[发明专利]一种空化辅助铣削加工装置及方法

说明书

本发明公开一种空化辅助铣削加工装置及方法，铣刀内部设有主流道、辅气流道、辅纳米磨粒悬浊液流道和风琴管型分流道，蓄水池中的高压水射流经高压输水管线涌入主流道中，同时压缩空气经辅气流道涌入主流道中，纳米磨粒悬浊液经纳米磨粒悬浊液流道涌入主流道中，高压水射流、压缩空气和纳米磨粒这三种物质的混合液以高速射流的形式从风琴管型分流道喷射而出，与外流场水体发生剪切作用，产生空化气泡，空化气泡在铣削表面发生溃灭，产生的高速微射流和冲击波作用于已铣削表面，依靠纳米磨粒的微切削作用，对已铣削表面去毛刺和强化；将空化融合在铣削加工过程中，无需对工件进行单独的去毛刺工序，使被加工表面拥有更好的表面质量。

技术领域

本发明属于机械加工领域，涉及铣削加工，具体是采用空化辅助铣削加工的装置及其加工方法。

背景技术

现代精密仪器应用广泛，对零部件表面质量提出了更高的要求，在对工件的铣削加工过程中通常因切削条件的影响，铣削工件的边缘等部位常会出现毛刺，所以就需要依靠后续工艺加以去除，这就极大地降低了加工效率，因此有必要在铣削加工的同时能够去除毛刺。另一方面，精密部件的表面在运行过程中常受到外力的作用，为降低部件表面因外力的影响而产生变形并减少裂纹的发展，需要对精密部件表面进行强化处理以提高部件的表面压缩残余应力。目前，常用的表面强化工艺主要为机械喷丸，该技术是利用弹丸的冲击作用从而在工件表面引入残余应力，虽然能将工件表面得到强化，但是其表面光洁度与平整度会下降，因此，仍然无法满足现代高端精密部件的要求。

近年来，空化技术逐步被引入表面处理工艺中，例如中国发明专利公开号为CN110004279B的文献中公开了一种容积交变式微孔内表面空化强化装置及加工方法，其利用容积交变的原理产生空化，然后利用空化气泡破裂产生的能量强化已加工的通孔内壁。但这种方法仅适用于对已经加工的孔内壁进行强化，属于是加工之后的表面处理，显然无法应用到在铣削加工的同时完成表面的强化和去毛刺的过程中。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种空化辅助铣削加工装置及其加工方法，能够在铣削加工的同时完成表面的强化和去毛刺，保证表面光洁度与平整度。

本发明所述的一种空化辅助铣削加工装置采用的技术方案是：其包括旋转的铣刀，铣刀内部设有主流道、辅气流道、辅纳米磨粒悬浊液流道和风琴管型分流道，主流道的进口端在铣刀的刀柄后端，沿铣刀中心轴直至铣刀的刀齿段，主流道的旁侧开有辅气流道和纳米磨粒悬浊液流道，辅气流道和纳米磨粒悬浊液流道的进口端在刀柄后端、出口端均穿过主流道的侧壁与主流道内部连通；主流道的前端分别经至少两个风琴管型分流道与外部连通；工件固定装夹在储液箱的底部且浸没在水中，主流道的进口通过一条高压输水管线连通蓄水池，辅气流道的进口端通过一条输气管线连接空压机，纳米磨粒悬浊液流道的进口端通过一条悬浊液管线连通悬浊液池。

本发明提供的一种空化辅助铣削加工装置的加工方法采用的技术方案是具有以下步骤：

步骤A：铣刀旋转对工件的待加工孔进行铣削，待加工孔中具外流场水体，蓄水池中的高压水射流经高压输水管线涌入主流道中，同时压缩空气经辅气流道涌入主流道中，纳米磨粒悬浊液经纳米磨粒悬浊液流道涌入主流道中；

步骤B：高压水射流、压缩空气和纳米磨粒这三种物质的混合液以高速射流的形式从风琴管型分流道喷射而出，与外流场水体发生剪切作用，产生空化气泡；

步骤C：空化气泡在铣削表面发生溃灭，产生的高速微射流和冲击波作用于已铣削表面，依靠纳米磨粒的微切削作用，对已铣削表面去毛刺和强化。

相较于现有技术，本发明采用上述技术方案后具有以下有益效果：

1.本发明可以在铣削加工的同时对工件进行空化强化和去毛刺的工作，与铣削工艺同时进行，因此加工效率高，并且无需对工件进行单独的去毛刺工序。