一種磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用夾具及其內(nèi)孔衍磨加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用夾具，其特征在于夾具包括由上驅(qū)動(dòng)活塞和下驅(qū)動(dòng)活塞分隔成上部磨料室、下部磨料室和中部工作區(qū)用于固定安裝磨料水噴嘴的中空腔室；中部工作區(qū)設(shè)有盤座，手動(dòng)壓套、開(kāi)口襯套和夾套，夾套下部?jī)?nèi)孔Ⅰ與磨料水噴嘴外徑間隙配合，工作時(shí)，上驅(qū)動(dòng)活塞和下驅(qū)動(dòng)活塞擠壓填充滿金剛石微粉磨料的中部工作區(qū)，手動(dòng)壓套壓住開(kāi)口襯套將磨料水噴嘴固定在夾具內(nèi)，金剛石微粉磨料加工磨削所述磨料水噴嘴的內(nèi)孔。本發(fā)明還公開(kāi)了加工該內(nèi)孔的方法。本發(fā)明采用專屬夾具將磨料水噴嘴夾持固定，并通過(guò)金剛石微粉磨料衍磨加工工藝，提高磨料水噴嘴內(nèi)孔光潔度，使磨料水噴嘴耐磨性好，延遲其使用壽命。
【專利說(shuō)明】
一種磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用夾具及其內(nèi)孔衍磨加工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于深小孔衍磨加工領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種切割用磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用夾具及其內(nèi)孔衍磨加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磨料水噴嘴是高壓磨料水射流設(shè)備的關(guān)鍵部件之一。它的切割性能和使用壽命對(duì)高壓磨料水射流的切割效率和經(jīng)濟(jì)效益影響很大。長(zhǎng)期以來(lái)高壓磨料水射流噴嘴一直困擾著我國(guó)的水射流界，至今為止，切割用磨料水噴嘴的設(shè)計(jì)及使用壽命仍未達(dá)到滿意的程度。磨料水噴嘴內(nèi)徑表面質(zhì)量對(duì)加工質(zhì)量和噴嘴使用壽命都有影響。
[0003]在磨料水射流切割過(guò)程中，噴嘴起著重要的作用。根據(jù)加工需要可以把高壓變成高速，這種轉(zhuǎn)換過(guò)程的效率和切割自身質(zhì)量倚賴于磨料水噴嘴深小孔的的設(shè)計(jì)。它的使用性能和使用壽命對(duì)高壓磨料水射流的切割效率、切割質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益影響很大。目前，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)所用的磨料水噴嘴主要是從國(guó)外進(jìn)口的。大多數(shù)磨料水射流切割加工中最常用的磨料水噴嘴直徑是0.7?1.2mm，長(zhǎng)度是55?75mm。進(jìn)口的磨料水噴嘴價(jià)格昂貴，根據(jù)牌子不同，典型的磨料水噴嘴，其價(jià)格在200到400美元。而從國(guó)外公開(kāi)資料顯示，只表明噴嘴的材質(zhì)為硬質(zhì)合金，但具體成分和噴嘴成型的加工過(guò)程從未提及。
[0004]在國(guó)內(nèi)對(duì)磨料水噴嘴的現(xiàn)有研究，如:中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)朇N102363285A公開(kāi)了一種磨料水射流切割噴頭裝置；中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)朇N1765582A公開(kāi)了一種高壓磨料水射流切割頭裝置及混合管；中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)朇N102225535A公開(kāi)了一種磨料水射流用準(zhǔn)矩形磨料水噴嘴；中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)朇N104070461公開(kāi)了一種磨料水射流切割噴嘴等等。但上述的研究主要集中在優(yōu)化磨料水噴嘴的結(jié)構(gòu);減少磨損;改進(jìn)安裝方法，防止射流堵塞等方面。
[0005]—般方法加工的磨料水噴嘴內(nèi)孔表面粗糙度達(dá)不到要求，如果再進(jìn)行拋光處理，使其達(dá)到鏡面那樣的光亮程度，則噴嘴表面質(zhì)量和使用壽命能實(shí)現(xiàn)較大幅度的提高。因?yàn)閲娮靸?nèi)孔直徑只有1.1mm，很難采用機(jī)械方法拋光。因此，對(duì)于如何改善磨料水噴嘴內(nèi)徑表面質(zhì)量成為目前亟待解決的問(wèn)題，如果噴嘴質(zhì)量差或耐磨性不夠，將引起射流質(zhì)量惡化，就有可能使射流設(shè)備的功率大部分都浪費(fèi)掉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)上述提出的磨料水噴嘴內(nèi)徑表面精度差的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用夾具及其內(nèi)孔衍磨加工方法。本發(fā)明主要利用擠壓衍磨加工的方式對(duì)磨料水噴嘴內(nèi)孔進(jìn)行精加工，加工后的磨料水噴嘴內(nèi)孔表面粗糙度值可達(dá)到0.2μπι左右。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0008]—種磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用夾具，其特征在于:所述夾具包括用于固定安裝所述磨料水噴嘴的中空腔室，所述中空腔室由上驅(qū)動(dòng)活塞和下驅(qū)動(dòng)活塞分隔成上部磨料室、下部磨料室和中部工作區(qū)；所述中部工作區(qū)設(shè)有夾緊且固定于所述中空腔室的側(cè)壁上的盤座，手動(dòng)壓套插入到夾套上開(kāi)口端且通過(guò)所述夾套的外沿凸起卡接固定在所述盤座的上部，所述夾套下部?jī)?nèi)孔I與所述磨料水噴嘴外徑間隙配合;所述手動(dòng)壓套與所述夾套之間還設(shè)有開(kāi)口襯套，所述開(kāi)口襯套的內(nèi)孔Π直徑大于所述磨料水噴嘴的外徑;工作時(shí)，所述上驅(qū)動(dòng)活塞和所述下驅(qū)動(dòng)活塞擠壓填充滿金剛石微粉磨料的所述中部工作區(qū)，所述手動(dòng)壓套壓住所述開(kāi)口襯套將所述磨料水噴嘴固定在所述夾具內(nèi)，所述金剛石微粉磨料加工磨削所述磨料水噴嘴的內(nèi)孔。
[0009]進(jìn)一步地，所述開(kāi)口襯套的內(nèi)孔Π同所述夾具中心軸同軸，所述開(kāi)口襯套的外側(cè)為自所述上部磨料室向所述下部磨料室方向延伸的錐面。
[0010]進(jìn)一步地，所述開(kāi)口襯套可與所述手動(dòng)壓套和所述夾套一起在所述盤座的孔中旋轉(zhuǎn)。
[0011]進(jìn)一步地，所述上驅(qū)動(dòng)活塞和所述下驅(qū)動(dòng)活塞由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，加工所用的擠壓力為 IMPa-3MPa。
[0012]進(jìn)一步地，所述金剛石微粉磨料的粒度范圍為W5-W7。
[0013]本發(fā)明還公開(kāi)了一種磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工方法，其特征在于包括如下步驟:
[0014]S1、通過(guò)上述的夾具將磨料水噴嘴夾持固定在所述夾具的中部工作區(qū)內(nèi)；
[0015]S2、向所述夾具的中部工作區(qū)內(nèi)注入金剛石微粉磨料，所述金剛石微粉磨料分別通過(guò)所述夾具的上部磨料室內(nèi)的上驅(qū)動(dòng)活塞和下部磨料室內(nèi)的下驅(qū)動(dòng)活塞擠壓固定在所述磨料水噴嘴內(nèi)部及周圍；
[0016]S3、啟動(dòng)所述上驅(qū)動(dòng)活塞和所述下驅(qū)動(dòng)活塞，帶動(dòng)所述金剛石微粉磨料上下運(yùn)動(dòng)，所述金剛石微粉磨料在所述磨料水噴嘴的內(nèi)孔中上下反復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)所述磨料水噴嘴的內(nèi)孔進(jìn)行拋光加工。
[0017]如圖2所示，磨料水噴嘴它是水射流技術(shù)應(yīng)用中獲得高能量利用率的關(guān)鍵部件之一，對(duì)射流質(zhì)量有明顯的影響。噴嘴內(nèi)孔直徑d較小，僅有1.1mm，噴嘴長(zhǎng)度L一般在55?75mm，噴嘴尾部為長(zhǎng)度為L(zhǎng)s的角度為α的擴(kuò)孔。使用時(shí)利用從噴嘴射出的具有很大動(dòng)能的射流，來(lái)進(jìn)行清洗、切割和破碎巖石等，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，如果噴嘴質(zhì)量差或耐磨性不夠，將引起射流質(zhì)量惡化，就有可能使射流設(shè)備的功率大部分都浪費(fèi)掉。如果噴嘴質(zhì)量差或耐磨性不夠，將引起射流質(zhì)量惡化，就有可能使射流設(shè)備的功率大部分都浪費(fèi)掉。磨料水噴嘴的作用主要有以下3個(gè):將磨料顆粒加速到接近水射流的速度;調(diào)整射流中的磨料顆粒使之方向一致;將磨料顆粒導(dǎo)引向工件。磨料水噴嘴內(nèi)徑表面質(zhì)量對(duì)加工質(zhì)量和噴嘴使用壽命都有影響。
[0018]本發(fā)明的主要內(nèi)容是通過(guò)特制的衍磨夾具，將磨料水噴嘴夾持，然后通過(guò)金剛石微粉磨料充斥其中，使磨料在內(nèi)孔內(nèi)移動(dòng)拋光，提高磨料水噴嘴內(nèi)孔光潔度，使磨料水噴嘴耐磨性好，延遲其使用壽命。
[0019]使用該噴嘴進(jìn)行加工的磨料水射流是經(jīng)濟(jì)有效的非傳統(tǒng)加工技術(shù)，它沒(méi)有熱、電和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，在工件內(nèi)不產(chǎn)生冶金、化學(xué)或物理特性的變化?？梢约庸こ鰞?yōu)質(zhì)高效具有特殊性能的新型工程陶瓷產(chǎn)品。使其廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空航天、國(guó)防工業(yè)、生物工程等領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021]圖1是本發(fā)明的夾具加工磨料水噴嘴內(nèi)孔的示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明的磨料水噴嘴示意圖。
[0023]圖中:1、上部磨料室2、上驅(qū)動(dòng)活塞3、手動(dòng)壓套4、夾套5、開(kāi)口襯套6、盤座7、磨料水噴嘴8、金剛石微粉磨料9、下驅(qū)動(dòng)活塞10、下部磨料室。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，一種磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用夾具，所述夾具包括用于用于固定安裝所述磨料水噴嘴7的中空腔室，所述中空腔室由上驅(qū)動(dòng)活塞2和下驅(qū)動(dòng)活塞9分隔成上部磨料室1、下部磨料室10和中部工作區(qū)；所述中部工作區(qū)設(shè)有夾緊且固定于所述中空腔室的側(cè)壁上的盤座6，手動(dòng)壓套3插入到夾套4上開(kāi)口端且通過(guò)所述夾套4的外沿凸起卡接固定在所述盤座6的上部，所述夾套4下部?jī)?nèi)孔I與所述磨料水噴嘴7外徑間隙配合;所述手動(dòng)壓套3與所述夾套4之間還設(shè)有開(kāi)口襯套5，所述開(kāi)口襯套5的內(nèi)孔Π直徑大于所述磨料水噴嘴7的外徑，所述開(kāi)口襯套5的內(nèi)孔Π同所述夾具中心軸同軸，所述開(kāi)口襯套5的外側(cè)為自所述上部磨料室I向所述下部磨料室10方向延伸的錐面。
[0025]使用時(shí)將磨料水噴嘴7放入夾套4的內(nèi)孔I中，夾套4的內(nèi)孔I與磨料水噴嘴7外徑為間隙配合。手動(dòng)壓套3未壓下時(shí)，開(kāi)口襯套5的內(nèi)孔Π直徑比磨料水噴嘴7外徑稍大。當(dāng)旋轉(zhuǎn)手動(dòng)壓套3，通過(guò)螺紋使手動(dòng)壓套3向下移動(dòng)，沿錐面接觸使開(kāi)口襯套5向中心收縮(因襯套上開(kāi)槽)，從而夾緊磨料水噴嘴7。夾緊磨料水噴嘴7后，開(kāi)口襯套5還可以與手動(dòng)壓套3和夾套4 一起在盤座6的孔中旋轉(zhuǎn)。所述上驅(qū)動(dòng)活塞2和所述下驅(qū)動(dòng)活塞9由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，所述上驅(qū)動(dòng)活塞2和所述下驅(qū)動(dòng)活塞9擠壓填充滿金剛石微粉磨料8的所述中部工作區(qū)，加工所用的擠壓力為lMPa-3MPa。所述金剛石微粉磨料8加工磨削所述磨料水噴嘴7的內(nèi)孔。所述金剛石微粉磨料8的粒度范圍為W5(4000目)-W7(3000目)。
[0026]本發(fā)明的夾具使金剛石微粉磨料8按規(guī)定路徑通過(guò)被加工表面，同時(shí)還起著安裝固定工件的作用，因此夾具結(jié)構(gòu)根據(jù)磨料水噴嘴7外部形狀、尺寸和加工要求設(shè)計(jì)制造。夾具材料是碳鋼，磨損后加以更換。
[0027]本發(fā)明的磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工方法，包括如下步驟:
[0028]S1、通過(guò)上述的夾具將磨料水噴嘴7夾持固定在所述夾具的中部工作區(qū)內(nèi)；
[0029]S2、向所述夾具的中部工作區(qū)內(nèi)注入金剛石微粉磨料8，所述金剛石微粉磨料8分別通過(guò)所述夾具的上部磨料室I內(nèi)的上驅(qū)動(dòng)活塞2和下部磨料室10內(nèi)的下驅(qū)動(dòng)活塞9擠壓固定在所述磨料水噴嘴7內(nèi)部及周圍；
[0030]S3、啟動(dòng)所述上驅(qū)動(dòng)活塞2和所述下驅(qū)動(dòng)活塞9，帶動(dòng)所述金剛石微粉磨料8上下運(yùn)動(dòng)，所述金剛石微粉磨料8在所述磨料水噴嘴7的內(nèi)孔中上下反復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)所述磨料水噴嘴7的內(nèi)孔進(jìn)行拋光加工。金剛石微粉磨料在內(nèi)孔內(nèi)移動(dòng)拋光，提高磨料水噴嘴內(nèi)孔光潔度，使磨料水噴嘴耐磨性好，延遲其使用壽命。
[0031]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用夾具，其特征在于:所述夾具包括用于固定安裝所述磨料水噴嘴(7)的中空腔室，所述中空腔室由上驅(qū)動(dòng)活塞(2)和下驅(qū)動(dòng)活塞(9)分隔成上部磨料室(1)、下部磨料室(10)和中部工作區(qū);所述中部工作區(qū)設(shè)有夾緊且固定于所述中空腔室的側(cè)壁上的盤座(6)，手動(dòng)壓套(3)插入到夾套(4)上開(kāi)口端且通過(guò)所述夾套(4)的外沿凸起卡接固定在所述盤座(6)的上部，所述夾套(4)下部?jī)?nèi)孔I與所述磨料水噴嘴(7)外徑間隙配合;所述手動(dòng)壓套(3)與所述夾套(4)之間還設(shè)有開(kāi)口襯套(5)，所述開(kāi)口襯套(5)的內(nèi)孔Π直徑大于所述磨料水噴嘴(7)的外徑;工作時(shí)，所述上驅(qū)動(dòng)活塞(2)和所述下驅(qū)動(dòng)活塞(9)擠壓填充滿金剛石微粉磨料(8)的所述中部工作區(qū)，所述手動(dòng)壓套(3)壓住所述開(kāi)口襯套(5)將所述磨料水噴嘴(7)固定在所述夾具內(nèi)，所述金剛石微粉磨料(8)加工磨削所述磨料水噴嘴(7)的內(nèi)孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用工具，其特征在于:所述開(kāi)口襯套(5)的內(nèi)孔Π同所述夾具中心軸同軸，所述開(kāi)口襯套(5)的外側(cè)為自所述上部磨料室(I)向所述下部磨料室(10)方向延伸的錐面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用工具，其特征在于:所述開(kāi)口襯套(5)可與所述手動(dòng)壓套(3)和所述夾套(4) 一起在所述盤座(6)的孔中旋轉(zhuǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用工具，其特征在于:所述上驅(qū)動(dòng)活塞(2)和所述下驅(qū)動(dòng)活塞(9)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，加工所用的擠壓力為lMPa-3MPa。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工用工具，其特征在于:所述金剛石微粉磨料(8)的粒度范圍為W5-W7。6.—種磨料水噴嘴的內(nèi)孔衍磨加工方法，其特征在于包括如下步驟: S1、通過(guò)如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的夾具將磨料水噴嘴(7)夾持固定在所述夾具的中部工作區(qū)內(nèi)； S2、向所述夾具的中部工作區(qū)內(nèi)注入金剛石微粉磨料(8)，所述金剛石微粉磨料(8)分別通過(guò)所述夾具的上部磨料室(I)內(nèi)的上驅(qū)動(dòng)活塞(2)和下部磨料室(10)內(nèi)的下驅(qū)動(dòng)活塞(9)擠壓固定在所述磨料水噴嘴(7)內(nèi)部及周圍； S3、啟動(dòng)所述上驅(qū)動(dòng)活塞(2)和所述下驅(qū)動(dòng)活塞(9)，帶動(dòng)所述金剛石微粉磨料(8)上下運(yùn)動(dòng)，所述金剛石微粉磨料(8)在所述磨料水噴嘴(7)的內(nèi)孔中上下反復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)所述磨料水噴嘴(7)的內(nèi)孔進(jìn)行拋光加工。
【文檔編號(hào)】B24B41/06GK105945709SQ201610272775
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】張鳳蓮, 朱靜, 閻曉琳, 廖青梅, 李嬌, 曹雪芝
【申請(qǐng)人】大連交通大學(xué)