[发明专利]一种基于空化效应的气液固三相磨粒流平面抛光系统

摘要

本发明公开了一种基于空化效应的气液固三相磨粒流平面抛光系统，包括二自由度移动装置、气液固混合装置、旋转驱动装置、空化抛光工具、工件装夹装置、工件加工池、磨粒流循环装置、高压气体注入装置和控制台，空化抛光工具包括外约束块和内约束块，内约束块与外约束块共同形成入口大、出口小的环形窄缝流道，该环形窄缝流道通过外约束体上的内部流道与旋转主轴上的通孔相通。本发明利用结构空化原理，在空化抛光工具上设置环形窄缝流道，利用入口较大出口较小的流道设计实现了液体本身的结构空化，实现工件表面的高效材料去除率；通过空化抛光工具上圆角的设计实现液体二次空化，提高了流体抛光加工效率。

主权项

一种基于空化效应的气液固三相磨粒流平面抛光系统，其特征在于：包括二自由度移动装置(01)、气液固混合装置(02)、旋转驱动装置(03)、空化抛光工具(04)、工件装夹装置(05)、工件加工池(06)、磨粒流循环装置(07)、高压气体注入装置(08)和控制台(09)，所述旋转驱动装置(03)安装在二自由度移动装置(01)上，二自由度移动装置(01)运动时带动旋转驱动装置(03)在水平方向和竖直方向两个方向上做直线运动；所述气液固混合装置(02)安装在旋转驱动装置(03)的安装底座(0301)上，旋转驱动装置(03)的旋转端连接空化抛光工具(04)，所述工件装夹装置(05)固定在所述空化抛光工具(04)的下方，待加工工件(10)装夹在工件装夹装置(05)上；所述工件加工池(06)安装在所述工件装夹装置(05)下方，磨粒流循环装置(07)连接工件加工池(06)下方出口和气液固混合装置(02)的液固二相磨粒流入口(0201)，在磨粒流循环装置(07)、工件加工池(06)和气液固混合装置(02)之间形成液固二相磨粒流的内循环；所述高压气体注入装置(08)连接气液固混合装置(02)并向气液固混合装置(02)中注入高压气体，所述二自由度移动装置(01)、旋转驱动装置(03)、工件装夹装置(05)、磨粒流循环装置(07)和高压气体注入装置(08)均与控制台(09)连接，控制台(09)控制二自由度移动装置(01)、旋转驱动装置(03)、工件装夹装置(05)、磨粒流循环装置(07)和高压气体注入装置(08)的运动；所述二自由度移动装置(01)包括水平直线模组(0101)、驱动所述水平直线模组(0101)运动的水平伺服电机(0102)、竖直直线模组(0103)和驱动所述竖直直线模组(0103)运动的竖直伺服电机(0104)，所述竖直直线模组(0103)安装在所述水平直线模组(0101)的滑块上；所述气液固混合装置(02)上设置有液固二相磨粒流入口(0201)、高压气体入口(0202)和气液固三相磨粒流出口(0203)，磨粒流循环装置(07)通过磨粒流管道(0705)连接所述液固二相磨粒流入口(0201)，高压气体注入装置(08)通过高压气管(0806)连接所述高压气体入口(0202)，所述气液固三相磨粒流出口(0203)与旋转驱动装置(03)的旋转接头(0309)相连通；所述旋转驱动装置(03)包括安装底座(0301)、旋转伺服电机(0302)、旋转主轴(0303)、轴承(0304)、轴承座(0305)、主动同步带轮(0306)、从动同步带轮(0307)、同步带(0308)和旋转接头(0309)，所述安装底座(0301)固定在所述竖直直线模组(0103)的滑块上，所述旋转伺服电机(0302)固定安装底座(0301)上，气液固混合装置(02)固定在所述安装底座(0301)的上方，气液固混合装置(02)的气液固三相磨粒流出口(0203)通过旋转接头(0309)连接竖直设置的旋转主轴(0303)，所述旋转接头(0309)固定在安装底座(0301)上，所述旋转主轴(0303)通过轴承(0304)安装在固定于安装底座(0301)上的轴承座(0305)上；所述主动同步带轮(0306)安装在旋转伺服电机(0302)的电机轴(030201)上，所述从动同步带轮(0307)固定在旋转主轴(0303)上，所述主动同步带轮(0306)和从动同步带轮(0307)之间通过同步带(0308)连接，旋转伺服电机(0302)的运动时通过同步带(0308)带动所述旋转主轴(0303)转动；所述旋转主轴(0303)下部安装有有法兰(0300301)，旋转主轴(0303)内部设置有上下贯穿并用作气液固三相磨粒流流道的通孔(0300302)；所述空化抛光工具(04)包括外约束块(0401)和内约束块(0402)，所述外约束块(0401)的上端与旋转主轴(0303)下端的法兰(0300301)固定连接，外约束块(0401)的底部设置有内陷的内锥形流道约束面，内陷的内锥形流道约束面底部设置有中心螺纹孔；所述内约束块(0402)上端设置有与外约束块(0401)上的中心螺纹孔相配合的中心螺杆，内约束块(0402)在中心螺杆的周围设置有外锥形流道约束面，内约束块(0402)与外约束块(0401)通过中心螺杆和中心螺纹孔配合连接时外约束块(0401)上的内锥形流道约束面和内约束块(0402)上的外锥形流道约束面共同形成入口大、出口小的环形窄缝流道(0403)，该环形窄缝流道(0403)通过外约束体上的内部流道与旋转主轴(0303)上的通孔(0300302)相通。