性降低，材料去除不稳定的问题；

(10)本发明采用的止流块结构可以避免空气射流的回流，还可以引导两股空气射流向掺混腔喷嘴中间发展，使两股射流更容易合成一股射流。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的结构示意图；

图2是本发明一实施例中压电振动片的结构示意图；

图3是本发明一实施例中空气进气口的结构示意图；

图4是本发明一实施例中导流板的局部微结构示意图；

图5是本发明一实施例中导流板的局部微结构示意图；

图6是本发明一实施例中掺混腔喷嘴出口结构形式示意图(圆形)；

图7是本发明一实施例中掺混腔喷嘴出口结构形式示意图(狭缝形)；

图8是本发明一实施例中其工作原理图；

图中各标号表示：

1、工件；2、掺混腔喷嘴出口；3、导流板；4、中间隔板；5、第一射流出口；6、热电偶；7、射流腔腔壁；8、电冷却片；9、电加热片；10、压电振动片；11、振子夹持片；12、第二射流出口；13、空气进气口；14、过滤网；15、纳米颗粒流输送管道；16、水雾流输送管道；17、止流块；18、掺混腔；19、导流头；20、三角锯齿形疏水微结构；21、凸球状疏水微结构；22、圆形掺混腔喷嘴出口；23、狭缝形掺混腔喷嘴出口；24、第一压电陶瓷片；25、弹性金属薄片；26、第二压电陶瓷片；27、防水层；28、第一压电振子驱动电源线；29、第二压电振子驱动电源线；30、回流防止装置。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1，本发明提供一种纳米射流抛光装置，包括射流机构和掺混腔体喷嘴机构；

所述射流机构，用于产生两股相位差180°的射流；

所述掺混腔体喷嘴机构包括壳体，所述壳体设置在射流机构上方，壳体与射流机构之间设置有供空气进入射流机构其射流腔的空气进气口13；壳体内设置有掺混腔18，射流机构产生的两股相位差180°的射流从掺混腔18的第一端进入，掺混腔18的第二端设为掺混腔喷嘴出口2，所述掺混腔18的侧壁上设有供纳米颗粒流输入掺混腔18的纳米颗粒流输送管道15以及供水雾流输入掺混腔18的水雾流输送管道16；

纳米颗粒流、水雾流以及两股相位差180°的射流在掺混腔18内进行均匀掺混后从掺混腔喷嘴出口2喷出并作用于工件1的表面，与工件1表面发生弹性域内的摩擦碰撞而实现材料去除。

所述射流机构包括射流腔和振动片，所述振动片设置在射流腔内，将射流腔分为左右两个独立的腔体，分别为左侧腔体和右侧腔体；射流腔顶壁设有射流出口，射流出口包括分别对应左侧腔体和右侧腔体的第一射流出口5和第二射流出口12，掺混腔18的第一端与所述第一射流出口5和第二射流出口12相通。

本发明所述振动片为压电振动片10，压电振动片10将射流腔分为左右对称的左侧腔体和右侧腔体，第一射流出口5和第二射流出口12同样左右对称设置，施加在压电振动片10的交流电信号为周期性反相的对称电信号，利用压电振动片10往复振动压缩左右对称的两个腔体形成两股相位完全相反的射流。

所述射流出口包括中间隔板4，中间隔板4将射流出口分为左右对称的第一射流出口5和第二射流出口12。左、右侧腔体吸入和喷出的主要为空气，射流速度30m/s-100m/s。为了提升腔体喷射速度，所述第一射流出口5和第二射流出口12采用收缩型喷口，即第一射流出口5和第二射流出口12其流通截面由内向外不断收缩。进一步地，所述中间隔板4的外侧面向射流出口外侧光滑对称凸起，形成科恩达型面，利用流体科恩达附壁效应，引导从其左右侧的第一射流出口5和第二射流出口12喷出的两股射流汇聚合成一股稳定射流。

参照图2，所述压电振动片10包括弹性金属薄片25、第一压电陶瓷片24和第二压电陶瓷片26，第一压电陶瓷片24和第二压电陶瓷片26对称安装在弹性金属薄片25中心位置处的左右两侧面上，第一压电陶瓷片24和第二压电陶瓷片26分别连接第一压电振子驱动电源线28和第二压电振子驱动电源线29，通过第一压电振子驱动电源线28和第二压电振子驱动电源线29接入周期性反相的对称电信号，通过第一压电陶瓷片24和第二压电陶瓷片26驱动弹性金属薄片25往复振动压缩左右腔体。所述弹性金属薄片的顶端和底端分别通过振子夹持片11固定在中间隔板4和射流腔的底壁上。

为避免加工过程中水雾对弹性金属薄片和压电陶瓷片的腐蚀和工作性能的影响，在弹性金属薄片25、第一压电陶瓷片24和第二压电陶瓷片26的外表面均匀涂覆一层防水层27。

所述射流腔其整体形状可以是圆柱形，也可以是方形，亦或是其他左右对称结构形式，所述射流腔腔壁7采用耐温材料制作而成。为了保证加工过程最适应的温度，所述射流腔其左侧腔体和右侧腔体的腔体壁上设置有电加热片9、电冷却片8，通过控制电加热片9、电冷却片8的工作状态进而对射流温度进行实时在线调节。在左侧腔体和右侧腔体中，靠近第一射流出口5和第二射流出口12的位置，分别安装有用于监测左侧腔体、右侧腔体温度的热电偶6，根据界面化学吸附最适宜温度反馈控制电加热片9、电冷却片8工作。其中电制冷片8主要通过半导体的帕尔贴效应来制备。

进一步地，参照图1，所述的空气进气口13、纳米颗粒输送管道和水雾流输送管道16均采用左右对称方式布置。参照图3，所述空气进气口13内设置有防止空气回流的回流防止装置30，使得空气只能单向进入，防止回流。为防止空气中的灰尘等杂质颗粒进入射流加工系统，空气进气口13外侧设置了过滤网14，过滤网14目数根据具体加工要求选定，可以灵活更换。左、右两侧的空气进气口13分别紧邻第一射流出口5和第二射流出口12，且空气进气口13采用收缩式进口结构，即顺着进气方向所述空气进气口13的流通截面不断缩小，这样保证进气过程中为顺压梯度，射流喷出过程为逆压梯度，防止喷射过程中射流从空气进气口13流出。

水是纳米颗粒和待加工的工件1表面发生界面化学吸附的前提，为了保证加工过程的顺利进行，必须保证工件1表面首先被湿润，因此相对于纳米颗粒输送管道，水雾流输送管道16更靠近掺混腔喷嘴出口2，纳米颗粒输送管道位于水雾流输送管道16和空气进气口13之间。空气射流、纳米颗粒流和水雾流在掺混腔18内进行均匀掺混后从掺混腔喷嘴出口2喷出，伴随空气射流与工件1表面发生弹性域内的摩擦碰撞而实现材料去除。

进一步地，所述纳米颗粒输送管道的出口端以及空气进气口13的出口端之间的掺混腔内侧壁上设置有止流块17，止流块17其具有向掺混腔内侧凸出的锥形型面。优选地，所述止流块17其截面形状为三角形。止流块17其主要作用有两个方面，一是利用科恩达附壁效应引导从两个射流出口喷出的两股射流向掺混腔18中间靠拢，便于两股射流合成一股射流同时避免射流流向空气进气口13，二是避免吸气过程喷射流产生回流。

进一步地，所述掺混腔18中设置有导流板3，所述导流板3的第一端固定在中心隔板的中心位置，导流板3的第二端伸入掺混腔18中部，所述第二端导流板3两侧的掺混腔18左右对称。优选地，所述导流板3两侧面设置有三角形或球状的微凸起疏水结构。优选地，所述导流板3的第二端设置有具有科恩达曲面的导流头19。导流板3主要有三方面的作用：一是防止压电驱动的两股相位差180°的射流发生自给现象；二是基于科恩达附壁效应引导两股射流合成在掺混腔18中间位置合成一股射流，然后由掺混腔喷嘴出口2喷出；三是导流板3两侧壁上三角形或球状的微凸起疏水结构，防止射流水滴附着在导流板3并顺着导流板3流入射流腔内，同时微凸起结构还可以起到水滴破碎雾化效果，起到良好湿润纳米颗粒和工件1表面的作用，利于界面化学吸附反应的发生。如图4和图5所示，其中图4所示为导流板3两侧壁上设置有三角锯齿形疏水微结构20；图5所示为导流板3两侧壁上设置有凸球状疏水微结构21。

所述掺混腔喷嘴出口2为流线型收缩式喷嘴，即顺着射流喷出方向，掺混腔喷嘴出口2的流通面积不断缩小。这样可以使空气流、颗粒流和水雾流充分掺混集聚成一股能量比较集中的射流束，同时收缩喷口还可以提升射流速度。掺混腔喷嘴出口2的形式不限，可以根据不同类型形状特点进行设计。比如掺混腔喷嘴出口2设计为圆形或长条狭缝形状，分别如图6和图7所示，其中图6中，掺混腔喷嘴出口设计为圆形掺混腔喷嘴出口22，图7中，掺混腔喷嘴出口设计为狭缝形掺混腔喷嘴出口23。由于空气射流耗散比较快，流束在向下游发展过程中容易分散，所述掺混腔喷嘴出口2与工件1的最佳加工距离在3-10mm之间。

参照图8，当射流机构的右侧腔体压缩时，空气射流从右侧腔体出口喷出，形成第一股空气射流，在射流出口处的中间隔板4和止流块17引导作用下流入掺混腔18内，此时左侧腔体膨胀，空气经过滤网14通过左侧的空气进气口13吸入左侧腔体内。当压电振动片10向左侧压缩左侧腔体时，空气射流从从左侧腔体对应的第二射流出口12喷出，形成第二股空气射流，同样在射流出口处的中间隔板4和止流块17引导作用下流入掺混腔18内，在掺混腔18内的导流板3的引导下向下游发展最终两股射流合成一股射流，由于两股射流强度随压电振动片10振动产生周期性变化，但是两股射流叠加后总流量保持恒定从而形成一股稳定射流。

为了维持射流保持最适宜加工温度，热电偶6实时监测空气射流温度，通过调节电加热片9和电冷却片8对射流温度进行实时在线调节。第一股空气射流一和第二股空气射流的引射作用形成的低压在掺混腔18内会卷吸纳米颗粒流和喷雾流向掺混腔8内中部发展，最终在掺混腔喷嘴出口2处形成一股掺混均匀的空气、纳米颗粒和水雾流均匀掺混流。在掺混卷吸过程中，纳米颗粒充分被湿润和加速具备与工件1的表面发生化学界面吸附的前提条件，同时水雾流布置在喷嘴最前端最先到达湿润工件1的表面，在水的作用下纳米颗粒与工件1的表面发生化学吸附，在空气射流剪切作用下拽工件表层原子脱离工件1的表面，形成材料去除。

本发明利用压电振子高频振动产生压力场和加热/冷却片产生的温度场形成两股反相具有一定温度的涡结构流场，在出口两股反相180°射流合成一股稳定的高速主射流，该射流系统装置结构简单、射流稳定、控制简单、能耗低，有望解决目前射加工装置结构复杂、难以清洗维护和加工效率不稳定等问题。将压电射流技术与弹性域化学辅助加工技术结合是一种全新的技术，该技术可行性强、结构简单易控制，为弹性域加工的推广应用指明了新方向和实现手段。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种纳米射流抛光装置，其特征在于：包括射流机构和掺混腔体喷嘴机构；

所述射流机构，用于产生两股相位差180°的射流；所述射流机构包括射流腔和振动片，所述振动片为压电振动片，所述压电振动片设置在射流腔内，将射流腔分为左右对称的两个独立的腔体，分别为左侧腔体和右侧腔体；射流腔顶壁设有射流出口，射流出口包括分别对应左侧腔体和右侧腔体的第一射流出口和第二射流出口；所述第一射流出口和第二射流出口采用收缩型喷口，即第一射流出口和第二射流出口其流通截面由内向外不断收缩；

所述掺混腔体喷嘴机构包括壳体，所述壳体设置在射流机构上方，壳体与射流机构之间设置有供空气进入射流机构其射流腔的空气进气口；空气进气口采用收缩式进口结构，即顺着进气方向所述空气进气口的流通截面不断缩小；壳体内设置有掺混腔，射流机构产生的两股相位差180°的射流从掺混腔的第一端进入，掺混腔的第二端设为掺混腔喷嘴出口，所述掺混腔的侧壁上设有供纳米颗粒流输入掺混腔的纳米颗粒流输送管道以及供水雾流输入掺混腔的水雾流输送管道；

所述的空气进气口、纳米颗粒输送管道和水雾流输送管道均采用左右对称方式布置；左、右两侧的空气进气口分别紧邻第一射流出口和第二射流出口；相对于纳米颗粒输送管道，水雾流输送管道更靠近掺混腔喷嘴出口，纳米颗粒输送管道位于水雾流输送管道和空气进气口之间；所述纳米颗粒输送管道的出口端以及空气进气口的出口端之间的掺混腔内侧壁上设置有止流块，止流块其具有向掺混腔内侧凸出的锥形型面；

纳米颗粒流、水雾流以及两股相位差180°的射流在掺混腔内进行均匀掺混后从掺混腔喷嘴出口喷出并作用于工件表面，与工件表面发生弹性域内的摩擦碰撞而实现材料去除；

所述掺混腔的第一端与所述第一射流出口和第二射流出口相通，第一射流出口和第二射流出口同样左右对称设置，施加在压电振动片的交流电信号为周期性反相的对称电信号，利用压电振动片往复振动压缩左右对称的两个腔体形成两股相位完全相反的射流；

所述射流出口包括中间隔板，中间隔板将射流出口分为左右对称的第一射流出口和第二射流出口；

所述掺混腔中设置有导流板，所述导流板的第一端固定在中间隔板的中心位置，导流板的第二端伸入掺混腔中部；所述导流板的第二端两侧的掺混腔左右对称，所述导流板两侧面设置有三角形或球状的微凸起疏水结构，所述导流板的第二端设置有具有科恩达曲面的导流头。

2.根据权利要求1所述的纳米射流抛光装置，其特征在于：所述压电振动片包括弹性金属薄片、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片对称安装在弹性金属薄片中心位置处的左右两侧面上，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片分别连接第一压电振子驱动电源线和第二压电振子驱动电源线，通过第一压电振子驱动电源线和第二压电振子驱动电源线接入周期性反相的对称电信号，通过第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片驱动弹性金属薄片往复振动压缩左、右侧腔体；在弹性金属薄片、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片的外表面均匀涂覆一层防水层。

3.根据权利要求1所述的纳米射流抛光装置，其特征在于：所述中间隔板的外侧面向射流出口外侧光滑对称凸起，形成科恩达型面，利用流体科恩达附壁效应，引导从其左右侧的第一射流出口和第二射流出口喷出的两股射流汇聚合成一股稳定射流。

4.根据权利要求2所述的纳米射流抛光装置，其特征在于：所述弹性金属薄片的顶端和底端分别通过振子夹持片固定在中间隔板和射流腔的底壁上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的纳米射流抛光装置，其特征在于：所述射流腔其整体形状是圆柱形或方形，所述射流腔的腔壁采用耐温材料制作而成，所述射流腔其左侧腔体和右侧腔体的腔体壁上设置有电加热片、电冷却片，通过控制电加热片、电冷却片的工作状态进而对射流温度进行实时在线调节。

6.根据权利要求5所述的纳米射流抛光装置，其特征在于：在左侧腔体和右侧腔体中，靠近第一射流出口和第二射流出口的位置，分别安装有用于监测左侧腔体、右侧腔体温度的热电偶，根据界面化学吸附最适宜温度反馈控制电加热片、电冷却片工作。

7.根据权利要求1所述的纳米射流抛光装置，其特征在于：所述空气进气口内设置有防止空气回流的回流防止装置；空气进气口外侧设置了过滤网。

8.根据权利要求1所述的纳米射流抛光装置，其特征在于：所述掺混腔喷嘴出口为流线型收缩式喷嘴，即顺着射流喷出方向，掺混腔喷嘴出口的流通面积不断缩小。

9.根据权利要求1所述的纳米射流抛光装置，其特征在于：所述掺混腔喷嘴出口与工件之间的加工距离为3-10mm。

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