專利名稱：精密微細(xì)磨料水射流蓄能式脈沖微量供料系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于特種加工技術(shù)，特別是一種應(yīng)用于精密微細(xì)磨料水射流加工設(shè)備中的精密微細(xì)磨料水射流蓄能式脈沖微量供料系統(tǒng)。
二、發(fā)明背景磨料水射流加工是產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代的一項(xiàng)新型特種能束加工技術(shù)，由于其具有加工作用力小、對材料熱影響小、可加工材料范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，近20年來得到了快速發(fā)展，在實(shí)際工程中的應(yīng)用日益廣泛。近年來，磨料水射流加工技術(shù)已經(jīng)由最初的切割等粗加工向表面拋光、微刻蝕、微孔加工等微細(xì)精密加工方向發(fā)展。
在磨料水射流加工中，水射流與磨料的混合一般分為前混合與后混合兩種方式。前混合供料方式是將磨料和水混合成漿料，再通過增壓系統(tǒng)形成高壓射流，這種供料方式會引起射流管路和噴嘴的急劇磨損。后混合供料方式是通過增壓系統(tǒng)首先形成水射流，然后使高壓水射流在混合管中與磨料混合，后混合供料方式對射流噴嘴磨損較小，因而得到廣泛應(yīng)用。對于傳統(tǒng)的高壓磨料水射流加工設(shè)備，由于高速水射流在混合腔中可以形成較大且穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)，其供料系統(tǒng)一般可以采用自吸式供料系統(tǒng)。但對應(yīng)用于精密微細(xì)加工的磨料水射流加工系統(tǒng)來講，由于系統(tǒng)壓力一般較低，供水量較小，微細(xì)射流在混合管中很難形成穩(wěn)定的負(fù)壓區(qū)，另外精密微細(xì)磨料水射流加工系統(tǒng)使用的磨料一般是粒徑比較小的微細(xì)磨料，磨料容易起拱、團(tuán)聚，這些因素都不利于在精密微細(xì)磨料水射流加工系統(tǒng)采用自吸式供料系統(tǒng)。所以低壓氣力輸送的主動供料技術(shù)是精密微細(xì)磨料水射流加工系統(tǒng)中常用的方法。
目前，在精密微細(xì)磨料水射流加工系統(tǒng)中使用的低壓氣力輸送供料系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn)1)微細(xì)磨料容易在料倉落料口起拱，引起供料中斷；2)微細(xì)磨料在供料管中產(chǎn)生積料、團(tuán)聚，甚至產(chǎn)生堵塞；3)微細(xì)磨料的供料量忽大忽小，而且供料量不易調(diào)節(jié)控制以上缺點(diǎn)造成了供料系統(tǒng)在使用中供料不穩(wěn)定，而且不易實(shí)現(xiàn)精密供料量的控制，從而影響了精密微細(xì)磨料水射流加工系統(tǒng)的加工質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有供料系統(tǒng)在使用中供料不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，通過采用蓄能式料倉和變頻脈沖式氣力輸送技術(shù)，合理地設(shè)計(jì)相關(guān)結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)，達(dá)到有效解決精密微細(xì)磨料水射流加工系統(tǒng)中因微細(xì)磨料起拱和團(tuán)聚等引起的堵料現(xiàn)象，提高供料系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，為精密微細(xì)磨料水射流加工系統(tǒng)提供一種穩(wěn)定、精密的微量供料裝置，促進(jìn)精密微細(xì)磨料水射流加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是由氣源、調(diào)壓閥、高頻開關(guān)閥及變頻控制電路、進(jìn)氣管、蓄能式料倉和供料管組成；調(diào)壓閥的進(jìn)氣口通過管路與氣源連接，調(diào)壓閥的出氣口與高頻開關(guān)閥的進(jìn)氣口連接，高頻開關(guān)閥的電路與變頻控制電路相連接，高頻開關(guān)閥的出氣口通過供氣管與蓄能式料倉落料口接通并與供料管相連，供料管與微細(xì)水射流的噴射系統(tǒng)相聯(lián)。
蓄能式料倉是由料倉、料倉蓋、薄膜蓄能器及其調(diào)節(jié)裝置、落料口組成。
與氣源相連接的調(diào)壓閥，調(diào)節(jié)氣源的供氣壓力。安裝在供氣管路的高頻開關(guān)閥在其控制電路的控制下實(shí)現(xiàn)送料氣流的脈沖供氣；與蓄能式料倉相配合可實(shí)現(xiàn)微細(xì)磨料的間歇式微量供給。
本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中能取得如下有益的效果1、在送料氣流供氣時，進(jìn)入蓄能式料倉的氣流在給蓄能器蓄能的同時對料倉內(nèi)的微細(xì)磨料進(jìn)行流化，從而有效消除了微細(xì)磨料在料倉落料口處起拱所引起的供料中斷現(xiàn)象。
2、在送料氣流供氣時，進(jìn)入供料管的氣流對供料管中殘留的磨料進(jìn)行清理，這樣可有效防止殘留磨料在供料管中的積存和團(tuán)聚，有效消除了供料管堵塞的現(xiàn)象。
3、通過調(diào)節(jié)蓄能器的蓄能變形量和供氣脈沖的頻率可以方便的控制微細(xì)磨料的供料量。
從而提高了精密微細(xì)磨料水射流加工系統(tǒng)的加工質(zhì)量，有利于精密微細(xì)磨料水射流加工工藝的推廣應(yīng)用。
四

圖1為本發(fā)明精密微細(xì)磨料水射流蓄能式脈沖微量供料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的蓄能式料倉結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記1、供料管2、蓄能式料倉2-1、料倉2-2、料倉蓋2-3、薄膜蓄能器調(diào)整裝置2-4、薄膜蓄能器2-5、落料口3、供氣管4、高頻開關(guān)閥5、變頻控制電路6、調(diào)壓閥7、氣源五具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施過程，如圖1、圖2所示精密微細(xì)磨料水射流蓄能式脈沖微量供料系統(tǒng)主要由供料管1、蓄能式料倉2、供氣管3、高頻開關(guān)閥4、變頻控制電路5、調(diào)壓閥6和低壓氣源7等零部件組成。調(diào)壓閥6的進(jìn)氣口通過管路與氣源7連接，調(diào)壓閥6的出氣口通過管路與高頻開關(guān)閥4的進(jìn)氣口連接，高頻開關(guān)閥4的電路與變頻控制電路5相連接，高頻開關(guān)閥4的出氣口與蓄能式料倉落料口接通并與供料管相連。應(yīng)用時，供料管聯(lián)接微細(xì)水射流的噴射系統(tǒng)。
低壓氣源7提供送料氣流來輸送微細(xì)磨料，調(diào)節(jié)與氣源相連接的調(diào)壓閥，調(diào)節(jié)氣源的供氣壓力；高頻開關(guān)閥4控制輸送氣流的通斷，其高頻開關(guān)閥的頻率由變頻控制電路5調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)間歇送氣；供氣管3和供料管1與蓄能式料倉2相連接，供料管1的出口與微細(xì)水射流的噴射系統(tǒng)相聯(lián)。如圖2所示，蓄能式料倉2主要由料倉2-1、料倉蓋2-2、薄膜蓄能器調(diào)節(jié)裝置2-3、薄膜蓄能器2-4和落料口2-5組成。當(dāng)間歇送料氣流進(jìn)入料倉2-1時薄膜蓄能器2-4可以瞬間壓縮變形蓄能，當(dāng)間歇送料氣流截止時，薄膜蓄能器2-4可以瞬間膨脹變形釋放能量將微量磨料輸送到供料管。通過調(diào)節(jié)膜蓄能器調(diào)節(jié)裝置2-3，可以實(shí)現(xiàn)對單位脈沖供料量的調(diào)節(jié)。
精密微細(xì)磨料水射流蓄能式脈沖微量供料系統(tǒng)的工作原理如圖1和圖2所示，具體實(shí)施過程如下。由低壓氣源7提供0.05MPa-0.7MPa的連續(xù)輸送氣流，經(jīng)高頻開關(guān)閥4后形成具有一定頻率的方波脈沖氣流，高頻開關(guān)閥4的頻率為2-120次/分鐘。供料系統(tǒng)的工作分為兩個階段。當(dāng)高頻開關(guān)閥4開啟后，送料氣流通入供氣管3，而后在料倉落料口分作兩路；一路進(jìn)入供料管1，清除供料管1中的殘余磨料，以防止微細(xì)磨料在供料管1中積存堵塞；另一路通過落料口2-5進(jìn)入料倉2-1，使料倉2-1內(nèi)的微細(xì)磨料流化，以防止微細(xì)磨料在落料口2-5處起拱，與此同時，料倉2-1的薄膜蓄能器2-4開始變形蓄能。當(dāng)高頻開關(guān)閥4關(guān)閉時，送料氣流截止，此時料倉薄膜蓄能器2-4的變形開始恢復(fù)，料倉2-1容積變小，料倉2-1內(nèi)的空氣由落料口2-5流向供料管1，流化的微細(xì)磨料隨氣流被送入供料管1，實(shí)現(xiàn)微量供料。當(dāng)薄膜蓄能器2-4的恢復(fù)變形頻率高于供氣頻率時，供料系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)間歇微量供料。供料系統(tǒng)每一個供氣脈沖的供料量與薄膜蓄能器2-4的變形引起的料倉容積變化量有關(guān)，而單位時間的供料量則與單位脈沖供料量和供料脈沖頻率有關(guān)。通過調(diào)節(jié)膜蓄能器調(diào)節(jié)裝置2-3，可以改變薄膜蓄能器2-4的變形量，從而調(diào)節(jié)單位脈沖供料量；通過調(diào)節(jié)變頻控制電路5，改變供氣脈沖頻率，可以調(diào)節(jié)單位時間的供料量，從而實(shí)現(xiàn)微量供料。
本發(fā)明應(yīng)用于水噴嘴直徑為0.08mm，混合管直徑為0.3mm的精密微細(xì)磨料水射流加工系統(tǒng)中，對晶粒直徑為10-38μm的磨料實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定供料，最小供料量為0.2-0.4mg/脈沖，最大供料量為5-6mg/脈沖。在這種條件下，精密微細(xì)磨料水射流加工系統(tǒng)可以對硬脆材料進(jìn)行精密拋光加工，工件表面粗糙度Ra可達(dá)到30nm。
權(quán)利要求
1.精密微細(xì)磨料水射流蓄能式脈沖微量供料系統(tǒng)，與精密微細(xì)磨料水射流加工設(shè)備上的噴射系統(tǒng)相連接，其特征為由氣源、調(diào)壓閥、高頻開關(guān)閥及變頻控制電路、進(jìn)氣管、蓄能式料倉和供料管組成；調(diào)壓閥的進(jìn)氣口通過管路與氣源連接，調(diào)壓閥的出氣口通過管路與高頻開關(guān)閥的進(jìn)氣口連接，高頻開關(guān)閥的電路與變頻控制電路相連接，高頻開關(guān)閥的出氣口與蓄能式料倉落料口接通并與供料管相連。
2根據(jù)權(quán)利要求書1所述的精密微細(xì)磨料水射流蓄能式脈沖微量供料系統(tǒng)，其特征為所述的蓄能式料倉是由料倉、料倉蓋、薄膜蓄能器及其調(diào)節(jié)裝置、落料口組成。
全文摘要
本發(fā)明屬于特種加工技術(shù)，特別是一種應(yīng)用于精密微細(xì)磨料水射流加工設(shè)備中的精密微細(xì)磨料水射流蓄能式脈沖微量供料系統(tǒng)。是由氣源、調(diào)壓閥、高頻開關(guān)閥及變頻控制電路、進(jìn)氣管、蓄能式料倉和供料管組成；調(diào)壓閥的進(jìn)氣口通過管路與氣源連接，調(diào)壓閥的出氣口與高頻開關(guān)閥的進(jìn)氣口連接，高頻開關(guān)閥的電路與變頻控制電路相連接，高頻開關(guān)閥的出氣口通過供氣管與蓄能式料倉落料口接通并與供料管相連，供料管與微細(xì)水射流的噴射系統(tǒng)相聯(lián)。本發(fā)明能提供間歇送料氣流，與蓄能式料倉相配合，從而有效消除了供料管堵塞和微細(xì)磨料在料倉落料口起拱所引起的供料中斷現(xiàn)象，提高了加工精度。
文檔編號B24C5/00GK101020301SQ20071001337
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者王軍, 黃傳真, 朱洪濤, 劉增文, 李全來 申請人:山東大學(xué)