【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造表面处理领域，涉及一种金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置。
技术介绍
1、金属增材制造零件在航空航天、生物医学、模具及热交换等领域应用广泛。然而，金属经过增材制造后表面几何精度和表面质量无法满足高性能零件的应用要求，仍需进行抛光处理。液体喷射抛光是一种无刀具磨损的柔性抛光工艺，利用液体射流束对工件表面进行纳米级抛光，可以无视工件表面的复杂几何形状，特别适合于复杂增材制造零件的精密加工。然而，传统液体射流束必需具备足够的射流压力和磨料粒度才能实现零件表面的完整性，不但抛光时间长，而且射流束不稳定，严重影响金属增材制造零件的表面质量和加工效率。
2、目前，液体喷射抛光技术主要借助超声、空化和电磁等多能场辅助手段进行强化。例如，天津大学公开的超声空化辅助射流抛光系统(cn201910362390.x)将超声波产生的空化泡聚焦于喷嘴进行磨料射流抛光，但是空化泡在射流系统内运动复杂，振荡周期极短，容易在射流系统内提前溃灭，从而未能起到强化磨料运动的作用。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所公开了一种磁射流抛光装置(cn202111507836.7)，利用电磁场控制磁性液体中的磁性颗粒进行定向射流抛光，但是磁性液体在供料系统循环中容易出现颗粒凝聚和沉降，从而降低了磨料利用率。在此基础上，太原理工大学公开了一种声磁耦合空化辅助液体喷射抛光装置(cn202010948099.3)，提出利用超声场和电磁场进行液体喷射抛光，以避免空化泡提前溃灭，提高超声空化辅助液体喷射的抛光效率，然而电磁场产生的磁场
技术实现思路
1、为克服上述相关技术中的缺陷，本专利技术提供一种金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，可以强化液体射流束的空化动能，保持射流束的稳定性，进而提高金属增材制造零件的表面质量和加工效率。
2、本专利技术提供的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置包括：液体喷射抛光单元、超声场聚焦单元和永磁场抑溃单元。其中，所述液体喷射抛光单元至少包括：抛光液发泡空间和喷嘴，所述抛光液发泡空间与供应抛光液的上级设备连通，所述喷嘴固定于所述抛光液发泡空间下方，且所述喷嘴与所述抛光液发泡空间连通。所述超声场聚焦单元至少包括超声波传导件，所述超声波传导件的部分结构设置于所述抛光液发泡空间中，所述超声波传导件被配置为：接收超声波，并传导至所述抛光液发泡空间内，使所述抛光液在超声波作用下空泡化。所述永磁场抑溃单元包括：第一永磁组和第二永磁组，所述第一永磁组设置于所述抛光液发泡空间外壁且位于所述超声波传导件下方，所述第一永磁组被配置为将所述超声波传导件周围的空泡化的所述抛光液向远离所述超声波传导件方向牵引；所述第二永磁组设置于所述抛光液发泡空间外壁且位于所述喷嘴上方；所述第二永磁组被配置为将所述抛光液发泡空间内的空泡化的所述抛光液向所述喷嘴方向牵引。
3、所述抛光液发泡空间包括：锥形壳体、振动架。其中，锥形壳体的上下两端开口，且下端开口直径小于上端开口直径，所述喷嘴固定于所述锥形壳体的下端开口内。振动架为阶梯状板件，所述振动架包括：上阶梯板和下阶梯板，所述上阶梯板固定于所述下阶梯板上方，且所述上阶梯板在所述下阶梯板上的正投影，位于所述下阶梯板的中部，所述振动架固定于所述锥形壳体的上端开口内，且所述振动架、锥形壳体之间形成的空间为所述抛光液发泡空间。
4、所述上阶梯板和下阶梯板之间通过倾斜面连接。所述超声波传导件与超声波发生器连接，所述超声波传导器包括：压电换能器和变幅杆。其中，多组所述压电换能器与所述超声波发生器连接。每组压电换能器与对应的所述变幅杆固定连接，且所述变幅杆贯穿所述倾斜面，所述变幅杆的下端面位于所述抛光液发泡空间内。
5、三组所述压电换能器和三个所述变幅杆一一对应连接。且自三个所述变幅杆的下端，以其轴向延伸后的交点位于所述抛光液发泡空间内，所述交点和三个所述变幅杆的上端点处于正四面体的顶点处。
6、所述第一永磁组包括多个第一永磁体，所述多个第一永磁体沿所述锥形壳体的外侧壁上部均匀布置；所述第二永磁组包括多个第二永磁体，所述多个第二永磁体沿所述锥形壳体的外侧壁下部均匀布置。
7、所述供应抛光液的上级设备包括：混合室、输送管路和真空泵；其中，所述混合室内设置有搅拌机构。输送管路一端与所述混合室连通，另一端与所述抛光液发泡空间连通。真空泵设置于所述输送管路上。
8、所述喷嘴下方还设置有工作台，工作台上端面为工作台面，所述工作台上部固定有载物台，所述工作台面下方设置有抛光液收集腔，所述抛光液收集腔贯穿所述工作台面与外界连通。
9、所述金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置还包括机械手臂，所述机械手臂末端与所述液体喷射抛光单元固定连接，所述机械手臂被配置为调整所述液体喷射抛光单元的喷嘴喷射抛光液的位置和方向。
10、所述搅拌机构包括：电机、主轴、从动齿轮；其中，所述主轴主体设置于所述混合室内，且与所述混合室的侧壁通过轴承连接，所述主轴与所述电机输出轴连接。所述主轴上固定有主动锥齿轮，所述从动齿轮为锥齿轮，所述从动齿轮与所述主动锥齿轮啮合，所述从动齿轮远离所述主轴的一侧设置有搅拌叶片，且所述从动齿轮和所述搅拌叶片之间通过中轴连接。
11、本专利技术的有益效果在于：
12、本专利技术采用多组压电换能器、变幅杆，可以将多路超声叠加并聚焦于喷嘴附近，可以实现对抛光液发泡空间内抛光液快速泡沫化，可以提高对金属增材的抛光效率。
13、本专利技术采用三个变幅杆，且按照正四面体的结构进行布置，再未改变压电换能器、变幅杆的机械结构和性能的前提下，超声场量可以提升1.225倍。
14、本专利技术采用上永磁体和下永磁体，其中，上永磁体可以将抛光液发泡空间上部泡沫化的抛光液向下牵引，如此不断拉扯，可以提升变幅杆附近的抛光液不断空泡化，同时避免空泡化溃灭；下永磁体牵引泡沫化抛光液向喷嘴方向运行，使得泡沫化的抛光液在喷嘴出口处不断挤压和溃灭，从而产生更高的空化射流能量，提高对工件表面的抛光效率。
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1.金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，所述抛光液发泡空间包括：
3.根据权利要求2所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，所述上阶梯板和下阶梯板之间通过倾斜面连接；
4.根据权利要求3所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，三组所述压电换能器和三个所述变幅杆一一对应连接；
5.根据权利要求2或3所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，所述第一永磁组包括多个第一永磁体，所述多个第一永磁体沿所述锥形壳体的外侧壁上部均匀布置；
6.根据权利要求1所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，所述供应抛光液的上级设备包括：
7.根据权利要求1所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，所述喷嘴下方还设置有工作台，工作台上端面为工作台面，所述工作台上部固定有载物台，所述工作台面下方设置
8.根据权利要求1所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，所述金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置还包括机械手臂，所述机械手臂末端与所述液体喷射抛光单元固定连接，所述机械手臂被配置为调整所述液体喷射抛光单元的喷嘴喷射抛光液的位置和方向。
9.根据权利要求6所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，所述搅拌机构包括：
...【技术特征摘要】
1.金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，所述抛光液发泡空间包括：
3.根据权利要求2所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，所述上阶梯板和下阶梯板之间通过倾斜面连接；
4.根据权利要求3所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，三组所述压电换能器和三个所述变幅杆一一对应连接；
5.根据权利要求2或3所述的金属增材制造零件声磁耦合场辅助液体喷射抛光装置，其特征在于，所述第一永磁组包括多个第一永磁体，所述多个第一永磁体沿所述锥形壳体的外侧壁上部均匀布置；
6.根据权利要求1所述的金属增材制造零件声磁耦...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭策，刘佳，刘嘉俊，廖骏毅，赵东元，钟汉青，付志成，贺扬，白宇，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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