[发明专利]一种复杂表面光整加工设备及工艺

说明书

技术领域

本发明一种复杂表面光整加工设备及工艺属于特种加工技术领域范畴。具体来讲，涉及超声能量的多维加载技术、超声振动系统的固定技术、液固悬浮两相流体在复杂表面的流动及冲击技术。本发明适应于加工复杂形状工件的内外表面。

背景技术

零件表面的光整加工是目前机械加工中重点研究的课题和解决的关键问题之一，内表面的光整加工更是这方面研究需解决的难题；尤其是复杂交叉孔道的零件的内表面光整加工非常困难，是光整加工应用中的瓶颈；而类似于液压阀体这类内表面孔不但要和阀芯有配合要求实现密封，还要滑动实现换向，故要求配合表面硬度高、耐磨，粗糙度低，因此对液压阀体内表面孔光整加工难度大，目前尚无有效解决方法，成为科技工作者孜孜不倦追求解决的难题之一。现有的内表面光整加工技术主要有磁力研磨、挤压珩磨等。磁力研磨的磁刷虽然为柔性的，但它的电极为刚性的，难以加工复杂的通道；挤压珩磨的流体磨料为粘弹性的，也是柔性的，根据粘弹性力学，它在孔道的突出部分有很大的压力降，所以加工效果好，但在孔道的下落部分死角流体不流动，所以没有加工效果。目前对于零件表面的光整加工按表面类型可以分为四类：外平整表面已有许多成熟技术；直径大，通道形状简单的内表面有一些加工方法；对于复杂通道的内表面加工方法很少；而对复杂通道的内凹表面没有加工方法。所以急需复杂通道的内表面加工方法，尤其是复杂通道的内凹表面的加工方法。

现有的超声波加工方法都是利用超声波振动系统中的变幅杆激振工具或介质来进行加工的，激振工具的超声加工方法主要用于一些复合加工，如：超声车削、铣削、磨削、珩磨等，主要用于表面加工，不属于光整加工工艺范畴；激振介质的加工方法有超声清洗及超声抛光，这两种加工方法都是利用安装在容器壁上的变幅杆激振加工介质，由于容器体积大，超声波在液体介质中传播时损耗较大，对零件表面的作用较小，所以超声波清洗的工件只能达到去除表面污物的效果，超声抛光是将工件放入加工质中，由于液体中超声的空化作用，在固体粒子的冲击下只能使小而硬的毛边及尖角被除去，对表面基本没有光整加工效果。因此现有的超声加工工艺方法不能很好地对复杂零件内表面进行光整加工，对内凹表面及内死角完全没有加工效果。

发明内容

本发明一种复杂表面光整加工设备及工艺目的在于：为了解决上述现有的复杂零件内表面光整加工工艺方法中难以解决的问题和存在的严重不足，从而公开一种超声变幅杆直接激振工件产生的高强度超声振动与在复杂工件表面强制流动的液固两相流体作用，产生了工件表面与磨粒的撞击及液体的空化导致磨粒对工件表面的冲击，实现复杂工件表面的光整加工，尤其是复杂通道的内凹表面亦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，保证了内凹表面及内死角同样有很好的光整加工效果的技术方案。

本发明一种复杂表面光整加工设备，

本发明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工件产生的高强度超声振动与在复杂工件表面强制流动的液固两相流体作用，产生工件表面与磨粒的撞击及液体的空化导致磨粒对工件表面的冲击，实现复杂工件表面的光整加工，尤其是具有复杂通道的内凹表面亦存在高强度的超声振动及液固两相流体无孔不入特性，保证内凹表面及内死角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、超声换能器9、超声变幅杆10及溶液槽7组成；溶液槽7机床工作台3密封连接，被加工工件5旋转于机床工作台3上的支承元件上，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连接在工件5孔道出口上，泥浆泵6固定在溶液槽7内并与工件孔道入口紧固；与转动轴组件12上设有圆弧槽，能使变幅杆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11和15实现对变幅杆9高度的调节，并由连接螺钉将其紧固，变幅杆角度和高度的调整适应不同形状的工件表面。