專利名稱：微磨料氣射流加工用錐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錐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，形成二相流體的加工是占主導地位的。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。荷蘭的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在釋放時分子的內能向動能轉化 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錐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錐芯控制流束的噴嘴裝置，包括噴嘴裝置體、噴嘴座、噴嘴、 錐芯、錐芯座、錐芯平衡彈簧、錐芯微調器及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。錐芯設在噴嘴內， 錐芯以過盈配合裝在噴嘴座內的錐芯座上，錐芯微調器上套裝有0型密封圈，錐芯微調器 螺紋連接在噴嘴裝置體上端，錐芯微調器下端與錐芯座上端連接，錐芯座下端套裝有錐芯 平衡彈簧，錐芯平衡彈簧兩端分別抵頂在錐芯座和噴嘴座上，使錐芯座上端始終作用在錐 芯微調器的頂壓端上，旋動錐芯微調器可調節錐芯相對噴嘴的位置。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，并與錐芯 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。
上述的錐微調器為具有徑向密封好、螺距在0. 5-1. 5mm的細牙螺紋。上述的錐芯為錐角在5-30度的錐芯，錐芯為尖角的錐芯或小端面的錐芯。錐芯材 料可為碳化鎢、陶瓷、硬質合金耐磨材料。本發明的噴嘴裝置是在噴嘴孔內部附加一個位置可調的錐狀芯子，形成一個環狀 氣流通道，環狀通道沿軸向逐漸擴張。通過一個錐芯位置調節器和芯子位置調節平衡彈簧 作用，調整芯子位置使噴嘴內環狀通道的流動的氣 體分子發生向內擴散效應，從而降低了 流束的向外發散效應，改善了流束分布狀態，并且使流速內噴射速度分布更均勻，提高了氣 射流加工材料去除的均勻性，改善了微磨料噴射加工的質量。
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是尖角的錐芯結構示意圖。圖4是有小端面的錐芯結構示意圖。
具體實施例方式微磨料氣射流加工用錐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、錐芯11、錐芯座8、錐芯平衡彈簧10、錐芯微調器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。錐芯11設在噴嘴1內，錐芯11以過盈配合裝在噴嘴座2內的錐芯座8上。 所述錐芯11的錐角為25度，錐芯為尖角錐芯，采用硬質合金制作。錐芯微調器6為具有徑 向密封好、螺距為Imm的細牙螺紋，錐芯微調器6上套裝有0型密封圈7，錐芯微調器6螺 紋連接在噴嘴裝置體3上端，錐芯微調器6下端與錐芯座8上端連接，錐芯座8下端套裝有 錐芯平衡彈簧10，錐芯平衡彈簧10兩端分別抵頂在錐芯座8和噴嘴座2上，使錐芯座8上 端始終作用在錐芯微調器6的頂壓端上，旋動錐芯微調器6可調節錐芯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，并與錐芯微調器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，通過錐芯微調器6調節錐芯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。其錐芯使二 相流氣體從噴嘴圓柱內孔與錐芯之間形成環的環狀流道噴射出時，環狀流道的截面積逐漸 加大，氣體的內能轉化成動能，使流束向中心區域擴散，減小了流束向外擴散，改善流束的 流束，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錐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)、錐芯(11)、錐芯座(8)、錐芯平衡彈簧(10)、錐芯微調器(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，錐芯(11)設在噴嘴(1)內，錐芯(11)以過盈配合裝在噴嘴座(2)內的錐芯座(8)上，錐芯微調器(6)上套裝有O型密封圈(7)，錐芯微調器(6)螺紋連接在噴嘴裝置體(3)上端，錐芯座(8)下端套裝有錐芯平衡彈簧(10)，錐芯平衡彈簧(10)兩端分別抵頂在錐芯座(8)和噴嘴座(2)上，使錐芯座(8)上端始終作用在錐芯微調器(6)的頂壓端上，旋動錐芯微調器(6)可調節錐芯(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，并與錐芯微調器(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錐芯控制流束的噴嘴裝置，其特征在于 所述的錐芯微調器(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錐芯控制流束的噴嘴裝置，其特征在于 所述的錐芯(11)為錐角在5-30度的錐芯，錐芯為尖角錐芯(11)或小端面的錐芯(12)錐 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錐芯控制流束的噴嘴裝置，包括噴嘴體、噴嘴座、噴嘴、錐芯、錐芯座、錐芯平衡彈簧、錐芯微調器。噴嘴套裝在噴嘴座內，噴嘴座裝在噴嘴裝置體上，錐芯連接噴嘴座內的錐芯座上，錐芯微調器螺紋連接在噴嘴裝置體上端，其下端與錐芯座上端連接，錐芯座下端的錐芯平衡彈簧使錐芯座上端始終作用在錐芯微調器上。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。通過錐芯的位置調整，使混有微細磨料的二相流氣體向流束內部擴散，減小了向外擴散趨勢，使流束平直，內部速度分布均勻，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B24C5/04GK101823238SQ201010159578
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, 趙廣坡 申請人:沈陽理工大學