一種用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴的制作方法
【專利摘要】用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，包括長條狀的本體和本體上開設(shè)的射流束通道，射流束通道貫穿本體的兩平行端面，由進(jìn)液口、出液口及進(jìn)液口與出液口之間的匯聚段組成，所述進(jìn)液口是由位于兩端的兩條半徑相同的半圓形弧線及分別與兩條半圓形弧線相切的兩條平行直線圍成的腰形口，所述匯聚段為射流束通道的內(nèi)壁，該內(nèi)壁的左壁和右壁為向出液口收縮的半圓錐臺形凹面，該內(nèi)壁的前壁和后壁分別由一個垂直于本體端面的等腰梯形面和兩個向出液口收縮的三角形斜面組成，所述等腰梯形面的上底大于下底，且上底位于進(jìn)液口上，下底位于出液口上，兩個三角形斜面分別位于等腰梯形面的兩側(cè)，并分別與形成所述左壁和右壁的向出液口收縮的半圓錐臺形凹面相接。
【專利說明】—種用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)元件加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴。
【背景技術(shù)】
[0002]高功率激光系統(tǒng)對光學(xué)元件表面加工質(zhì)量要求很高，光學(xué)元件表面的瑕疵，加工殘余誤差和亞表面損傷都會對元件的損傷閾值產(chǎn)生明顯的影響。當(dāng)激光入射到光學(xué)元件上尖銳的突起或凹坑邊緣時會發(fā)生強(qiáng)烈的散射，從而損傷元件。如果散射發(fā)生在光學(xué)元件的表面破壞層或亞表面損傷層時，由于表面破壞層和亞表面損傷層的強(qiáng)度較低，更易造成破壞，損傷元件。因而對光學(xué)元件的高頻誤差以及表面破壞層和亞表面損傷層的去除很有必要性。
[0003]相比磁射流拋光和磁流變等拋光方式，磨料水射流拋光技術(shù)由于不會改變材料的力學(xué)和物理性能及不產(chǎn)生磨料硬、熱損傷，且成本低等優(yōu)點(diǎn)，更多的用來對多種材料進(jìn)行高頻誤差以及表面破壞層和亞表面損傷層處理。
[0004]現(xiàn)有噴嘴通常為圓形噴嘴，但圓形噴嘴由于噴口較小，沖擊范圍有限，單噴口的加工效率較低。雖可通過增加磨料水射流系統(tǒng)壓強(qiáng)來提高去除效率和加工效率，但由于磨料粒子對被加工光學(xué)兀件沖擊加劇,沖擊后的被加工光學(xué)兀件表面粗糙度會增大,表面質(zhì)量會變得更差。
[0005]宋孝宗公開了一種矩形狹縫噴嘴(宋孝宗.納米顆粒膠體射流拋光機(jī)理及試驗(yàn)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.)，相比圓形噴嘴能在一定程度上提高單噴嘴的射流加工效率，但矩形狹縫噴嘴出口中部所對應(yīng)的光學(xué)元件上的材料去除量較小，而其出口兩端對應(yīng)的光學(xué)元件上的材料去除量較大，此缺陷會給光學(xué)加工中的路徑規(guī)劃帶來極大不便，因而整體加工效率仍然得不到提高，甚至?xí)档汀?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，在保證拋光質(zhì)量的同時提高對光學(xué)元件的高頻誤差、表面破壞層和亞表面損傷層去除的加工效率。
[0007]本發(fā)明所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，包括外形為長條狀的本體和本體上開設(shè)的射流束通道，射流束通道貫穿本體的兩平行端面，由進(jìn)液口、出液口及進(jìn)液口與出液口之間的匯聚段組成，所述進(jìn)液口是由位于兩端的兩條半徑相同的半圓形弧線及分別與兩條半圓形弧線相切的兩條平行直線圍成的腰形口，所述匯聚段為射流束通道的內(nèi)壁，該內(nèi)壁的左壁和右壁為向出液口收縮的半圓錐臺形凹面，該內(nèi)壁的前壁和后壁分別由一個垂直于本體端面的等腰梯形面和兩個向出液口收縮的三角形斜面組成，所述等腰梯形面的上底大于下底，且上底位于進(jìn)液口上，下底位于出液口上，兩個向出液口收縮的三角形斜面分別位于等腰梯形面的兩側(cè)，并分別與形成所述左壁和右壁的向出液口收縮的半圓錐臺形凹面相接。
[0008]上述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，圍成進(jìn)液口的兩條半圓形弧線的圓心之間的距離L為5?20mm,半徑R為0.4?1mm。
[0009]上述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，形成所述左壁和右壁的半圓錐形凹面的收縮角α相同，均為10°?20°。
[0010]上述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，形成所述前壁和后壁的向出液口收縮的三角形斜面與本體端面的交線均為斜線，所述斜線與所述等腰梯形面下底之間的夾角β為
5。?20°。
[0011]上述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，其本體兩平行端面之間的距離(即噴嘴的高度)h為0.8?1.5mm,其本體的壁厚為0.5?1.5mm。
[0012]本發(fā)明所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴與射流(液體磨料)供料系統(tǒng)的連接有多種方式，可通過專用夾具連接，也可自帶連接件。
[0013]本發(fā)明所述射流噴嘴可由模具鑄造后再經(jīng)機(jī)床精加工而成。使用時將噴嘴與射流供料系統(tǒng)相連接，磨料通過進(jìn)液口進(jìn)入?yún)R聚段，匯聚段使磨料向出液口的中部匯聚，經(jīng)過匯聚后的射磨料從出液口噴出，實(shí)現(xiàn)對光學(xué)元件的拋光。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0015]1、由于本發(fā)明所述噴嘴的進(jìn)液口為腰形口，匯聚段使磨料射流向出液口中部匯聚，因而克服了現(xiàn)有圓形噴嘴和矩形狹縫噴嘴存在的不足，不僅增大了磨料射流的沖擊和剪切區(qū)域，而且均衡了噴嘴兩端對應(yīng)的光學(xué)元件上和中間部位對應(yīng)的光學(xué)元件上的材料去除量，因而對光學(xué)元件表面的拋光均勻，加工效率明顯提高。
[0016]2、本發(fā)明所述噴嘴結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述第一種射流噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1俯視圖；
[0019]圖3為圖1仰視圖；
[0020]圖4為圖1的左視圖；
[0021 ]圖5為圖2的B-B剖視圖；
[0022]圖6為圖1中射流噴嘴的進(jìn)液口形狀不意圖；
[0023]圖7為圖1中射流噴嘴的出液口形狀示意圖；
[0024]圖8為圖1中射流噴嘴與連接件的組合示意圖；
[0025]圖9為圖8的俯視圖；
[0026]圖10為本發(fā)明所述第二種射流噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖11為圖10的俯視圖
[0028]圖12為圖10仰視圖；
[0029]圖13為圖10的左視圖；
[0030]圖14為圖11的B-B剖視圖。
[0031 ]圖中，I一本體，2—射流束通道，3—進(jìn)液口，4一出液口，5—左壁，6—右壁，7—前壁，7-1—等腰梯形面，7-2—三角形斜面，8—后壁，9一連接件。【具體實(shí)施方式】
[0032]下面通過【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴作進(jìn)一步說明。
[0033]實(shí)施例1
[0034]本實(shí)施例中所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖1?5示，包括外形為長條狀的本體I和本體上開設(shè)的射流束通道2，射流束通道2貫穿本體的兩平行端面，由進(jìn)液口 3、出液口 4及進(jìn)液口與出液口之間的匯聚段組成，本體兩平行端面之間的距離h為1mm。所述進(jìn)液口 3的形狀如圖6所示，是由位于兩端的兩條半徑相同的半圓形弧線及分別與兩條半圓形弧線相切的兩條平行直線圍成的腰形口，兩條半圓形弧線的圓心之間的距離L為IOmm,半徑R為0.75mm。由匯聚段結(jié)構(gòu)所形成的出液口 4的形狀如圖7所示。所述匯聚段為射流束通道2的內(nèi)壁，該內(nèi)壁的左壁5和右壁6為向出液口收縮的半圓錐臺形凹面，兩半圓錐臺形凹面的收縮角α均為15° (見圖1、圖2)。該內(nèi)壁的前壁7和后壁8分別由一個垂直于本體端面的等腰梯形面7-1和兩個向出液口收縮的三角形斜面7-2組成，組成前壁和后壁的向出液口收縮的三角形斜面與本體端面的交線均為斜線，所述斜線與所述等腰梯形面下底之間的夾角β均為15° ;所述等腰梯形面的上底大于下底，且上底位于進(jìn)液口上，下底位于出液口上；兩個向出液口收縮的三角形斜面分別位于等腰梯形面的兩側(cè)，并分別與形成所述左壁和右壁的向出液口收縮的半圓錐臺形凹面相接(見圖1、圖2)。
[0035]本實(shí)施例中，射流噴嘴的外壁與內(nèi)壁平行(見圖1、圖5)，壁厚為0.8mm。
[0036]本實(shí)施例中，射流噴嘴與射流(液體磨料)供料系統(tǒng)的連接件9為圓形管狀體，射流噴嘴整體鑄造在圓形管狀體的底部，所述圓形管狀體上設(shè)置有與射流供料系統(tǒng)上的連接端相匹配的螺紋，如圖8、圖9所示。
[0037]實(shí)施例2
[0038]本實(shí)施例中所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖10?14所示，與實(shí)施例I的不同之處在于本體兩平行端面之間的距離h為0.8mm ;所述進(jìn)液口 3的兩條半圓形弧線的圓心之間的距離L為5mm,半徑R為0.4mm ;所述左壁5和右壁6的半圓錐臺形凹面的收縮角α均為10° ;組成前壁和后壁的向出液口收縮的三角形斜面與本體端面的交線均為斜線，所述斜線與所述等腰梯形面下底之間的夾角β均為20° ;噴嘴本體外壁均垂直于本體的兩平行端面。
[0039]實(shí)施例3
[0040]本實(shí)施例中所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴的形狀和構(gòu)造如圖1?7所示。與實(shí)施例1的不同之處在于本體兩平行端面之間的距離h為1.5mm ;所述進(jìn)液口 3的兩條半圓形弧線的圓心之間的距離L為20mm,半徑R為Imm ;所述左壁5和右壁6的半圓錐臺形凹面的收縮角α均為20° ;組成前壁和后壁的向出液口收縮的三角形斜面與本體端面的交線均為斜線，所述斜線與所述等腰梯形面下底之間的夾角β均為5°。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，包括外形為長條狀的本體(I)和本體上開設(shè)的射流束通道(2)，射流束通道貫穿本體的兩平行端面，由進(jìn)液口(3)、出液口(4)及進(jìn)液口與出液口之間的匯聚段組成，其特征在于所述進(jìn)液口(3)是由位于兩端的兩條半徑相同的半圓形弧線及分別與兩條半圓形弧線相切的兩條平行直線圍成的腰形口，所述匯聚段為射流束通道(2)的內(nèi)壁，該內(nèi)壁的左壁(5)和右壁(6)為向出液口收縮的半圓錐臺形凹面，該內(nèi)壁的前壁(7)和后壁(8)分別由一個垂直于本體端面的等腰梯形面(7-1)和兩個向出液口收縮的三角形斜面(7-2)組成，所述等腰梯形面的上底大于下底，且上底位于進(jìn)液口上，下底位于出液口上，兩個向出液口收縮的三角形斜面分別位于等腰梯形面的兩側(cè)，并分別與形成所述左壁和右壁的向出液口收縮的半圓錐臺形凹面相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，其特征在于圍成進(jìn)液口(3)的兩條半圓形弧線的圓心之間的距離(L)為5?20mm,半徑(R)為0.4?1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，其特征在于形成所述左壁(5)和右壁(6)的半圓錐臺形凹面的收縮角(α )相同，均為10°?20°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，其特征在于形成所述前壁(7)和后壁(8)的向出液口收縮的三角形斜面與本體端面的交線均為斜線，所述斜線與所述等腰梯形面下底之間的夾角(β)相同，均為5°?20°。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，其特征在于形成所述前壁(7)和后壁(8)的向出液口收縮的三角形斜面與本體端面的交線均為斜線，所述斜線與所述等腰梯形面下底之間的夾角(β)相同，均為5°?20°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，其特征在于所述本體兩平行端面之間的距離(h)為0.8?1.5 mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，其特征在于所述本體兩平行端面之間的距離(h)為0.8?1.5 mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，其特征在于所述本體兩平行端面之間的距離(h)為0.8?1.5 mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于光學(xué)元件加工的射流噴嘴，其特征在于所述本體兩平行端面之間的距離(h)為0.8?1.5 mm。
【文檔編號】B05B1/26GK103817026SQ201410037800
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】張蓉竹, 李秀龍, 徐清蘭, 萬勇建, 施春燕, 羅銀川, 張楊 申請人:四川大學(xué), 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所