流的基本要求的1.5倍；输送泵能够输送含有固体磨粒颗粒的二相流体。
[0047]多向液固二相磨粒流注入通道的水力直径为d = 0.032m
[0048]对于管道流动，其层流到湍流的临届雷诺数Recr应在2100?4000之间，既当雷诺数Re小于2000时为层流状态，当雷诺数Re大于4000是为湍流状态。取Recr的浮动区间上限4000，管道流体雷诺数与流速、水力直径成正比，与流体粘度成反比。已知室温下水的运动粘度，这时可以得到多向液固二相磨粒流注入通道产生瑞流临界流速与流量；
[0049]可以选择泵的型号，初步选择为意大利SEKO品牌的MSl系列机械隔膜计量泵，流量为5.5?530升/小时，最大压力为lObar，其最大雷诺数完全可以满足湍流充分发生的要求。
[0050]
[0051]
[0052]
[0053]
[0054]②磨料和工件的选择
[0055]根据抛光加工装置实际需求，所需磨料的形状要比较规则，最好是直径为纳米级别的球形颗粒。
[0056]根据上述要求，本装置所选取的参考磨粒有以下两种:
[0057]磨粒1:碳化硅(SiC)微粉，其基本特征参数如下:比重3.2，颜色:黑色或者绿色，目数:100000 ?1000
[0058]磨粒2:氧化铝(Al203)微粉，其基本特征参数如下:比重3.95，颜色:白色，目数:100000 ?1000
[0059]本装置所选取的工件为:圆形单晶硅片或者圆形K9玻璃等平面或者曲率变换缓慢的大面积元器件。
[0060]③抛光加工平台的设计
[0061]为了解决设备在加工中生锈问题，抛光加工平台的机架、工件夹具安装底座采用喷塑处理工艺，不锈钢水槽、丝杠、丝杠螺母、直线导轨、连接螺钉都采用不锈钢材料，机架传动构件、圆盘形抛光工具、工件夹具采用铝制。
[0062]对称安装在机架上的一对高精度丝杠传动系统，丝杠的有效传动行程为300毫米，平行布置在高精度丝杠传动系统两侧的高精度直线导轨的有效传动行程也为300毫米，所以圆盘形抛光工具安装在机架传动构件上的圆盘形抛光工具移动的行程为300毫米。工件夹具安装在工件夹具安装底座上，置于不锈钢水槽内，工件夹具与圆盘形抛光工具同轴心安装，圆盘形抛光工具的底面与工件上表面间距不大于I毫米，由智能控制器精确控制实现。
[0063]上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
【主权项】
1.一种气液固三相磨粒流超光滑表面流体抛光装置，其特征在于:包括智能电气控制柜(I)、气泵(8)、抛光加工平台(2)、两个伺服控制磨粒流输送泵(3、5)、搅拌器(4)、气管(7)和磨粒流输送软管(6)，所述气泵⑶通过气管(7)连接抛光加工平台(2)，所述抛光加工平台(2)通过磨粒流输送软管(6)与两个伺服控制磨粒流输送泵(3、5)和搅拌器(4)连接成一条液固二相磨粒流循环系统；整个抛光装置由所述智能电气控制柜(I)进行加工过程控制； 所述抛光加工平台(2)包括机架(21)、高精度丝杠传动系统、机架传动构件(28)、圆盘形抛光工具(29)、不锈钢旋转接头(211)、气管接头(212)、工件夹具、工件夹具安装底座(215)和不锈钢水槽(216)，所述不锈钢水槽(216)安装在机架(21)上，工件夹具安装底座(215)固定在不锈钢水槽(216)底部，工件夹具固定在工件夹具安装底座(215)上；所述不镑钢水槽(216)两侧的机架(21)上固定有左右对称分布的尚精度丝杠传动系统，两个尚精度丝杠(25)传动系统连接机架传动构件(28)并驱动所述机架传动构件(28)上下运动；圆盘形抛光工具(29)安装在所述工件夹具正上方的机架传动构件(28)上；所述两个高精度丝杠(25)传动系统通过驱动所述机架传动构件(28)上下运动带动所述圆盘形抛光工具(29)在所述不锈钢水槽(216)中上下运动； 所述圆盘形抛光工具(29)与被加工工件(9)的上表面形成大面积的微距缝隙，圆盘形抛光工具(29)设有内腔，圆盘形抛光工具(29)的顶面设有与内腔连通的用于注入抛光磨粒的磨粒注入通道，所述磨粒注入通道通过不锈钢旋转接头(211)连接磨粒流输送软管(6)并通过磨粒流输送软管(6)与两个伺服控制磨粒流输送泵(3、5)连通；所述圆盘形抛光工具(29)的侧面还设有均匀分布的至少两个气流注入通道，所述气流注入通道与所述内腔连通并用于向所述内腔注入高速气流，所述气流注入通道通过气管接头(212)连接气管(7)并通过气管(7)连接气泵⑶。2.根据权利要求1所述的一种气液固三相磨粒流超光滑表面流体抛光装置，其特征在于:所述磨粒注入通道最优数目为三条，气流注入通道最优数目为三条。3.根据权利要求1所述的一种气液固三相磨粒流超光滑表面流体抛光装置，其特征在于:所述高精度丝杠(25)传动系统包括步进电机(27)、丝杠(25)和直线导轨(23)，丝杠(25)和直线导轨(23)竖直安装，所述丝杠(25)的一端通过联轴器(26)连接步进电机(27)，步进电机(27)固定在所述机架(21)上；所述丝杠(25)的另一端通过轴承座(22)固定在所述机架(21)上；所述直线导轨(23)的两端直接固定在所述机架(21)上；所述机架传动构件(28)连接丝杠(25)和直线导轨(23)并受所述步进电机(27)的驱动在所述不锈钢水槽(216)内上下运动。4.根据权利要求1所述的一种气液固三相磨粒流超光滑表面流体抛光装置，其特征在于:所述圆盘形抛光工具(29)顶面还设有树脂玻璃视窗，所述树脂玻璃视窗为由树脂材料制成的无色透明圆形玻璃。5.根据权利要求1所述的一种气液固三相磨粒流超光滑表面流体抛光装置，其特征在于:所述工件夹具安装底座(215)的外表面采用镀铬处理工艺进行处理。6.根据权利要求1所述的一种气液固三相磨粒流超光滑表面流体抛光装置，其特征在于:所述智能电气控制柜(I)包括PLC智能控制器、继电器、伺服电机驱动器、各类传感器和其他电器元器件，所述智能电气控制柜(I)通过所述各类传感器精确的感知与之关联设备的工作状态，及时发出指令对与之关联的设备进行高精度控制。7.根据权利要求1所述的一种气液固三相磨粒流超光滑表面流体抛光装置，其特征在于:气泵(8)的容量为32升、最大压力为2兆帕。8.根据权利要求1所述的一种气液固三相磨粒流超光滑表面流体抛光装置，其特征在于:所述气管(7)为直径为八分的硬质塑料管。9.根据权利要求1所述的一种气液固三相磨粒流超光滑表面流体抛光装置，其特征在于:所述磨粒流输送软管(6)为内嵌钢丝的透明橡胶软管。
【专利摘要】本发明公开了一种能够达到原子级别材料去除效果的气液固三相磨粒流超光滑表面流体抛光装置，包括智能电气控制柜、气泵、抛光加工平台、两个伺服控制磨粒流输送泵、搅拌器、气管和磨粒流输送软管，所述气泵通过气管连接抛光加工平台，所述抛光加工平台通过磨粒流输送软管与两个伺服控制磨粒流输送泵和搅拌器连接成一条液固二相磨粒流循环系统；整个抛光装置由所述智能电气控制柜进行加工过程控制；本发明利用气液固三相磨粒流高速湍流涡旋在循环系统中反复对所述工件进行抛光加工可以提高磨粒流的利用效率，并可以有效过滤加工残留物以较少污水排放，实现清洁加工，节约能源，绿色环保。
【IPC分类】B24C9/00, B24C3/32, B24C7/00, B24C11/00
【公开号】CN104972404
【申请号】CN201510056741
【发明人】计时鸣, 谭云峰, 谭大鹏, 葛江勤, 赵军
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年2月3日