[发明专利]一种磨粒流微孔抛光设备及其抛光工艺

说明书

技术领域

本发明涉及精密加工，尤其涉及一种针对金属或非金属硬脆材料微孔内表面进行抛光的磨粒流微孔抛光设备。本发明还涉及一种对微孔进行抛光的磨粒流微孔抛光工艺。

背景技术

各种微孔在飞机、汽车、电器、化工、食品、生物医疗等行业中的应用越来越广泛。如印刷电路板上微孔、内燃机燃料喷嘴、化纤细丝喷嘴、金丝球焊机上的劈刀孔等。其中化纤丝喷嘴的喷孔最小直径约10微米；金丝球焊机劈刀微孔最小约25微米。目前利用常规技术加工这些产品的微孔内表面粗糙度都不够理想，难以满足产品日益提高的小型化和精细化的质量要求，正是在这种背景下，开发各种高效和便捷的微孔抛光技术便成为当下微纳制造业的迫切需求。

目前适合于微孔加工的方法主要有：机械钻孔、激光打孔、电火花加工和电解加工。但是，用机械钻孔的方法，在微孔的出口处会留下毛刺，这种毛刺会影响使用效果，用激光和电火花加工都会在微孔孔壁处留下再铸层，从而影响微孔的使用寿命，使得微孔的孔壁表面质量发生恶化。例如传统方法加工的汽车喷油嘴，粗糙度大，在压力室中有翻边毛刺，喷油嘴流量系数只有0.5~0.6。为了满足越来越严格的排放法规要求，柴油机要求喷油嘴流量系数在0．8以上，需要进一步提高其流量系数。

由于微孔尺寸小，用常规方法难以改善内壁粗糙度，而磨粒流加工方法正是在这种情况下应运而生。磨料流加工(AbrasiveFlow Machining，简称“AFM”)在国内也称为挤压珩磨，是在挤压珩磨机作用下，利用具有流动性的粘弹性半固状磨料对被加工零件表面进行往复运动，从而对零件的各种型腔和交叉孔径、边棱进行研磨抛光、倒圆角、去毛刺。

磨粒流是磨粒相对于被加工表面的挤压运动实现的，孔越小则抛光工艺越难以实现，所需要的挤压力越大，对液压系统与设备的要求越高，因而目前磨粒流工艺无法抛光孔径小于50微米的微孔。目前，磨粒流抛光技术在汽车喷嘴制造业得到广泛使用，但利用磨粒流抛光比汽车喷油嘴还小的微孔，例如50um的微小陶瓷孔（使用在金丝球焊机劈刀上），则存在一定困难。根据微管道流体阻力计算公式可知，孔径越小，使液体进入微孔的压力越大（压力与孔径的平方成反比）。因此，对于微孔，磨粒流如何高速的挤入孔道内便是需要解决的难题。如果借鉴常规磨粒流设备压力范围0.7MPa-22.4MPa，则50um孔洞的磨粒流抛光压力需要达到12.8MPa-411.1MPa，如果是抛光30um的孔则将达到31MPa-995MPa，如此大的入口压力，通过液压系统来实现已是非常困难，对液压元件和管路有极高的要求，而且在如此大的高压下，整个设备系统是极不安全的。为实现微孔的磨粒流抛光，必须要有稳定、安全和超高压的驱动压力。

发明内容

针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可提供局部高压对极小微孔进行抛光的磨粒流微孔抛光设备及其抛光工艺。

为了克服现有技术不足，本发明采用的技术方案是：一种磨粒流微孔抛光设备，其包括用于夹持工件并使工件中需要抛光的微孔实现定位的夹具、安装于夹具的基座板、设于基座板并与工件的微孔位置对应连通的通孔状的空化腔、盖于空化腔的与工件相对一侧的激光高透保护镜、可产生朝向所述空化腔的激光束的激光器、位于激光器与激光高透保护镜之间可将激光束聚焦于所述空化腔中的聚焦透镜、可将压力磨粒流体引入所述空化腔的磨料导引通道。

作为本发明磨粒流微孔抛光设备的技术方案的一种改进，所述磨料导引通道包括可将压力磨粒流体引入基座板的导入管、连通导入管与空化腔的注入槽。

作为本发明磨粒流微孔抛光设备的技术方案的一种改进，所述导入管设有单向阀。

作为本发明磨粒流微孔抛光设备的技术方案的一种改进，所述夹具与基座板相对一侧设有可接收经过微孔排出的磨粒流的回收储罐。

作为本发明磨粒流微孔抛光设备的技术方案的一种改进，所述磨粒流微孔抛光设备还设有可储存压力磨粒流体的供料储罐，导入管的引入口伸入供料储罐的磨粒流体液位以下，供料储罐的顶部连接压力气管。

作为本发明磨粒流微孔抛光设备的技术方案的一种改进，所述空化腔为锥状，其大头开口盖有所述激光高透保护镜，小头开口与微孔连通。

为了解决现有技术中无法对小于50微米的微孔进行抛光的缺陷，本发明采用的工艺技术方案是：一种磨粒流微孔抛光工艺，用于对金属或非金属硬脆材料微孔内表面进行抛光，所述磨粒流微孔抛光工艺使用权利要求1所述的磨粒流微孔抛光设备，包括以下步骤：

S1、将工件安装在夹具，并使工件中需要抛光的微孔与空化腔对应连通；