一种超声振动辅助微通道射流加工装置，包括支架平台，所述支架平台上放置磨料搅拌箱，所述磨料搅拌箱的出口与磨料输送管连接，所述磨料输送端的端部连接喷嘴，其特征在于，所述磨料输送管上设有隔膜式计量泵和蓄能器，所述磨料输送管靠近所述喷嘴处设有第一超声振动装置。本发明专利技术提供一种在加工过程中，可以有效减少滞止区压力，控制磨料运动状态，高效加工高宽深比微通道的装置。
Ultrasonic vibration assisted microchannel jet machining device
An ultrasonic vibration assisted microchannel jet machining device includes a support platform on which an abrasive mixing tank is placed, the outlet of the abrasive mixing tank is connected with an abrasive conveying pipe, and the end of the abrasive conveying end is connected with a nozzle, which is characterized in that the abrasive conveying pipe is provided with a diaphragm metering pump and an accumulator, and the abrasive conveying pipe is arranged near the nozzle There is a first ultrasonic vibration device. The invention provides a device which can effectively reduce the stagnation area pressure, control the abrasive motion state, and efficiently process the microchannel with the aspect ratio.
【技术实现步骤摘要】
超声振动辅助微通道射流加工装置
本专利技术属于磨料水射流加工
，尤其是涉及一种可利用超声振动控制微通道射流加工的装置。
技术介绍
以微通道网络为结构特征的微流体技术是使用微流控芯片来控制和利用流体，实现在微米尺度上与微电子、光学、能源、生物医学等领域相结合的一种新兴技术，微流控芯片目前已经实现了商业化的生产，但其技术水平远不及“摩尔定律”所预测的半导体发展的速度其中阻碍微流体技术发展的主要瓶颈是制造加工和应用的问题。常用的微流控芯片以硅、石英、玻璃和陶瓷等硬脆材料为主，它们具有硬度高、脆性大、对加工热影响敏感等特性，这对其微细加工提出了更高的要求，因此，探索一种加工效率和质量高，通用性强，易于组织规模化生产的高宽深比微通道加工技术对推动微流体技术的发展有着重要的意义。微细磨料水射流加工技术具有无热影响区、加工力小、能量集中、加工效率高和可加工材料范围广等优点被逐渐用来对硬脆材料进行微细加工。过加工工艺参数的优化可以实现在硬脆材料上高效加工高宽深比微通道，同时由于以水为介质，加工之后的微通道表面更利于流体的流动，让微细磨料水射流成为微流控芯片中微通道加工的一种新方法。但是，随着磨粒直径、射流压力和射流束直径的减小，射流动能向磨粒动能转化的效率迅速降低，致使微细磨料水射流的加工能力受到很大的减弱，同时低压射流在工件表面形成的射流滞止区对磨粒运动的影响也越来越明显。因此，研究加工过程中如何减少压力滞止区带来的影响具有十分重要的科学意义和实用价值。
技术实现思路
为了解决在加工过程中静态滞止区对磨粒运动的影响，提高磨粒动能转化的效率，本专利技术提供一种在加工过程中，可以有效减少滞止区压力，控制磨料运动状态，高效加工高宽深比微通道的装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超声振动辅助微通道射流加工装置，包括支架平台，所述支架平台上放置磨料搅拌箱，所述磨料搅拌箱的出口与磨料输送管连接，所述磨料输送端的端部连接喷嘴，其特征在于，所述磨料输送管上设有隔膜式计量泵和蓄能器，所述磨料输送管靠近所述喷嘴处设有第一超声振动装置。进一步，所述磨料输送管上设有压力指示器。再进一步，所述喷嘴的前方设有用于固定工件的固定夹具，所述固定家具安装在第二超声振动装置上，所述第二超声振动装置位于加工平台上。更进一步，所述磨料搅拌箱内设有螺旋杆，所述螺旋杆的上端与搅拌电机的输出轴连接。本专利技术中，磨粒与水加入后，需时刻保持充分搅拌，隔膜式计量泵将磨料吸入，通过调节计量泵的量程，可以控制加工压力。同时，超声振动装置作用于外接软管上，软管内本来因为充分混合的而变得异常均匀的磨料，开始呈现出有序的运动，逐渐向中心移动，并且通过有效地调节超声振动的振幅与频率以及计量泵的量程，可以将绝大部分磨料控制在一定区域内，把绝大部分的能量聚集起来冲击在工件表面。此外，为了进一步提高加工效率，减少工件表面静态滞止区压力对射流的影响，在工件下安置了超声振动平台。通过超声振动平台的运作，可以有效地观察到在每一个超声振动周期内，工件表面的材料被有效去除。同时，可以通过调节蓝宝石喷嘴的加工角度配合超声振动，有效地抑制表面及亚表面裂纹的产生，改善工件表面质量。本专利技术的有益效果主要表现在：相对于现有的技术，通过微细磨料水射流与超声振动的结合，将水射流内的无序混乱运动的颗粒有效地控制在一定区域内，并且通过工件下的超声振动平台，将本会产生在工件表面，影响水射流加工工件的静态滞止区减小，极大地提高了加工效率。通过控制超声振动的振幅与频率，以及改变蓝宝石喷嘴的加工角度，可以寻找到一个最佳结合点，有效地抑制工件表面及亚表面裂纹的产生，很大程度上改善了工件表面质量，从而可以高精高效地加工高宽深比微通道。附图说明图1是超声振动辅助微通道射流加工装置示意图图中参数：1、搅拌电机2、螺旋杆3、磨料搅拌箱4、支架平台5、蓄能器6、压力指示器7、第一超声振动装置8、工件9、隔膜式计量泵10、固定夹具11、第二超声振动装置12、加工平台。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1，一种超声振动辅助微通道射流加工装置，包括支架平台4，所述支架平台4上放置磨料搅拌箱3，所述磨料搅拌箱3的出口与磨料输送管连接，所述磨料输送端的端部连接喷嘴，所述磨料输送管上设有隔膜式计量泵9和蓄能器5，所述磨料输送管靠近所述喷嘴处设有第一超声振动装置7。进一步，所述磨料输送管上设有压力指示器6。再进一步，所述喷嘴的前方设有用于固定工件8的固定夹10，所述固定夹具10安装在第二超声振动装置11上，所述第二超声振动装置11位于加工平台12上。更进一步，所述磨料搅拌箱3内设有螺旋杆2，所述螺旋杆2的上端与搅拌电机1的输出轴连接。本实施例中，为了保持蓝宝石喷嘴不至于堵塞，适量的磨粒与水加在磨料搅拌箱3内后，需要时刻保持搅拌电机1带动螺旋杆2的转动。磨料在磨料搅拌箱3内充分搅拌后，隔膜式计量泵9吸附隔膜形成真空，将磨料从搅拌箱内吸出，再通过推挤，将磨料进行加压，使其快速地通过管道。因为进行高效地高宽深通道加工，需要精准地控制磨料压力，在管道位置上安装了压力指示器6，通过压力指示器6的实时反馈，可以更加精准地控制磨料压力。而蓄能器5在这个过程中，可以有效地稳定磨料的压力，不至于出现压力起伏波动过大的情况，保证加工过程的稳定性。当磨料到达第一超声振动装置7的位置时，超声振动将原先混乱的磨粒快速地聚集在管道中间位置，大量的磨粒通过蓝宝石喷嘴冲出管道，撞击在工件8上。原先由于磨料撞击工件8反弹而形成的压力滞止区，此时由于第二超声振动装置11的加入，工件8表面的压力滞止区压力明显减小，因此磨料可以更加高效地撞击工件。因为超声振动存在的固有振动周期，工件表面的切向力与垂直撞击压力有一个较为明显变化，在这个过程中，工件8的表面质量得到了充分保证。上述超声振动辅助微通道射流加工装置可以实现在硬脆材料上高效加工高宽深比微通道，同时由于以水为介质，加工之后的微通道表面更利于流体的流动，让超声辅助微细磨料水射流成为微流控芯片中微通道加工的一种更加高效稳定的方法。相对于传统磨料水射流加工装置与方法，效率低、工件表面质量差、加工不稳定的问题。本装置提供的加工方案更具有现实的研究意义。由于加工效率和质量高，通用性强，易于组织规模化生产高宽深比微通道加工本装置对推动微流体技术的发展有着重要的意义。以上所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声振动辅助微通道射流加工装置，包括支架平台，所述支架平台上放置磨料搅拌箱，所述磨料搅拌箱的出口与磨料输送管连接，所述磨料输送端的端部连接喷嘴，其特征在于，所述磨料输送管上设有隔膜式计量泵和蓄能器，所述磨料输送管靠近所述喷嘴处设有第一超声振动装置。/n
【技术特征摘要】
1.一种超声振动辅助微通道射流加工装置，包括支架平台，所述支架平台上放置磨料搅拌箱，所述磨料搅拌箱的出口与磨料输送管连接，所述磨料输送端的端部连接喷嘴，其特征在于，所述磨料输送管上设有隔膜式计量泵和蓄能器，所述磨料输送管靠近所述喷嘴处设有第一超声振动装置。
2.如权利要求1所述的一种超声振动辅助微通道射流加工装置，其特征在于，所述磨料输送管上设有压力指示器...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐欢，成志超，秦世康，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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