CN209223844U - 一种基于冰颗粒的射流加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于冰颗粒的射流加工装置，属于精密加工领域。加工平台固定连接在主体框架的内部，回收室套接在加工平台外部，冰颗粒生成室固定连接在主体框架的上部，水泵通过输水管与位于冰颗粒生成室内部的喷雾喷嘴固定连接，加工喷嘴与冰颗粒生成室底部联通、并通过固定支架与主体框架固定连接，液氮输入器与主体框架中部固定连接，油泵与输油管一端联通，液氮冷却管外管与液氮输入器联通，输油管另一端与液氮冷却管中的内管一端螺纹连接，液氮冷却管中的内管另一端与冰颗粒生成室联通。优点是结构新颖，加工方便，无购买磨料的费用，加工精度高，易于自动化控制，能够实现持续、低成本、无污染、高精度加工。

Description

一种基于冰颗粒的射流加工装置

技术领域

本实用新型涉及精密加工领域，具体涉及一种基于冰颗粒的射流加工设备。

背景技术

磨料水射流加工以水作为主要的工作介质，通过增压设备将低压水增压，使其具有较高的压力能，高压水从微细喷嘴中喷出，将压力能转化为动能，形成高能量密度的射流束，可以对材料进行抛光等作业。它具有加工时无工具磨损、无热影响，反作用力小、加工柔性高等优点，目前已被广泛应用到多种加工行业，用于加工陶瓷、石英、复合材料等多种材料。

在现有的磨料水射流加工设备中，其加工方式主要以高压水流带动磨料进行加工，虽然一般能达到加工目的，但是在实际供料中，磨料的输送极不均匀，供料的连续性差。磨料的成分一般都是氧化铝等金属氧化物，其成本特别高昂。其加工完毕以后，氧化铝磨料极难回收，容易对环境造成污染。由于水的粘度较小，当水流被压的较细时，容易出现水流被压断的现象，失去加工能力，限制了加工的精度，所以急需一种低成本、低污染、供料连续性好且加工精度高的射流加工设备。

发明内容

本实用新型提供一种基于冰颗粒的射流加工装置，以解决目前磨料水射流加工设备中供料连续性差、磨料成本高、容易对环境造成污染、加工精度低的问题。

本实用新型采取的技术方案是：加工平台固定连接在主体框架的内部，回收室套接在加工平台外部，冰颗粒生成室固定连接在主体框架的上部，水泵通过输水管与位于冰颗粒生成室内部的喷雾喷嘴固定连接，加工喷嘴与冰颗粒生成室底部联通、并通过固定支架与主体框架固定连接，液氮输入器与主体框架中部固定连接，油泵与输油管一端联通，液氮冷却管外管与液氮输入器联通，输油管另一端与液氮冷却管中的内管一端螺纹连接，液氮冷却管中的内管另一端与冰颗粒生成室联通。

所述输油管与油泵连接处设有防尘垫一；

液氮冷却管结构是：内管外套一根外管，外管一端与液氮输入器联通、且连接处设置有防尘垫三，该外管另一端封闭；内管一端与输油管联通，另一端与冰颗粒生成室联通，外管在与冰颗粒生成室连接处附近有氮气排出孔；内管与冰颗粒生成室连接处设有单向阀一，内管末端设有过滤网一；

所述冰颗粒生成室内壁设有液面控制器、顶部设有排气控制阀，在喷雾喷嘴以下有过滤网三，与加工喷嘴连接处设有调节控制阀；

所述输水管与冰颗粒生成室连接处设有防尘垫二；

所述输水管末端设有过滤网二，输水管过滤网二上方设有单向阀二；

所述加工喷嘴是锥形喷嘴，锥角为10度；

所述加工平台结构是：升降杆上部固定连接二维导轨，该二维导轨包括两根X轴方向导轨和两根Y轴方向导轨，工作平台通过二维导轨上设置的导轨压片与二维导轨滑动连接；

所述特制油是按照如下体积比均匀混合而成：矿物油75％、柴油10％、润滑剂10％、抗磨剂5％，所述矿物油为10号工业级白油，所述柴油为-50号轻柴油，所述润滑剂为11号汽缸油，所述抗磨剂为亚磷酸二乙酯。

本实用新型的优点是结构新颖，加工方便，提出用冰颗粒来代替传统磨料进行加工，不使用金属氧化物磨料，解决了磨料供料不均匀的问题，降低了加工成本，冰融化后会生成水，可以再次回收利用，加工所用的特制油可以回收利用，实现了零污染，使用双重加压对射流进行供能，并使用粘度更大的特制油代替传统的水来作为加工介质，增大了射流的能量，并使射流可以被压的很细，提高了加工精度，自创小管套大管的液氮冷冻管对特制油进行冷却，使特制油可以被低温处理，间接的实现了冰颗粒的制备。加工完毕后，工件切屑可完全回收，对于一些贵重工件，可以实现工件材料零损失。使基于冰颗粒的射流加工设备与依靠磨料加工的传统水射流加工设备相比，无复杂的内部结构，无购买磨料的费用，无加工产生的废料，加工精度高，易于自动化控制，能够实现持续、低成本、无污染、高精度加工。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的剖视图；

图3是本实用新型液氮冷却管的结构示意图；

图4是本实用新型喷雾喷嘴的工作示意图；

图5是本实用新型的加工平台的结构示意图。

具体实施方式

参见图1、图2，加工平台9固定连接在主体框架12的内部，回收室10套接在加工平台9外部，冰颗粒生成室5固定连接在主体框架12的上部，水泵11通过输水管7与位于冰颗粒生成室5内部的喷雾喷嘴6固定连接，加工喷嘴8与冰颗粒生成室5底部联通、并通过固定支架801与主体框架12固定连接，液氮输入器1与主体框架12中部固定连接，油泵3与输油管2一端联通，液氮冷却管4外管402与液氮输入器1联通，输油管2另一端与液氮冷却管4中的内管401一端螺纹连接，液氮冷却管4中的内管401另一端与冰颗粒生成室5联通；

所述油泵3与输油管2组成供油装置，油泵3通过输油管2将特制油以10MPa的压力，输入液氮冷却管4中；油泵3采用柱塞泵，输油管2与油泵3连接处设有防尘垫一13，输油管2采用直径10毫米的钢管；

所述水泵11、喷雾喷嘴6与输水管7组成供水装置，水泵11将水以15MPa的压力通过输水管7压入喷雾喷嘴6，经喷雾喷嘴6将水以水雾的形式喷入冰颗粒生成室5内；输水管7末端设有过滤网二702，水泵11采用叶片泵，输水管7采用直径20毫米的钢管，输水管7与冰颗粒生成室5连接处设有防尘垫二14，输水管7与冰颗粒生成室5连接处设有单向阀二701，所述喷雾喷嘴6是雾化喷头喷嘴，与输水管7以内螺纹连接，喷嘴的喷头处高度位于冰颗粒生成室距顶部三分之一处；

所述液氮冷却管4、液氮输入器1与冰颗粒生成室5组成冷冻混合装置，液氮输入器1将液氮输入液氮冷却管4中，液氮冷却管4将特制油冷却至零下35摄氏度左右的低温，特制油在油泵3的压力下，将特制油送入冰颗粒生成室5，在所述冰颗粒生成室5内的油的液面达到一定高度时，所述喷雾喷嘴6将水雾喷入特制油中，水雾接触低温油后迅速结成冰颗粒，参见图4，在油泵与水泵的压力下，特制油与冰颗粒混合物经所述加工喷嘴8进入加工装置；

所述冰颗粒生成室5内壁设有液面控制器503，冰颗粒生成室5顶部设有排气控制阀501，冰颗粒生成室5与加工喷嘴8连接处设有调节控制阀504；启动供油装置开始输油时，油泵3通过输油管将特制油以10MPa的压力，输入所述液氮冷却管4中，同时，液氮输入器将液氮缓慢输入所述液氮冷却管4中，特制油在液氮冷却管4的作用下，被冷却到零下35摄氏度左右，并经输油管2进入冰颗粒生成室5，所述调节控制阀504关闭，使冰颗粒生成室5中的油无法经所述加工喷嘴8流出，排气控制阀501打开，将冰颗粒生成室5内的多余空气排出，待特制油在所述冰颗粒生成室5内的液面高度达到液面控制器503所在高度时，排气控制阀501关闭，调节控制阀504打开，同时启动供水装置，在所述水泵11的压力下，所述喷雾喷嘴6将水雾喷入所述冰颗粒生成室5内的低温油中，水雾接触低温油后迅速结成冰颗粒，在所述喷雾喷嘴6以下有过滤网三502，用于过滤直径超过100微米的大颗粒冰，在油泵与水泵的压力下，特制油与冰颗粒混合物经加工喷嘴8进入加工装置。

参见图3，所述液氮冷却管4结构是：一根直径10毫米的内管401外套一根直径25毫米外管402，外管一端与液氮输入器1联通，用于输入液氮，连接处设置有防尘垫三15，外管另一端封闭；内管401一端与输油管2联通，另一端与冰颗粒生成室5联通，连接处以内外丝螺纹拧紧，外管402在与冰颗粒生成室5连接处附近有氮气排出孔403，用于氮气排出；内管401与冰颗粒生成室5连接处设有单向阀一404，内管401末端设有过滤网一405，

在水泵与油泵的双重加压下，冰颗粒生成室内的冰油混合液经加工喷嘴8喷出，用于加工加工平台上的工件，所述加工喷嘴8上设置有固定支架801，用于固定加工喷嘴。

如图5所示，所述加工平台9结构是：升降杆903上部固定连接二维导轨902，该二维导轨902包括两根X轴方向导轨和两根Y轴方向导轨，工作平台904通过二维导轨上设置的导轨压片901与二维导轨902滑动连接，用于进行X轴和Y轴方向的移动，升降杆903用于加工平台9的升降，即控制其在Z轴方向的移动，射流从所述加工喷嘴8喷出后，射流直径为200微米，射流有效加工段长度为5厘米，射流速度约为48m/s，加工时，所述加工喷嘴8喷出的射流中，冰颗粒硬度约为3；

所述加工喷嘴8是锥形喷嘴，所述加工喷嘴8的锥角为10度，所述加工喷嘴8长度为2.5毫米，与冰颗粒生成室以螺纹连接。

所述喷雾喷嘴6的位置位于冰颗粒生成室5顶盖的中心处，高度位于冰颗粒生成室5高度的八分之七处，液面控制器503的高度位于冰颗粒生成室5的四分之三处，过滤网三502的高度位于所述冰颗粒生成室5高度的二分之一处，所述输油管2与所述冰颗粒生成室5连接处的高度位于所述冰颗粒生成室5高度的八分之三处。

所述特制油是按照如下体积比均匀混合而成：矿物油75％、柴油10％、润滑剂10％、抗磨剂5％，所述矿物油为10号工业级白油，所述柴油为-50号轻柴油，所述润滑剂为11号汽缸油，所述抗磨剂为亚磷酸二乙酯。

工作原理：

启动油泵3开始输油时，油泵3通过输油管将特制油以10MPa的压力，输入所述液氮冷却管4中；同时，液氮输入器将液氮缓慢输入所述液氮冷却管4中，特制油在液氮冷却管4的作用下，被冷却到零下三十五摄氏度左右，并经输油管进入冰颗粒生成室5，调节控制阀504关闭，使冰颗粒生成室5中的油无法经所述加工喷嘴8流出，排气控制阀501打开，将冰颗粒生成室5内的多余空气排出，待特制油在所述冰颗粒生成室5内的液面高度达到所述液面控制器503所在高度时，排气控制阀508关闭，调节控制阀504打开，同时启动供水装置，在水泵11的压力下，喷雾喷嘴6将水雾喷入所述冰颗粒生成室5内的低温油中，水雾接触低温油后迅速结成冰颗粒，在喷雾喷嘴6以下有过滤网502，用于过滤直径超过一百微米的大颗粒冰，在油泵与水泵的压力下，特制油与冰颗粒混合物经加工喷嘴8将直径为200微米的射流以48m/s的速度喷向加工平台9上的工件，二维导轨902和升降杆903对加工平台9进行位置的调节，从而实现对工件进行加工；加工过程中，冰油混合液在加工完工件后，经加工平台9流入回收室10，进行回收。

Claims (8)

1.一种基于冰颗粒的射流加工装置，其特征在于：加工平台固定连接在主体框架的内部，回收室套接在加工平台外部，冰颗粒生成室固定连接在主体框架的上部，水泵通过输水管与位于冰颗粒生成室内部的喷雾喷嘴固定连接，加工喷嘴与冰颗粒生成室底部联通、并通过固定支架与主体框架固定连接，液氮输入器与主体框架中部固定连接，油泵与输油管一端联通，液氮冷却管外管与液氮输入器联通，输油管另一端与液氮冷却管中的内管一端螺纹连接，液氮冷却管中的内管另一端与冰颗粒生成室联通。

2.根据权利要求1所述的一种基于冰颗粒的射流加工装置，其特征在于：所述输油管与油泵连接处设有防尘垫一。

3.根据权利要求1所述的一种基于冰颗粒的射流加工装置，其特征在于：液氮冷却管结构是：内管外套一根外管，外管一端与液氮输入器联通、且连接处设置有防尘垫三，该外管另一端封闭；内管一端与输油管联通，另一端与冰颗粒生成室联通，外管在与冰颗粒生成室连接处附近有氮气排出孔；内管与冰颗粒生成室连接处设有单向阀一，内管末端设有过滤网一。

4.根据权利要求1所述的一种基于冰颗粒的射流加工装置，其特征在于：所述冰颗粒生成室内壁设有液面控制器、顶部设有排气控制阀，在喷雾喷嘴以下有过滤网三，与加工喷嘴连接处设有调节控制阀。

5.根据权利要求1所述的一种基于冰颗粒的射流加工装置，其特征在于：所述输水管与冰颗粒生成室连接处设有防尘垫二。

6.根据权利要求1所述的一种基于冰颗粒的射流加工装置，其特征在于：所述输水管末端设有过滤网二，输水管过滤网二上方设有单向阀二。

7.根据权利要求1所述的一种基于冰颗粒的射流加工装置，其特征在于：所述加工喷嘴是锥形喷嘴，锥角为10度。

8.根据权利要求1所述的一种基于冰颗粒的射流加工装置，其特征在于：所述加工平台结构是：升降杆上部固定连接二维导轨，该二维导轨包括两根X轴方向导轨和两根Y轴方向导轨，工作平台通过二维导轨上设置的导轨压片与二维导轨滑动连接。