一种辅助珩磨发动机喷油嘴孔的超声振动平台装置的制作方法

本发明涉及利用航空发动机加工领域，具体涉及一种辅助珩磨发动机喷油嘴孔的超声振动平台装置。

背景技术：

在传统喷油嘴制孔加工过程中，小孔出口端产生的毛刺、孔壁粗糙度高和孔径大小，这些因素均会影响燃油雾化的雾滴直径、喷射角度、燃烧效率和加工效率，严重制约着航空发动机的发展，因此需要一种新的加工方法来提高喷油嘴小孔的加工效率与加工质量。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种辅助珩磨发动机喷油嘴孔的超声振动平台装置，目的是通过此装置带动喷油嘴产生高频的振动，从而在振动加工过程中提高小孔孔壁的粗糙度和抑制小孔出口毛刺的产生。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种辅助珩磨发动机喷油嘴孔的超声振动平台装置，其中：包括振动平台转接外壳、压电换能器、超声波电源以及喷油嘴固定件，振动平台转接外壳中形成有容纳腔，压电换能器固定于容纳腔中，压电换能器包括辅助珩磨柱、压电陶瓷片以及电极片，压电陶瓷片与电极片贴紧固定连接，压电陶瓷片与辅助珩磨柱固定连接，电极片与超声波电源连接，辅助珩磨柱为具有轴向通孔的柱体，其的上端开设有与轴向通孔连通的喷油嘴固定孔，发动机喷油嘴能部分放入喷油嘴固定孔中，喷油嘴固定件与辅助珩磨柱固定连接，并将发动机喷油嘴压固在辅助珩磨柱上端，发动机喷油嘴设置有喷油嘴孔，珩磨刀具插入喷油嘴孔珩磨时，超声波电源能通过电极片向压电陶瓷片提供超声电信号，使压电陶瓷片带动整个压电换能器振动，进而使喷油嘴孔与珩磨刀具产生振动摩擦。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的容纳腔上端开口，该开口内侧设置有座槽,辅助珩磨柱上部设有固定法兰，固定法兰过盈配合地坐在座槽上，一法兰压盖盖在固定法兰上，并与振动平台转接外壳固定连接，将固定法兰压固在座槽中，固定法兰将容纳腔密封。

上述的固定法兰中部的上表面和下表面均设置有隔振槽，隔振槽能将辅助珩磨柱传来的振动与固定法兰外端隔离。

上述的辅助珩磨柱上安装有陶瓷片压紧环，压电陶瓷片安装在固定法兰下方，陶瓷片压紧环能从辅助珩磨柱的下端套在辅助珩磨柱上，并与辅助珩磨柱固定连接，将压电陶瓷片压紧固定在固定法兰与陶瓷片压紧环之间。

上述的辅助珩磨柱下端从振动平台转接外壳的下端穿出，振动平台转接外壳在辅助珩磨柱的穿出处开设密封槽，在密封槽中依次放入密封环和密封圈，使辅助珩磨柱下端与振动平台转接外壳密封，再通过密封环压块将密封环和密封圈压紧固定在密封槽中，密封环压块与振动平台转接外壳固定配合。

上述的振动平台转接外壳上密封安装有防水航空插头，电极片通过防水航空插头与超声波电源连接。

上述的振动平台转接外壳上开设有两个压缩空气快速接头，压缩空气快速接头与容纳腔连通，其中一个压缩空气快速接头与进气管道连接，另一个压缩空气快速接头与出气管道连接，压缩空气能从进气管道进入容纳腔，并从出气管道流出，对置于容纳腔中的压电陶瓷片和电极片降温。

上述的振动平台转接外壳下端设置有若干个沉头孔，沉头孔用于与紧固件配合将振动平台转接外壳固定。

本发明的辅助珩磨发动机喷油嘴孔的超声振动平台装置，是一种超声振动与传统珩磨加工相结合的特种加工方式。超声振动辅助加工过程中，超声振动装置使工具与工件产生高频的相对运动，工具磨粒与工件表面间的相对划擦作用可有效的改善加工表面，减小切削力，提高刀具的使用寿命。同时，振动的频率和振幅对小孔毛刺的去除有着至关重要的作用，不同振幅和频率会影响工具与工件间的相对运动速度，是改善孔壁质量和出口毛刺的重要指标，为了提升超声振动在各个应用领域的性能，采取不同的振动参数对航空喷油嘴的小孔加工质量进行提高。本发明利用夹心式压电压电换能器带动喷油嘴产生高频振动，使工具磨粒与工件表面间的相对划擦作用，可有效的改善加工表面，减小切削力，提高刀具的使用寿命，抑制出口的毛刺；同时，工具寿命的改善，也可减小加工后喇叭口的产生，此装置可有效的提高喷油嘴小孔的加工质量与加工效率，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是压电换能器的结构示意图；

图3是辅助珩磨柱的结构示意图；

图4是振动平台转接外壳的结构示意图；

图5是本发明的应用实例示意图。

附图标记为：振动平台转接外壳1、容纳腔11、座槽12、法兰压盖13、密封环和密封圈14、密封环压块15、防水航空插头16、压缩空气快速接头17、沉头孔18、压电换能器2、辅助珩磨柱21、压电陶瓷片22、电极片23、喷油嘴固定孔24、固定法兰25、隔振槽26、陶瓷片压紧环27、超声波电源3、喷油嘴固定件4、发动机喷油嘴5、喷油嘴孔51、珩磨刀具6、刀柄61。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

结合图1所示，本发明的一种辅助珩磨发动机喷油嘴孔的超声振动平台装置，主要包括振动平台转接外壳1、法兰压盖13、密封环和密封圈14、防水航空插头16、压缩空气快速接头17、压电换能器2、超声波电源3等结构，压电换能器2整体为圆柱体，其包括辅助珩磨柱21及依次套设在辅助珩磨柱21上的压电陶瓷片22、电极片23和陶瓷片压紧环27，陶瓷片压紧环27和辅助珩磨柱21通过螺纹锁紧的方式将压电陶瓷片22、电极片23固定。

结合图2-3所示，辅助珩磨柱21为中心轴向通孔结构，轴向通孔直径为6mm，材料为tc4钛合金，辅助珩磨柱21上端为m19的螺纹结构，且辅助珩磨柱21上端设有直径为10mm，深度为6mm的喷油嘴固定孔24。发动机喷油嘴5放置在辅助珩磨柱21上端的喷油嘴固定孔24内，由喷油嘴固定件4旋在m19螺纹结构上压紧固定；辅助珩磨柱21中间设有直径为52mm，厚度为5mm的固定法兰25，固定法兰25的上下面设有槽宽为2mm，深度为3mm的隔振槽26，用于压电换能器装配振动减振作用；辅助珩磨柱21下端为m14×1.5的螺杆结构，螺杆末端设有直径为8mm，长度为7.5mm的圆柱结构，振动平台转接外壳1底部为通孔螺纹结构，辅助珩磨柱21下端圆柱结构从振动平台转接外壳1底部穿出。压电陶瓷片22直径30mm，材料为pzt-8，尺寸为：ф30mm×ф15mm×5mm，压电陶瓷片22的片数为4；陶瓷片压紧环27材料为不锈钢。o型密封圈和密封环依次套装在辅助珩磨柱21螺杆下端无螺纹部分，由密封环压块15压紧固定。

本发明的辅助珩磨发动机喷油嘴孔的超声振动平台装置工作频率范围为19khz-40khz。

发动机喷油嘴5材料为不锈钢，中心设有直径为0.8mm喷油嘴孔51，安装至辅助珩磨柱21的喷油嘴固定孔24内，并由喷油嘴固定件4固定压紧。

结合图4所示，振动平台转接外壳1为圆柱体结构，材料为316l不锈钢，振动平台转接外壳1顶端为m54×1的螺纹，座槽12上设置有用于放置o型密封圈的环形槽，侧壁设有两个m5×0.8的螺纹孔，压缩空气快速接头17安装至螺纹孔中并与压缩空气管泵相连，为整个装置提供冷却。防水航空插头16通过螺钉固定在振动平台转接外壳1外圆侧壁上，防水航空插头16的正负极与压电换能器2正负极相连，超声波电源3为压电换能器2提供频率为19khz-40khz电信号。

结合图5所示，运行时，刀柄61带动珩磨刀具6旋转，珩磨刀具6从发动机喷油嘴5的喷油嘴孔51中穿出，并加工内孔侧壁。防水航空插头16与超声波电源3相连，超声波电源3为辅助珩磨发动机喷油嘴孔的超声振动平台装置提供频率为32.5±0.5khz的超声电信号，压电换能器2带动发动机喷油嘴5产生振幅为0-5μm，频率为32.5khz的振动；压缩空气从振动平台转接外壳1侧壁的压缩空气快速接头17进气出气用于冷却工作过程中的压电换能器2。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。