[发明专利]一种复杂表面光整加工设备及工艺

权利要求书

1.一种复杂表面光整加工设备，其特征在于是一种超声变幅杆直接激振被加工工件产生的高强度超声振动与在被加工工件复杂表面强制流动的液固两相流体作用，产生被加工工件复杂表面与磨粒的撞击及液体的空化导致磨粒对被加工工件复杂表面的冲击，实现被加工工件复杂表面的光整加工，且对具有复杂通道的内凹表面存在高强度的超声振动及液固两相流体无孔不入特性，保证所述内凹表面同样有很好的光整加工效果的复杂表面光整加工设备，该设备由超声波发生电源(1)、液固两相流体(2)、机床工作台(3)、出口节流挡板(4)、被加工工件(5)、泥浆泵(6)、支座(11)、进口(8)、超声变幅杆(9)、超声换能器(10)及溶液槽(7)组成；溶液槽(7)和机床工作台(3)密封连接，被加工工件(5)旋转放置于机床工作台(3)上的相互独立的3个支承元件上，支座(11)固定在机床工作台(3)或溶液槽(7)上，出口节流挡板(4)连接在被加工工件(5)孔道出口上，泥浆泵(6)固定在溶液槽(7)内并与被加工工件孔道入口紧固；于转动轴组件(12)上设有圆弧槽，能使超声变幅杆(9)绕其旋转±45°，并通过螺钉(13)固定超声变幅杆(9)的角度；通过移动调节螺钉和连接螺钉(15)实现对超声变幅杆(9)高度的调节，并由连接螺钉将其紧固，超声变幅杆角度和高度的调整适应不同形状的被加工工件表面。

2.应用上述一种复杂表面光整加工设备的工艺，其特征在于，在光整加工时，被加工工件(5)旋转放置于机床工作台(3)上的相互独立的3个支承元件上，超声变幅杆(9)进行移动和转动调整以适应不同形状的被加工工件表面并保持被加工工件的有效平稳夹持；液固两相流体(2)在泥浆泵(6)的压力作用下，流过被加工工件(5)的内表面并充满各个角落；出口节流挡板(4)和溶液槽(7)相连通实现液固两相流体的循环流动，出口节流挡板(4)调节被加工工件不同孔径的流量；打开超声波发生电源(1)后，超声变幅杆(9)发生超声振动并激发被加工工件(5)产生高强度超声振动，被加工工件各个表面通过与磨粒的撞击及液体的空化导致磨粒对被加工工件表面的冲击，实现复杂工件表面的光整加工，对内凹表面存在高强度的超声振动及液固两相流体的无孔不入的特性，保证了内凹表面同样有很好的光整加工效果；被加工工件(5)全部浸入或部分浸入溶液槽中，对外表面根据需要进行整体加工或局部加工；具体加工的工艺步骤为：

I在被加工工件(5)上固定三个超声变幅杆(9)，所述被加工工件具有复杂的型腔表面和孔道，这些超声变幅杆与相应的超声换能器(10)相连，超声换能器(10)与能发出不同频率的超声波电源(1)相连，被加工工件(5)受到不同频率的超声激励而产生超声振动，超声振动在被加工工件内迭加；

II所有超声变幅杆(9)分别固定在各自独立的支座(11)上，支座(11)与机床工作台(3)采用可拆卸易调节的活动连接方式，调整超声变幅杆的空间位置及角度，保持被加工工件的有效平稳夹持，以适合各种不同零件的加工要求；

III液固两相流体(2)是液体中悬浮所述磨粒，所述磨粒是固体磨料颗粒，液体在泥浆泵(6)的作用下，通过管道导入被加工工件内表面，通过一个或多个出口节流挡板(4)排入溶液槽(7)，被加工工件(5)及超声变幅杆(10)部分或全部浸入溶液槽(7)中，被加工工件(5)的所有需加工表面与液固两相流体(2)相接触；

IV被加工工件(5)以20～35KHz的频率超声振动，并与1～3米/分速度流动的液固两相流体(2)中的磨粒发生撞击，导致液固两相流体在被加工工件孔道内流动发生空化，空化又使液固两相流体中的磨粒撞击被加工工件(5)，同时液固两相流体(2)的流动连续补充磨料实现进给运动，并且在被加工工件(5)表面滑擦，使加工表面粗糙度值降低，实现被加工工件复杂内表面的光整加工。