超聲振動輔助流化微細磨料供給裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及特種加工技術(shù)，尤其是應(yīng)用于磨料水射流加工系統(tǒng)的超聲振動輔助流化微細磨料供給裝置。由氣源、調(diào)壓閥、變頻控制電路、高頻開關(guān)閥、超聲發(fā)生器和振動料倉組成；振動料倉上設(shè)置料倉進氣口和料倉出料口，氣源通過輸氣管與調(diào)壓閥相連接，調(diào)壓閥的出口通過輸氣管與高頻開關(guān)閥相連接，變頻控制電路與高頻開關(guān)閥的電路相連接，高頻開關(guān)閥的出氣口與振動料倉進氣口相連接，振動料倉與超聲發(fā)生器相連接，振動料倉出料口與磨料水射流切割頭混合腔相連接。本發(fā)明有效的改善了現(xiàn)有磨料供給裝置供料量不均勻、易堵塞的缺陷，同時還可以實現(xiàn)磨料流量的精密調(diào)節(jié)。因而極大的提高了微細磨料水射流加工工藝的加工質(zhì)量，具有重要的推廣應(yīng)用價值。
【專利說明】超聲振動輔助流化微細磨料供給裝置
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及特種加工技術(shù)，尤其是應(yīng)用于磨料水射流加工系統(tǒng)的超聲振動輔助流化微細磨料供給裝置。
二、【背景技術(shù)】
[0002]磨料水射流加工是一項出現(xiàn)較晚的加工技術(shù)。具有作用力小、無熱效應(yīng)、清潔等優(yōu)點。其優(yōu)越的技術(shù)特性決定了其加工材料的范圍非常大，特別適合加工各種熱敏、壓敏、脆性、多層、復(fù)合、超硬材料，如硬質(zhì)合金、金屬、硅酸鹽玻璃、陶瓷、大理石、纖維復(fù)合材料等。根據(jù)水與磨料的混合方式不同，可將該技術(shù)分為前混合磨料水射流和后混合磨料水射流兩種。在前混合方式中，磨料先和水均勻混合成磨料漿體，然后經(jīng)噴嘴噴射形成射流；而在后混合方式中，水射流在混合腔中與磨料進行混合形成磨料水射流。相比較而言，前混合方式混合效果好，所需的壓力低，但裝置復(fù)雜，噴嘴磨損嚴重；后混合方式效果稍差，但噴嘴磨損較小，目前得到廣泛應(yīng)用。微磨料水射流技術(shù)是在傳統(tǒng)磨料水射流技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種全新的微型加工技術(shù)。微磨料水射流加工中，使用的壓力較低，磨料尺寸更小，含量更低，切割速度和切割深度都比常規(guī)磨料水射流低，故特別適合對微小零件進行精密加工。
[0003]磨料水射流加工系統(tǒng)主要由系統(tǒng)增壓部分、磨料供給裝置、噴射系統(tǒng)、運動控制部分及收集過濾系統(tǒng)等組成。傳統(tǒng)后混合式磨料水射流通常是利用高速水射流流動所產(chǎn)生的負壓以及磨料自重直接將磨料引入混合腔，通過高速水射流對固體磨料粒子的加速、混合并經(jīng)聚焦管噴出形成高能磨料水射流。目前，后混合磨料水射流加工系統(tǒng)使用的供料裝置通常采用低壓氣源連接磨料料倉進行連續(xù)氣力輸送，閥控開、閉式控制，磨料吸入不均勻、磨料流量無法精確控制；另一方面，在微磨料水射流中一般采用微米級的磨料粒子，很容易吸附空氣中的水分，增大了粘性阻力，容易在切割頭混合腔中造成阻塞，從而直接影響了該加工方式的加工性能和加工質(zhì)量。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有的磨料水射流磨料供給裝置存在以下缺陷:
[0005]1、磨料供給量較大且不均勻，適合較大粒徑磨料的供給且無法實現(xiàn)供料量的精確調(diào)節(jié)；
[0006]2、料倉中的磨料呈積聚狀態(tài)，由于磨料水射流加工的工作環(huán)境較為潮濕，磨料更加容易團聚，從而影響其正常排出，且易于在供料管路及磨料射流切割頭混合腔中造成阻塞。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有磨料水射流加工系統(tǒng)中的磨料供給裝置在工作運行中供料不均勻、易堵塞的缺陷，提供一種超聲振動輔助流化微細磨料供給裝置。
[0008]本發(fā)明連接在磨料水射流加工系統(tǒng)，其技術(shù)方案為由氣源、調(diào)壓閥、變頻控制電路、高頻開關(guān)閥、超聲發(fā)生器和振動料倉組成；振動料倉上設(shè)置料倉進氣口和料倉出料口，氣源通過輸氣管與調(diào)壓閥相連接，調(diào)壓閥的出口通過輸氣管與高頻開關(guān)閥相連接，變頻控制電路與高頻開關(guān)閥的電路相連接，高頻開關(guān)閥的出氣口與振動料倉進氣口相連接，振動料倉與超聲發(fā)生器相連接，振動料倉出料口與磨料水射流切割頭混合腔相連接。
[0009]振動料倉由超聲換能器、篩網(wǎng)、孔板和料倉流化室構(gòu)成；料倉流化室上方設(shè)置料倉出料口，料倉流化室下方安裝孔板及篩網(wǎng)并與超聲換能器相連接，篩網(wǎng)下方設(shè)置料倉進氣口 ；超聲換能器的電極與超聲發(fā)生器的電極相連接，料倉進氣口通過管路與高頻開關(guān)閥的出氣口相連接，料倉出料口通過供料管與磨料水射流切割頭混合腔相連接。
[0010]工作時，由氣源、調(diào)壓閥、高頻開關(guān)閥及變頻控制電路組成的可變頻脈沖氣流產(chǎn)生裝置，形成可控壓力、頻率的脈沖氣流，通過輸氣管從底部經(jīng)過篩網(wǎng)和孔板通入振動料倉。通過超聲發(fā)生器將工頻交流電轉(zhuǎn)化為超聲頻電信號，輸入超聲換能器，再由換能器將電震蕩轉(zhuǎn)化為高頻機械振動，使磨料在機械激振和脈沖氣流的雙重作用下發(fā)生流化，從出料口均勻穩(wěn)定地排出。流化狀態(tài)的磨料在負壓作用下通過供料管道供入水射流切割頭混合腔。通過調(diào)整氣源的壓力以及高頻開關(guān)閥的頻率可以實現(xiàn)對不同種類磨料進行磨料流量的調(diào)節(jié)；還可以通過調(diào)整超聲發(fā)生器的輸出功率，使超聲換能器的振幅發(fā)生改變，間接控制磨料在料倉上方流化室中的流化狀態(tài)，從而進行磨料流量的微調(diào)，使供料量均勻，有效的解決了磨料堵塞的問題。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，有效的改善了現(xiàn)有磨料供給裝置供料量不均勻、易堵塞的缺陷，同時還可以實現(xiàn)磨料流量的精密調(diào)節(jié)。因而極大的提高了微細磨料水射流加工工藝的加工質(zhì)量，具有重要的推廣應(yīng)用價值。
四、【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明中振動料倉的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖標記:
[0015]1、供料管2、振動料倉2-1、超聲換能器2-1-1、超聲換能器電極a 2_1_2、超聲換能器電極b 2-2、料倉進氣口 2-3、篩網(wǎng)2-4、孔板2_5、料倉流化室2_6、料倉出料口 3、高頻開關(guān)閥4、變頻控制電路5、調(diào)壓閥6、氣源7、超聲發(fā)生器7-1、超聲發(fā)生器電極a 7_2、超聲發(fā)生器電極b。
五、【具體實施方式】
[0016]結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的實施過程，如圖1、圖2所示。
[0017]本發(fā)明連接在磨料水射流加工系統(tǒng)，由氣源6、調(diào)壓閥5、變頻控制電路4、高頻開關(guān)閥3、超聲發(fā)生器7和振動料倉2組成；振動料倉2上設(shè)置料倉進氣口 2-2和料倉出料口2-6，氣源6通過輸氣管與調(diào)壓閥5相連接，調(diào)壓閥5的出口通過氣管與高頻開關(guān)閥3相連接，變頻控制電路4與高頻開關(guān)閥3的電路相相連，高頻開關(guān)閥3的出氣口與料倉進氣口2-2相連接，振動料倉2與超聲發(fā)生器7相連接，料倉出料口 2-6與磨料水射流切割頭混合腔相連接。
[0018]振動料倉2由超聲換能器2-1、篩網(wǎng)2-3、孔板2_4和料倉流化室2_5構(gòu)成；料倉流化室2-5上方設(shè)置料倉出料口 2-6，料倉流化室2-5下方安裝孔板2-4及篩網(wǎng)2_3并與超聲換能器2-1相連接，篩網(wǎng)2-3下方設(shè)置料倉進氣口 2-2 ;超聲換能器2-1的超聲換能器電極a2-l-l和超聲換能器電極b2-l-2，與超聲發(fā)生器的超聲發(fā)生器電極a7_l及超聲發(fā)生器電極b7-2相連接；料倉進氣口 2-2通過管路與高頻開關(guān)閥3的出氣口相連接，料倉出料口2-6通過供料管I與磨料水射流切割頭混合腔連接。
[0019]本發(fā)明的具體運行過程為，工作時由低壓氣源6提供穩(wěn)定連續(xù)的氣流，由調(diào)壓閥5進行壓力調(diào)節(jié)(調(diào)節(jié)范圍為0.1MPa-0.7MPa)，再經(jīng)過高頻開關(guān)閥3形成一定頻率的脈沖氣流，其頻率調(diào)節(jié)范圍為2-120次/分鐘，由變頻控制電路4進行調(diào)節(jié)并通入振動料倉進氣口2-2。氣流在料倉底部向上通過篩網(wǎng)2-3及孔板2-4，使其上積聚的微細磨料在料倉的流化室2-5內(nèi)發(fā)生流化并從出料口 2-6供出。篩網(wǎng)2-3和孔板2-4能夠防止漏料，同時還可以起到使氣流更加均勻地通入料倉流化室2-5的作用。當(dāng)開啟超聲發(fā)生器7時，高頻(20KHz)超聲電振蕩信號通過線路傳入超聲換能器2-1，并由之轉(zhuǎn)換為超聲頻機械振動，使振動料倉2激振，從而促進料倉流化室2-5內(nèi)微細磨料流化。在工作時，可以通過調(diào)壓閥5和高頻開關(guān)閥3調(diào)節(jié)輸入料倉流化室2-5氣流的壓力及脈沖頻率，從而控制磨料輸出流量。另外，超聲換能器2-1的輸出功率可以在O-1OOOw的范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，從而改變超聲換能器2-1的振幅，控制振動料倉2的激振，影響流化室中磨料的流化狀態(tài)，對磨料流量進行精密調(diào)節(jié)。
[0020]本發(fā)明應(yīng)用于水噴嘴直徑0.2mm,混合管直徑0.5mm的磨料水射流加工系統(tǒng)時，對400目-3000目的磨料可實現(xiàn)范圍50mg/s-1000mg/s的流量精密調(diào)節(jié)。對硬脆材料進行的精密拋光試驗可以得到表面粗糙度為Ra0.2微米的表面。
【權(quán)利要求】
1.超聲振動輔助流化微細磨料供給裝置，連接在磨料水射流加工系統(tǒng)，其特征為由氣源、調(diào)壓閥、變頻控制電路、高頻開關(guān)閥、超聲發(fā)生器和振動料倉組成；振動料倉上設(shè)置料倉進氣口和料倉出料口，氣源通過輸氣管與調(diào)壓閥相連接，調(diào)壓閥的出口通過輸氣管與高頻開關(guān)閥相連接，變頻控制電路與聞頻開關(guān)閥的電路相連接，聞頻開關(guān)閥的出氣口與振動料倉進氣口相連接，振動料倉與超聲發(fā)生器相連接，振動料倉出料口與磨料水射流切割頭混合腔相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動輔助流化微細磨料供給裝置，其特征為所述的振動料倉由超聲換能器、篩網(wǎng)、孔板和料倉流化室構(gòu)成；料倉流化室上方設(shè)置料倉出料口，料倉流化室下方安裝孔板及篩網(wǎng)并與超聲換能器相連接，篩網(wǎng)下方設(shè)置料倉進氣口 ；超聲換能器的電極與超聲發(fā)生器的電極相連接，料倉進氣口通過管路與高頻開關(guān)閥的出氣口相連接，料倉出料口通過供料管與磨料水射流切割頭混合腔相連接。
【文檔編號】B24C7/00GK103831733SQ201410059697
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】黃傳真, 呂哲, 朱洪濤, 王軍, 劉含蓮, 姚鵬, 劉增文, 侯榮國 申請人:山東大學(xué)