專利名稱：微磨料氣射流加工用螺旋芯控制流束的噴嘴裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及微磨料噴射加工(MJAM)技術領域，特別是涉及微磨料氣射流加工用螺旋芯控制流束的噴嘴裝置。
背景技術：
在微磨料噴射加工技術領域，利用氣體介質混入氧化鋁、碳化硅、碳化硼、氧化鈰 和氧化鐵等微細磨料，形成二相流體占主導地位。其中噴射裝備中，噴嘴裝置是技術關鍵 之一。當被加壓到0. 1 0. SMPa的二相流體從噴嘴中噴出射向工件表面時，流束的形態， 包括發散程度、速度分布和壓強分布等，將直接影響材料去除效率，噴射精度和表面完整性 等。一般為了保證被噴射零件表面的形狀精度，希望射出的流束能夠聚集，而且流束內的速 度分布盡可能均勻一致，這樣可以使噴射的凹痕底部更平坦，而側壁更陡峭。然而流速的形 態直接受噴嘴的形狀控制，對此，人們相繼發明了直孔噴嘴、錐孔噴嘴、文丘里噴嘴和拉法 爾噴嘴等。使用直孔噴嘴和錐孔噴嘴時，當二相流氣體出口后因氣體分子的內能釋放，使得 流束發散；文丘里噴嘴和拉法爾噴嘴是一個出口逐漸擴張形噴嘴，它們充分利用了二相流 氣體內能向動能傳化的原理，能夠獲得超音速的噴射速度，但是獲得超音速的原理是使流 速向外發散，反而使流束內部的速度分布均勻性變差。荷蘭TU Delft大學提出了基于拉法 爾原理的流道可調型方形噴嘴，通過流道的適當調節可以使流束內部速度分布的均勻性得 到改善，但是無法解決圓孔噴嘴的流束控制問題，因此，發明一種新的控制流束的裝置非常 有實際意義。
發明內容
本發明要解決的技術問題，是依據壓縮氣體分子和混入的微粒子在螺旋運動過程 中的陀螺效應使其具有內聚作用的原理，提供一種可改善微磨料噴射加工時的流束形態， 改善微磨料加工零件的形狀和尺寸精度的微磨料氣射流加工用螺旋芯控制流束的噴嘴裝置。采用的技術方案是微磨料氣射流加工用螺旋芯控制流束的噴嘴裝置，包括噴嘴裝置體、噴嘴座、噴 嘴、螺旋芯、螺旋芯座、螺旋芯平衡彈簧、螺旋微調器及0型密封圈。所述的噴嘴套裝在噴嘴 座內，噴嘴座裝在噴嘴裝置體上，噴嘴座與噴嘴裝置體之間設有0型密封圈，并通過螺栓緊 固在一起，噴嘴與噴嘴座裝配后，其噴嘴的內孔與噴嘴座的安裝孔在同一個軸線上。螺旋芯 設在噴嘴內，螺旋芯以過盈配合裝在噴嘴座內的螺旋芯座上，螺旋微調器上套裝有0型密 封圈，螺旋微調器螺紋連接在噴嘴裝置體上端，螺旋微調器下端與螺旋芯座上端連接，螺旋 芯座下端套裝有螺旋芯平衡彈簧，螺旋芯平衡彈簧兩端分別抵頂在螺旋芯座和噴嘴座上， 使螺旋芯座上端始終作用在螺旋微調器的頂壓端上，旋動螺旋微調器可調節螺旋芯相對噴 嘴的位置。噴嘴裝置體上端設有兩個輸入壓縮空氣管接頭，兩個輸入壓縮空氣管接頭對稱 安裝在噴嘴裝置體上，并與螺旋微調器相對稱的兩個輸入氣體通道連接相通，使輸入的二相流氣體從兩側對稱地輸入噴嘴裝置體。上述的螺旋微調器為具有徑向密封好、螺距在0. 5-1. 5mm的細牙螺紋。上述的螺旋芯為螺旋角在45-75度的螺旋芯，螺旋芯為圓柱螺旋芯或錐臺螺旋芯 12或錐狀螺旋芯13，其下端面均允許有一錐端面。螺旋芯材料可為碳化鎢、陶瓷、硬質合金 耐磨材料。本發明通過螺旋芯的位置調整和芯子的螺旋溝作用，使混有微細磨料的二相流的 氣體分子和粒子產生陀螺運動效應，限制流束的外部擴散趨勢，并且使流束內噴射速度分 布利于材料的均勻去除，從而改善了微磨料加工零件的形狀和尺寸精度。
圖1是本發明的結構示意圖。圖2是圖1的A-A剖視圖。圖3是圓柱螺旋芯結構示意圖。圖4是錐臺螺旋芯結構示意圖。圖5是錐狀螺旋芯結構示意圖。
具體實施例方式微磨料氣射流加工用螺旋芯控制流束的噴嘴裝置，包括噴嘴裝置體3、噴嘴座2、 噴嘴1、螺旋芯11、螺旋芯座8、螺旋芯平衡彈簧10、螺旋微調器6及0型密封圈7、9。所述 的噴嘴長度為15mm，內孔為Φ 1mm，材料是硬質合金，噴嘴1套裝在噴嘴座2內，配合緊密， 保證沒有氣體泄露，噴嘴座2裝在噴嘴裝置體3上，噴嘴座2與噴嘴裝置體3之間設有0型 密封圈9，并通過螺栓緊固在一起，噴嘴1與噴嘴座2裝配后，其噴嘴1的內孔與噴嘴座2的 安裝孔在同一個軸線上。螺旋芯11設在噴嘴1內，螺旋芯11以過盈配合裝在噴嘴座2內 的螺旋芯座8上。所述螺旋芯11的螺旋角為60度，螺旋芯為圓柱螺旋芯，下端為錐端面， 采用硬質合金制作。螺旋微調器6為具有徑向密封好、螺距為Imm的細牙螺紋，螺旋微調器 6上套裝有0型密封圈7，螺旋微調器6螺紋連接在噴嘴裝置體3上端，螺紋微調器6下端 與螺旋芯座8上端連接，螺旋芯座8下端套裝有螺旋芯平衡彈簧10，螺旋芯平衡彈簧10兩 端分別抵頂在螺旋芯座8和噴嘴座2上，使螺旋芯座8上端始終作用在螺旋微調器6的頂 壓端上，旋動螺旋微調器6可調節螺旋芯11相對噴嘴1的位置。噴嘴裝置體3上端設有兩 個輸入壓縮空氣管接頭5，兩個輸入壓縮空氣管接頭5對稱安裝在噴嘴裝置體3上，并與螺 旋微調器6相對稱的兩個輸入氣體通道4連接相通，使輸入的二相流氣體從兩側對稱地輸 入噴嘴裝置體3，能夠均勻地匯流到噴嘴1的內孔中。工作原理該裝置將混有微細磨料的二相流的氣體通過兩個輸入氣體通道4匯入噴嘴裝置 體3，并從噴嘴1噴出。當氣體從噴嘴噴出時，通過螺旋微調器6調節螺旋芯11相對噴嘴1 的出口端的距離，以便適應不同輸入壓強和流量，保證流束內擴散達到最佳狀態。其螺旋芯 使二相流氣體向流束內部擴散的趨勢，使流束平直，內部速度分布均勻，從而改善了微磨料 加工零件的形狀和尺寸精度。
權利要求
微磨料氣射流加工用螺旋芯控制流束的噴嘴裝置，包括噴嘴裝置體(3)、噴嘴座(2)、噴嘴(1)、螺旋芯(11)、螺旋芯座(8)、螺旋芯平衡彈簧(10)、螺旋微調器(6)及O型密封圈(7)、(9)，其特征在于所述的噴嘴(1)套裝在噴嘴座(2)內，噴嘴座(2)裝在噴嘴裝置體(3)上，噴嘴座(2)與噴嘴裝置體(3)之間設有O型密封圈(9)，并通過螺栓緊固在一起，噴嘴(1)與噴嘴座(2)裝配后，其噴嘴(1)的內孔與噴嘴座(2)的安裝孔在同一個軸線上，螺旋芯(11)設在噴嘴(1)內，螺旋芯(11)以過盈配合裝在噴嘴座(2)內的螺旋芯座(8)上，螺旋微調器(6)上套裝有O型密封圈(7)，螺旋微調器(6)螺紋連接在噴嘴裝置體(3)上端，螺旋芯座(8)下端套裝有螺旋芯平衡彈簧(10)，螺旋芯平衡彈簧(10)兩端分別抵頂在螺旋芯座(8)和噴嘴座(2)上，使螺旋芯座(8)上端始終作用在螺旋微調器(6)的頂壓端上，旋動螺旋微調器(6)可調節螺旋芯(11)相對噴嘴(1)的位置，噴嘴裝置體(3)上端設有兩個輸入壓縮空氣管接頭(5)，兩個輸入壓縮空氣管接頭(5)對稱安裝在噴嘴裝置體(3)上，并與螺旋微調器(6)相對稱的兩個輸入氣體通道(4)連接相通，使輸入的二相流氣體從兩側對稱地輸入噴嘴裝置體(3)。
2.根據權利要求1所述的微磨料氣射流加工用螺旋芯控制流束的噴嘴裝置，其特征在 于所述的螺旋微調器(6)為具有徑向密封好、螺距在0. 5-1. 5mm的細牙螺紋。
3.根據權利要求1所述的微磨料氣射流加工用螺旋芯控制流束的噴嘴裝置，其特征在 于所述的螺旋芯(11)為螺旋角在45-75度的螺旋芯，螺旋芯為圓柱螺旋芯(11)或錐臺螺 旋芯(12)或錐狀螺旋芯(13)，其下端面均允許有一錐端面，螺旋芯材料可為碳化鎢、陶瓷、 硬質合金耐磨材料。
全文摘要
微磨料氣射流加工用螺旋芯控制流束的噴嘴裝置，包括噴嘴體、噴嘴座、噴嘴、螺旋芯、螺旋芯座、螺旋芯平衡彈簧、螺旋微調器。噴嘴套裝在噴嘴座內，噴嘴座裝在噴嘴裝置體上，螺旋芯連接噴嘴座內的螺旋芯座上，螺旋微調器螺紋連接在噴嘴裝置體上端，其下端與螺旋芯座上端連接，螺旋芯座下端的螺旋芯平衡彈簧使螺旋芯上端始終作用在螺旋微調器上。兩個輸入壓縮空氣接頭對稱安裝在噴嘴裝置體上，并與兩個輸入氣體通道連接相通。通過螺旋芯的位置調整和螺旋芯螺旋溝作用，使混有微細磨料的二相流氣體和磨料產生陀螺運動效應，限制流束的外部擴散趨勢，使流束內噴射速度分布均勻，有利零件被磨材料的均勻去除，改善了微磨料噴射加工的質量。
文檔編號B24C5/04GK101823237SQ20101015957
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月29日 優先權日2010年4月29日
發明者呂玉山, 王軍 申請人:沈陽理工大學