專利名稱：磨料漿體射流微孔噴嘴內(nèi)流道加工設(shè)備及實(shí)時(shí)流量檢測(cè)和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磨料漿體射流微孔噴嘴內(nèi)流道加工設(shè)備及實(shí)時(shí)流量檢測(cè)和控制方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，流體流過微孔噴嘴的應(yīng)用是非常廣泛的，比如在內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射 系統(tǒng)中，利用高壓使燃油由噴油器體的微孔噴嘴噴射來使燃油霧化；在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，冷卻 系統(tǒng)通過微孔噴嘴噴射冷卻氣體來冷卻系統(tǒng)；在高精度的軸承系統(tǒng)中，利用微孔噴嘴噴射潤(rùn) 滑劑來潤(rùn)滑軸承等等。在諸如此類的應(yīng)用中，微孔噴嘴流量的控制非常重要，流量誤差的微 小差異都會(huì)影響產(chǎn)品的整體性能。
在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)微孔噴嘴的孔徑不變時(shí)其流量越大性能越好，所以需要提高微孔噴嘴 的流速系數(shù)。通過孔口倒角去除內(nèi)孔毛刺與附著物提高流速系數(shù)以提高其流量。但是微孔噴 嘴孔徑極小在lmm以下，利用常規(guī)的倒角去毛刺等技術(shù)手段很難達(dá)到以上目的。例如內(nèi)燃機(jī) 噴油系統(tǒng)，噴油系統(tǒng)噴孔流量是內(nèi)燃機(jī)噴射性能的重要技術(shù)指標(biāo)之一，它對(duì)內(nèi)燃機(jī)機(jī)的動(dòng)力 性、經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)有直接的影響。在噴孔的加工中，為了滿足噴孔流量而增大噴孔孔徑的 方法是不可取的，這樣會(huì)使油耗增加、排放惡化。所以保證額定流量的前提下應(yīng)盡量縮小噴孔 孔徑,這對(duì)內(nèi)燃機(jī)的工作更有利。
另一方面，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中在同一系統(tǒng)中使用多個(gè)微孔噴嘴時(shí)，要求不同微孔噴嘴有相同流 量，如果不同微孔噴嘴的流量誤差對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能有巨大影響。例如多缸柴油機(jī)，不同缸 所用噴油器的噴嘴流量誤差對(duì)柴油機(jī)工作效率、燃油燃燒率及碳排放量有著重要影響。減小 同一系統(tǒng)中不同微孔噴嘴間的流量誤差，可以有效地提高各缸工作的同步性和燃油燃燒效率， 減少各缸連桿對(duì)柴油機(jī)曲軸的沖擊，減小振動(dòng)，提高整機(jī)性能。
目前微孔噴嘴加工中，在對(duì)微孔噴嘴進(jìn)行研磨的同時(shí)又可以監(jiān)測(cè)其流量，以便最終提高 微孔噴嘴流速系數(shù)，控制其流量精度的技術(shù)有
l.電化學(xué)方法該方法在實(shí)施時(shí)利用液壓缸把液體擠入微孔噴嘴，把微孔噴嘴工件當(dāng)陽 極或者陰極，電解液當(dāng)作另一極，利用電火花加工孔或者對(duì)孔進(jìn)行電鍍，來改變孔的實(shí)時(shí)流 量，通過測(cè)量液壓缸活塞桿在加工時(shí)的軸向位移來測(cè)量微孔的實(shí)時(shí)流量，當(dāng)流量達(dá)到預(yù)定值 時(shí)停止加工。具體詳細(xì)實(shí)施見美國(guó)專利4995947。
該方法通過電解可以提高微孔噴嘴的流速系數(shù)，通過電鍍可以降低其流速系數(shù)，既可以對(duì)初始流量比預(yù)定值小的孔進(jìn)行加工而且還可以對(duì)初始流量比預(yù)定值大的孔進(jìn)行加工。對(duì)于 硬度較大的材料和不導(dǎo)電的材料都可以進(jìn)行加工，而且可以控制孔的形狀。但是由于電化學(xué) 方法本身固有的缺陷，對(duì)孔邊緣的加工量難以一致。在加工中電解液的濃度隨著加工的進(jìn)行 不斷變化，使得加工速度難以控制。通過測(cè)量液壓缸活塞桿的位移來換算微孔流量，由于活 塞慣性、活塞與缸體間的摩擦、位移傳感器的誤差等因素的存在，流量測(cè)量的誤差較大。
2. 美國(guó)擠壓研磨公司的擠壓研磨技術(shù)。成膠體狀的研磨劑在高壓作用下進(jìn)入微孔后流出， 通過表面磨削去除噴孔邊角與毛刺。加工過程中，擠壓研磨介質(zhì)能隨被加工工件的形狀自然 取向，相當(dāng)于隨加工面變化的流體砂輪,對(duì)加工表面進(jìn)行磨削，加工后不會(huì)留下明顯的刀痕， 可使加工表面的表面粗糙度得到明顯改善。通過測(cè)量液壓缸活塞桿在加工時(shí)軸向位移來測(cè)量 微孔的實(shí)時(shí)流量，當(dāng)流量達(dá)到預(yù)定值時(shí)停止加工。詳細(xì)介紹見美國(guó)專利5054247。
此方法對(duì)微孔噴嘴的加工磨削量小，故對(duì)噴孔鉆孔精確度要求高；由于活塞的動(dòng)密封問 題容易使研磨劑泄露進(jìn)入液壓油腔引起故障；通過測(cè)量液壓缸活塞桿的位移來換算微孔流量， 由于活塞慣性、活塞與缸體間的摩擦、位移傳感器的誤差等因素的影響，流量測(cè)量的誤差較 大，難以滿足小流量情況下高精度測(cè)量的要求。
3. 液體擠壓研磨技術(shù)。其研磨劑成液態(tài)，按照其射流發(fā)生方式的不同可以分為兩類
由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓缸來使研磨劑進(jìn)入微孔噴嘴內(nèi)流道進(jìn)行加工的方法，詳細(xì)見美國(guó)專利 6132482與5807163。由漿料泵直接把研磨劑泵入微孔噴嘴內(nèi)流道進(jìn)行加工的方法，詳細(xì)見美 國(guó)專利6575815。研磨劑流過微孔內(nèi)流道時(shí)，在孔的邊角部位形成急劇的滑擦作用，可以對(duì)孔 口倒角、去除毛刺。這兩種方法在加工時(shí)，對(duì)微孔噴嘴實(shí)時(shí)流量的檢測(cè)，都是利用流量計(jì)直 接測(cè)量進(jìn)入微孔噴嘴內(nèi)流道的研磨劑的流量，來測(cè)量微孔噴嘴的實(shí)時(shí)流量。當(dāng)流量值達(dá)到預(yù) 定值時(shí)停止加工。
以上兩種方法，利用流量計(jì)直接測(cè)量漿料的實(shí)時(shí)流量雖然可以準(zhǔn)確地測(cè)量到微孔噴嘴實(shí) 時(shí)流量值，但是如果加工中使用具有很強(qiáng)磨削能力的磨料時(shí)，對(duì)流量計(jì)性能要求非常高，流 量計(jì)的壽命和精度難以保證。用液壓缸來擠壓研磨劑，由于活塞動(dòng)密封問題易使研磨劑泄露 進(jìn)入液壓油腔故也不可以通過測(cè)量液壓油的流量來測(cè)量微孔實(shí)時(shí)流量。利用漿料泵直接將漿 料加入微孔內(nèi)流道，系統(tǒng)的壓力難以穩(wěn)定，加工中系統(tǒng)壓力容易波動(dòng)，測(cè)量誤差大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種磨料漿體射流微孔噴嘴內(nèi)流道 加工設(shè)備及實(shí)時(shí)流量檢測(cè)和控制方法，利用磨料漿體射流技術(shù)對(duì)微孔噴嘴內(nèi)流道進(jìn)行加工并 同步檢測(cè)控制其實(shí)時(shí)流量。通過對(duì)微孔噴嘴進(jìn)行孔口倒角、去除毛刺和表面附著物，提高微孔噴嘴內(nèi)流道流量系數(shù)；通過檢測(cè)微孔噴嘴實(shí)時(shí)流量來控制其流量誤差精度。為了達(dá)到上述 目的，本發(fā)明中解決問題的主要思路為
(1) 采用磨料漿體射流技術(shù)，用高壓發(fā)生裝置使磨料漿體在調(diào)定的系統(tǒng)壓力下高速流動(dòng)， 使磨料漿體中磨料粒子動(dòng)能增大具有較強(qiáng)磨削能力。漿料進(jìn)入微孔噴嘴內(nèi)流道后噴射出去， 通過磨料粒子對(duì)孔口和孔壁的磨削作用，進(jìn)行孔口倒角，去除孔內(nèi)壁表面毛刺和氧化物等附 著物的目的。從而有效地提高噴孔流量系數(shù)。
(2) 在研磨時(shí)，微孔噴嘴實(shí)時(shí)流量在磨料的磨削作用下處于不斷變化狀態(tài)。利用進(jìn)入料 罐的液壓油的實(shí)時(shí)流量與由微孔噴嘴噴出的漿體流量相等的原理，通過測(cè)量料罐進(jìn)油口液壓 油的實(shí)時(shí)流量間接地測(cè)量微孔的實(shí)時(shí)流量。當(dāng)微孔流量達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止加工。
根據(jù)上述思路，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案-
一種磨料漿體射流微孔噴嘴內(nèi)流道加工設(shè)備(如圖1)，包括一個(gè)油箱、 一個(gè)漿料箱和一 個(gè)高壓料罐， 一條高壓管道的進(jìn)口端接通所述油箱并依次連接一個(gè)吸油濾油器、 一個(gè)油泵、 兩個(gè)單向閥后另一端接通所述高壓料罐、的進(jìn)油口； 一條回油管路接通高壓料罐的進(jìn)油口，
并依次連接一個(gè)截止閥和一個(gè)回油濾油器后，另一端接通油箱； 一條進(jìn)料管的一端接通漿料 箱，并依次連接一個(gè)漿料過濾器、 一個(gè)漿料泵和一個(gè)截止閥后，另一端連接高壓料罐的進(jìn)料 口； 一條供料管的一端接通高壓料罐的進(jìn)料口，并連接一根軟管后接通一個(gè)供料接頭；所述 供料接頭與安裝在工件座上的微孔噴嘴接通。
一種微孔噴嘴流量的實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，采用上述的磨料漿體射流微孔噴嘴內(nèi)流道加工設(shè)備 進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，其特征在于應(yīng)用進(jìn)入高壓料罐的液壓油的實(shí)時(shí)流量與由噴嘴噴出的衆(zhòng)體流量 相等的原理，通過所述高精度流量計(jì)測(cè)量高壓料罐進(jìn)油口液壓油的實(shí)時(shí)流暈就間接地測(cè)出了 被加工微孔噴嘴的實(shí)時(shí)流量，其精確度達(dá)到10—3。
一種微孔噴嘴內(nèi)流道加工控制方法，采用根據(jù)權(quán)利要求3所述的微孔噴嘴流量的實(shí)時(shí)檢 測(cè)方法進(jìn)行實(shí)時(shí)漿體流量檢測(cè)并實(shí)現(xiàn)加工控制；其特征在于將實(shí)時(shí)漿體流量檢測(cè)的數(shù)據(jù)輸入 到控制器，當(dāng)漿體流量值達(dá)到設(shè)定值是，控制器輸出控制信號(hào)指令，所述截止閥19關(guān)閉，停 止加工。
本發(fā)明具有如下突出實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)
1. 可以對(duì)微孔噴嘴內(nèi)流道進(jìn)行加工，進(jìn)行孔口倒角，去除微孔噴嘴內(nèi)流道毛刺與表面附 著物等，提高流速系數(shù)。
2. 加工時(shí)微孔噴嘴流量可實(shí)時(shí)檢測(cè)本設(shè)備利用進(jìn)入料罐的液壓油的實(shí)時(shí)流量與由微孔 噴嘴噴出的漿體流量相等的原理，通過測(cè)量進(jìn)入料罐的液壓油的實(shí)時(shí)流量間接地測(cè)出了微孔噴嘴的實(shí)時(shí)流量。
3. 研磨時(shí)微孔噴嘴最終流量可控制，可以提供具有相同流速系數(shù)的一批微孔噴嘴本設(shè) 備可以在加工前預(yù)先設(shè)定微孔噴嘴最終流量的期望值，在研磨時(shí)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)其流量，當(dāng)達(dá) 到設(shè)定值時(shí)加工停止。加工不同材料的微孔噴嘴，在用相同壓力下其流量都可達(dá)到同一值。
4. 研磨效率高、精度高采用磨料漿體射流技術(shù)，研磨漿體在高壓發(fā)生裝置的作用下磨 料粒子有很強(qiáng)的磨削能力，在高壓下磨料粒子與孔壁接觸充分，故研磨效率高。磨料粒子的 目數(shù)高而且漿料本身有潤(rùn)滑作用故研磨精度高。


圖1是本發(fā)明中磨料漿體射流微孔噴嘴內(nèi)流道加工設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下
參見圖1，本磨料漿體射流微孔噴嘴內(nèi)流道加工設(shè)備包括 一個(gè)油箱、 一個(gè)漿料箱和一 個(gè)高壓料罐， 一條高壓管道的進(jìn)口端接通所述油箱并依次連接一個(gè)吸油濾油器、 一個(gè)油泵、 兩個(gè)單向閥后另一端接通所述高壓料罐、的進(jìn)油口； 一條回油管路接通高壓料罐的進(jìn)油口，
并依次連接一個(gè)截止閥和一個(gè)回油濾油器后，另一端接通油箱； 一條進(jìn)料管的一端接通漿料 箱，并依次連接一個(gè)漿料過濾器、 一個(gè)漿料泵和一個(gè)截止閥后，另一端連接高壓料罐的進(jìn)料 口； 一條供料管的一端接通高壓料罐的進(jìn)料口，并連接一根軟管后接通一個(gè)供料接頭；所述 供料接頭與安裝在工件座上的微孔噴嘴接通。其工作原理如下
1. 系統(tǒng)加料
截止閥19關(guān)閉，截止閥13打開、截止閥15打開，漿料泵16從漿料箱18吸取漿料打入 高壓料罐14.高壓料罐14中的液壓油在高壓料罐中囊的作用下經(jīng)截止閥13流回油箱i.加料 完畢后，截止陶13、 15關(guān)閉。
2. 系統(tǒng)工作
(1) 調(diào)定系統(tǒng)工作壓力油泵3工作，電磁閥10電磁鐵得電系統(tǒng)升壓。液壓油經(jīng)由高
精度流量計(jì)8進(jìn)入高壓料罐14，高壓料罐壓力升高使之達(dá)到設(shè)定值。
(2) 加工當(dāng)料罐壓力達(dá)到系統(tǒng)正常工作壓力時(shí)夾緊裝置21動(dòng)作，使接頭22與工件 23的微孔內(nèi)流道入口相接，截止閥19打開，高壓料罐14囊中的漿料在液壓油的作用下經(jīng)截 止閥19和軟管20由接頭22進(jìn)入微孔內(nèi)流道丌始加工。高精度流量計(jì)8測(cè)量進(jìn)入高壓料罐 14的液壓油的實(shí)時(shí)流量，控制器獲取流量計(jì)發(fā)出的電信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)處理后顯示流量值即微 孔噴嘴的實(shí)時(shí)流量。在漿料的研磨作用下微孔噴嘴流量不斷增大。當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器發(fā)出信號(hào)，截止閥19關(guān)閉，加工結(jié)束。夾緊裝置21動(dòng)作使接頭22與工件分離，接著更換加 工件，當(dāng)新零件裝好后，夾緊裝置21動(dòng)作使接頭22與新的加工工件相接，接著打開截止閥 19對(duì)新零件加工，當(dāng)流量達(dá)到預(yù)設(shè)定值時(shí)，截止閥19關(guān)閉，夾緊裝置21動(dòng)作使接頭22與 工件分離，更換加工件。如此循環(huán)直到漿料用完，使用過的漿料由工作臺(tái)流回漿料箱，漿料 用完后可重復(fù)步驟1與2。 3.系統(tǒng)停機(jī)
當(dāng)料罐中的漿料用完時(shí)，電磁閥10電磁鐵失電油泵3卸載，系統(tǒng)斷電。 本裝置亦可采用雙高壓料罐并聯(lián)，并通過增加截止闊使兩個(gè)高壓料罐一個(gè)工作另一個(gè)加料， 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)罐交替工作， 統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工，以解決單罐作業(yè)時(shí)，當(dāng)罐內(nèi)漿料用完需停止加 工進(jìn)行加料而影響加工效率的問題。
權(quán)利要求
1.一種磨料漿體射流微孔噴嘴內(nèi)流道加工設(shè)備，包括一個(gè)油箱(1)、一個(gè)漿料箱(18)和一個(gè)高壓料罐(14)，一條高壓管道(7)的進(jìn)口端接通所述油箱并依次連接一個(gè)吸油濾油器(2)、一個(gè)油泵(3)、兩個(gè)單向閥(4、6)后，另一端接通所述高壓料罐(14)的進(jìn)油口；一條回油管路接通高壓料罐(14)的進(jìn)油口，并依次連接一個(gè)截止閥(13)和一個(gè)回油濾油器(12)后，另一端接通油箱(1)；一條進(jìn)料管的一端接通漿料箱(18)，并依次連接一個(gè)漿料過濾器(17)、一個(gè)漿料泵(16)和一個(gè)截止閥(15)后，另一端連接高壓料罐(14)的進(jìn)料口；一條供料管的一端接通高壓料罐(14)的進(jìn)料口，并連接一根軟管后接通一個(gè)供料接頭(22)；所述供料接頭(22)與安裝在工件座(24)上的微孔噴嘴(23)接通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料漿體射流射流微孔內(nèi)流道加工設(shè)備，其特征在于所述高壓油管(7)的兩個(gè)單向閥間的管段與回油管路的回油濾油器(12)和截止閥(13)間管段之間， 并聯(lián)安裝一個(gè)溢流閥(9)和一個(gè)電磁換向閥(10)。
3. —種微孔噴嘴流量的實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料漿體射流微孔噴嘴內(nèi) 流道加工設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，其特征在于應(yīng)用進(jìn)入高壓料罐的液壓油的實(shí)時(shí)流量與由接頭(22)噴出的漿體流量相等的原理，通過所述高精度流量計(jì)(8)測(cè)量高壓料罐(14)進(jìn) 油口液壓油的實(shí)時(shí)流量，就間接地測(cè)出了被加工微孔噴嘴(23)的實(shí)時(shí)流量，其精確度達(dá) 到l(T3。
4. 一種微孔噴嘴內(nèi)流道加工控制方法，采用根據(jù)權(quán)利要求3所述的微孔噴嘴流量的實(shí)時(shí)檢測(cè) 方法進(jìn)行實(shí)時(shí)漿體流量檢測(cè)并實(shí)現(xiàn)加工控制，其特征在于將實(shí)時(shí)漿體流量檢測(cè)的數(shù)據(jù)輸入 到控制器，當(dāng)漿體流量值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)指令，截止閥(19)關(guān)閉， 停止加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磨料漿體射流微孔噴嘴內(nèi)流道加工設(shè)備及實(shí)時(shí)流量檢測(cè)和控制方法。本設(shè)備包括油箱、漿料箱和高壓料罐，一條高壓管路和一條回油管路連通高壓料罐的進(jìn)油口和油箱，一條進(jìn)料管和一條供料管連通高壓料罐的進(jìn)料口和漿料箱，高壓料罐的進(jìn)油口處裝有一個(gè)高精度流量計(jì)，加工的微孔噴嘴接通一個(gè)供料接口，在該供料接頭的進(jìn)口處裝有一個(gè)截止閥，供料接頭裝在夾緊裝置上。通過高精度流量計(jì)測(cè)量高壓料罐的實(shí)時(shí)進(jìn)油量，即是加工微孔噴嘴的實(shí)時(shí)流量。將實(shí)時(shí)漿體流量檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入到控制器，在漿體流量達(dá)到給定值時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)關(guān)閉截止閥，停止加工。采用本發(fā)明，研磨效率高，精度高。
文檔編號(hào)B24C3/00GK101564831SQ20091005201
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者濤 俞, 劉林生, 翀 徐, 李明輝, 柏余杰, 蔡紅霞 申請(qǐng)人:上海大學(xué);上海煜工機(jī)電科技有限公司;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)