一种抛光装置的制作方法

本发明属于零件精密加工，具体涉及一种抛光装置。

背景技术：

1、具有内流道结构的零件在航空航天、船舶、核、汽车、模具等工业领域有着广泛的应用，特别是与流体动力系统相关的、口径小于或等于3mm，长径比>50:1且具有小转弯的内流道结构的零部件，常用于对气体和液体的流体输运、交换或施加液压力等功能，如航空/航天/船舶/汽车各类发动机燃油喷嘴、热交换器、液压组件、油路控制节流器等。

2、这种口径小于或等于3mm，长径比>50:1且具有小转弯的内流道结构的零部件，常使用精密机加工、飞秒/水导/长脉冲激光加工、电火花加工及增材制造(3d打印)等进行加工。然而，精密机加工的内流道会产生毛刺、拐点尖角或接刀台阶等问题；飞秒激光加工的内流道表面会产生粘附的残渣颗粒和表面“台阶”效应；水导/长脉冲激光及电火花加工的内流道表面会产生重熔层；增材制造(3d打印)会在零件内流道表面产生半烧结或粘结的粉末颗粒以及表面“台阶”效应；机加工毛刺、飞秒激光加工内流道粘附烧结颗粒、增材制造内流道表面粘结粉末等都会影响零件的使用性能和安全性：当内流道中通入的流体与表层高速摩擦造成毛刺、粘附残渣颗粒或粘结粉末脱落时会成为多余物而随流体到处扩散，或堵塞油路或引起机械磨损故障，从而造成重大安全事故；粗糙度大的内表面在长期使用过程中易成为疲劳裂纹源，若是高温油路系统还易导致积碳现象发生；机加工流道表面的刀纹、拐点尖角或接刀台阶，飞秒激光及增材制造加工内流道表面的“台阶”现象等都会导致流体运动过程产生湍流、涡流和流体沿程阻力急剧增加，甚至造成流体失控，产生振动而降低零件使用寿命。粗糙表面也会使流体中产生大量空化气泡影响燃烧和液力，甚至产生空化腐蚀；对于一些特定材质的零件(如单晶叶片)内流道，因重熔层表面易出现微裂纹而导致零件过早失效，因而要求减少重熔层厚度或不允许出现重熔层。

3、综上所述，通过精密机加工、飞秒/水导/长脉冲激光加工、电火花加工、增材制造(3d打印)等技术加工流体动力零部件内流道表面时，会带来毛刺、粘结粉末和烧结颗粒等残留物、粗糙表面及重熔层等不利问题，需要采用一定的表面光整技术消除这些不利影响后才能满足产品的性能要求。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种抛光装置。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供一种抛光装置，包括：介质存储容器、超声震动模块、第一导流管、第二导流管、收集容器；其中，所述介质存储容器内存储有震动能传输介质；所述收集容器位于所述介质存储容器内，所述收集容器内部用于容纳具有内流道的工件，以及存储从所述内流道的输出口流出的水基两相流抛光介质；所述第一导流管穿过所述介质存储容器和所述收集容器的外壁后与所述内流道的输入口连接，以使所述第一导流管内的水基两相流抛光介质流入所述内流道中对所述内流道进行抛光；所述第二导流管穿过所述介质存储容器的外壁后与所述收集容器的输出口连通，以将所述收集容器内的水基两相流抛光介质排出；所述超声震动模块设于所述介质存储容器上，用于沿所述内流道的周向为所述内流道提供多个方向的震动场，以使得所述水基两相流抛光介质在所述流道内产生多个方向的运动。

3、在一些实施例中，所述内流道为口径小于或等于3mm，长径比大于50:1，且具有小转弯结构的内流道。

4、在一些实施例中，所述超声震动模块包括：多个超声波子模块，所述多个超声波子模块沿所述内流道的周向均匀设置在所述介质存储容器上。

5、在一些实施例中，所述超声子模块包括：超声波发射器，用于将工频交流电能转化为声波信号；声波换能器，用于改变所述声波信号的振幅和能量密度；伸入所述震动能传输介质中的变幅杆，用于放大所述声波的能量，并通过所述震动能传输介质将所述声波能量传递至位于所述工件的内流道中的水基两相流抛光介质。

6、在一些实施例中，所述超声震动模块中包括超声波发射器，在所述收集容器的壁厚为0.3cm的情况下，当所述内流道的平均壁厚在0.1cm～0.5cm范围内时，所述超声波发射器的发射频率范围处于10khz～45khz，以及所述超声波发射器的发射功率密度处于20w/cm2～100w/cm2范围内；当所述内流道的平均壁厚在0.5cm～1.0cm范围内时，所述超声波发射器的发射频率范围处于10khz～20khz，以及所述超声波发射器的发射功率密度处于100w/cm2～200w/cm2范围内；当所述内流道的平均壁厚在1.0cm～1.5cm范围内时，所述超声波发射器的发射频率范围处于10khz～18khz，以及所述超声波发射器的发射功率密度处于200w/cm2～350w/cm2范围内。

7、在一些实施例中，所述超声震动模块中包括超声波发射器，其中，在所述水基两相流抛光介质的粘度小于500cp时，所述超声波发射器的发射功率密度处于50w/cm2～220w/cm2范围内；在所述水基两相流抛光介质的粘度处于500cp～1000cp内的情况下，所述超声波发射器的发射功率密度处于220w/cm2～280w/cm2范围内；在所述水基两相流抛光介质的粘度处于1000cp～1500cp内的情况下，所述超声波发射器的发射功率密度大于280w/cm2。

8、在一些实施例中，所述超声震动模块中包括超声波发射器，其中，在所述水基两相流抛光介质的驱动压力大于1mpa时，所述超声波发射器的发射功率密度大于250w/cm2；在所述水基两相流抛光介质的驱动压力小于或等于1mpa时，所述超声波发射器的发射功率密度小于或等于280w/cm2。

9、在一些实施例中，所述抛光装置还包括：工装夹具；其中，所述工装夹具位于所述收集容器内，用于固定夹持所述工件，并且所述工装夹具内设有通道，所述工装夹具与所述第一导流管连接，以使所述第一导流管内的水基两相流抛光介质经所述通道、所述内流道的输入口，流入所述内流道中对所述内流道进行抛光。

10、在一些实施例中，内流道的抛光装置，其特征在于，所述震动能传输介质为液体介质。

11、在一些实施例中，所述介质存储容器上设有多个凹槽，所述多个凹槽用于容纳所述超声波发射器和所述声波换能器，并将所述超声波发射器和所述声波换能器与所述震动能传输介质隔离，其中，一个凹槽对应一个超声波子模块。

12、本发明具有如下有益技术效果：针对通过精密机加工、飞秒/水导/长脉冲激光加工、电火花加工、增材制造(3d打印)等技术加工流体动力零部件内流道表面时，会带来毛刺、粘结粉末和烧结颗粒等残留物、粗糙表面及重熔层等不利问题，本发明提供了一种抛光装置，所述装置通过在使用水基两相流对具有小转弯的内流道进行抛光的同时，叠加超声震动模块以产生多个不同方向的震动复合场，使得内流道中的水基两相流介质均匀受到声波能量的传递和作用，从而对内流道各个区域的均匀抛光，确保内流道的迎风面和背风面的粗糙度差异极小，甚至一致，避免内流道的小转弯区域的迎风面和背风面抛光差异大甚至变形破损，具有加工高效、不损伤基体组织、无热影响区，抛光表面质量高，尺寸控制高等众多技术优点，是一种无粉尘、低噪音、无化学污染的绿色低碳环保技术。

13、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。