[发明专利]一种低温氮气冷却聚焦磨料气射流加工机床

说明书

一种低温氮气冷却聚焦磨料气射流加工机床，它包括：冷却射流发生部分、聚焦加工部分、磨料气射流发生部分、磨料回收部分和控制器部分；其中冷却射流发生部分和聚焦加工部分为主体部分，磨料气射流发生部分、磨料回收部分和控制器部分为现存技术用于完善机床功能。本发明在已有低温辅助磨料气射流加工技术的基础上加以改进，在实现冷却的同时对磨料气射流进行聚焦，改善了磨料发散问题，提高了通道深宽比，减轻了微细加工时对掩膜的依赖，并有效解决了低温下磨料黏结造成的喷嘴堵塞问题，同时对相关的关键加工参数及其取值给出了参考。

技术领域

本发明涉及一种磨料气射流加工设备，具体地说是一种低温氮气冷却聚焦磨料气射流加工机床。

背景技术

低温磨料气射流加工是近十余年产生的新型加工方法，其克服了常温下磨料气射流在加工弹塑性材料时磨料嵌入、材料去除率极低的难题，是对磨料气射流加工应用领域的一种拓展。

但是该技术仍处于研究阶段，也存在一些问题，例如低温下磨料易堵塞喷嘴、通道深宽比不理想、微细加工依赖掩膜等问题，但是利用聚焦可以避免低温气体和磨料从同一喷嘴喷出，从而一定程度上改善了磨粒受水汽黏结造成的喷嘴堵塞，同时可以有效提高通道深宽比、减小磨料发散，基于此，设计了一种低温氮气冷却聚焦磨料气射流加工机床。

发明内容

本发明的目的是针对提高弹塑性材料的加工效果的需要，设计一种具有冷却、聚焦的主要功能，且具有防喷嘴堵塞、磨料自动回收等辅助功能的，适用于高分子材料等弹塑性材料加工的低温氮气冷却聚焦磨料气射流加工机床。

本发明的技术方案是：

一种低温氮气冷却聚焦磨料气射流加工机床，其特征是它包括：

一冷却射流发生部分：该冷却射流发生部分主要包括储气罐3、自增压式液氮罐6、液氮安全阀7、流量控制器8、泄压阀9、气化储气罐11、压力调节器12和数字压力计13，液氮安全阀7一端与自增压式液氮罐6相连，另一端通过液氮液位监测装置10与气化储气罐11的一端相连，储气罐3的一个出气端通过流量控制器8与气化储气罐11相连，所述的泄压阀9安装在气化储气罐11上，自增压式液氮罐6中的液氮通过液氮安全阀7流入气化储气罐11，在气化储气罐11中气化成低温氮气再流入与气化储气罐11相连的两个压力调节器12的进气口，每个压力调节器12的出气端分别连接两个数字压力计13，数字压力计13的另一端连接聚焦射流喷嘴17，到达聚焦射流喷嘴17的低温氮气形成两股稳定的聚焦冷却射流；

一聚焦加工部分：该聚焦加工部分主要包括数控工作平台15、加工室14、磨料射流喷嘴16、聚焦射流喷嘴17、喷嘴固定盘18和线性滑轨19，数控工作平台15、磨料射流喷嘴16和聚焦射流喷嘴17均安装在加工室14中的喷嘴固定盘18上，工件固定在数控工作平台15的工作台上，磨料射流喷嘴16与喷砂机20相连，聚焦射流喷嘴17由气化储气罐11供气，磨料射流喷嘴16固定在线性滑轨19上，聚焦射流喷嘴17能在性线滑轨19上移动并定位，通过控制聚焦射流喷嘴17在线性滑轨19上的位置从而控制聚焦及加工距离；从聚焦射流喷嘴17中射出的低温氮气能对磨料射流喷嘴16中射出的磨料射流进行冷却和聚焦，以实现对数控工作平台15上工件的高效加工；

一磨料气射流发生部分：该磨料气射流发生部分主要包括空压机1、空气干燥机2、储气罐3和喷砂机20，空压机1产生的压力空气进入空气干燥机2干燥后送入储气罐3，储气罐3一路供喷砂机20使用，喷砂机将干燥的空气与磨料混合后送入聚焦射流喷嘴17中用于产生稳定、均匀的磨料射流，储气罐3的另一路通过管道与流量控制器8要连，通过流量控制器8的控制输入到气化储气罐11以控制氮气的气化速度和温度；

一磨料回收部分：该磨料回收部分主要包括吸尘器4和收集漏斗5，用于回收磨料和改善工作环境；收集漏斗5安装在加工室14的下部，用于在加工室14打开时收集加工后的磨料和切屑，收集漏斗5的下部通过管道与吸尘器4相连；