磁射流束多向可调加工装置

IPC分类号 : B24C5/08,B24C11/00,B24C7/00

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CN202020961379.3

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专利摘要

本实用新型公开了一种磁射流束多向可调加工装置，磁射流束多向可调加工装置包括：喷嘴、第一电磁组件、第二电磁组件和第三电磁组件。喷嘴上设有喷射口，适于朝Z方向喷射磁射流混合物。第一电磁组件、第二电磁组件和第三电磁组件沿Z方向依次设置，第一电磁组件可改变磁射流混合物的X方向的速度。第二电磁组件可改变磁射流混合物的Y方向的速度。第三电磁组件的轴向一侧形成出射口以使得磁射流混合物出射到待加工件的表面。本实用新型中喷嘴朝Z方向喷射磁射流混合物分别经过三组电磁组件，能够使磁射流混合物产生任一水平方向的速度，并调节Z方向的喷射速率，实现对待加工件快速精确加工，降低对喷嘴的性能要求。

权利要求

1.一种磁射流束多向可调加工装置，所述磁射流束多向可调加工装置适于喷射磁射流混合物于待加工件表面，其特征在于，所述磁射流束多向可调加工装置包括：

喷嘴，所述喷嘴上设有喷射口，所述喷嘴适于朝Z方向喷射所述磁射流混合物；

第一电磁组件，所述第一电磁组件设在所述喷射口处，所述第一电磁组件的磁场方向与所述喷嘴的喷射方向垂直，所述第一电磁组件可改变经过的所述磁射流混合物的X方向的速度；

第二电磁组件，所述第二电磁组件远离所述喷嘴设在所述第一电磁组件的一侧，所述第二电磁组件的磁场方向与所述喷嘴的喷射方向垂直，且所述第二电磁组件的磁场方向与所述第一电磁组件的磁场方向垂直，所述第二电磁组件可改变经过的所述磁射流混合物的Y方向的速度；

第三电磁组件，所述第三电磁组件远离所述第一电磁组件并设在所述第二电磁组件的一侧，所述第三电磁组件的磁场方向与所述喷嘴的喷射方向平行，所述第三电磁组件的轴向一侧形成出射口，所述磁射流混合物适于从所述出射口出射到所述待加工件的表面。

2.根据权利要求1所述的磁射流束多向可调加工装置，其特征在于，所述喷射口的口径远远小于所述出射口的口径；

所述第一电磁组件包括多对第一电磁线圈和一对第一极靴，每对所述第一电磁线圈相对于YZ面对称布设，间隔距离最近的一对所述第一电磁线圈朝向彼此的一侧面布设有一对所述第一极靴；

所述第二电磁组件包括多对第二电磁线圈和一对第二极靴，每对所述第二电磁线圈相对于XZ面对称布设，间隔距离最近的一对所述第二电磁线圈朝向彼此的一侧面布设有一对所述第二极靴。

3.根据权利要求2所述的磁射流束多向可调加工装置，其特征在于，所述第一电磁线圈为环状且每对所述第一电磁线圈的电流相同，多对所述第一电磁线圈的圆心共轴并平行于X方向，多对所述第一电磁线圈在X方向间隔设置，所有的所述第一电磁线圈共球面布设；

所述第二电磁线圈为环状且每对所述第二电磁线圈的电流相同，多对所述第二电磁线圈的圆心共轴并平行于Y方向，多对所述第二电磁线圈在Y方向间隔设置，所有的所述第二电磁线圈共球面布设。

4.根据权利要求3所述的磁射流束多向可调加工装置，其特征在于，所述第一电磁组件包括至少三对所述第一电磁线圈，各对所述第一电磁线圈在靠近所述YZ面的方向半径逐渐增加；所述第二电磁组件包括至少三对所述第二电磁线圈，各对所述第二电磁线圈在靠近所述XZ面的方向半径逐渐增加。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的磁射流束多向可调加工装置，其特征在于，还包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体沿着所述Z方向同轴设置，所述第一壳体中形成的第一腔体和所述第二壳体中形成的第二腔体连通；

所述第一壳体包括可拆卸连接的第一半壳体和第二半壳体，所述第一半壳体和所述第二半壳体上分别对称设有第一安装槽，所述第一电磁线圈连接在所述第一安装槽中，一对所述第一极靴分别设置在所述第一半壳体和所述第二半壳体中，且该对所述第一极靴的端面相对于所述YZ面对称设置；

所述第二壳体包括可拆卸连接的第三半壳体和第四半壳体，所述第三半壳体和所述第四半壳体上分别对称设有第二安装槽，所述第二电磁线圈连接在所述第二安装槽中，一对所述第二极靴分别设置在所述第三半壳体和所述第四半壳体中，且该对所述第二极靴的端面相对于所述XZ面对称设置。

6.根据权利要求5所述的磁射流束多向可调加工装置，其特征在于，所述第一半壳体、所述第二半壳体、所述第三半壳体、所述第四半壳体大致形成为半球形壳体；

所述第一极靴靠近所述YZ面的端面在Z方向的高度为h1，所述第一腔体在Z方向的高度为H1，h1≥0.75*H1，所述第一极靴靠近所述YZ面的端面在Y方向的长度为l1，所述第一腔体在同一Y方向的长度为L1，l1≥0.75*L1，所述第一极靴远离所述YZ面的一端连接在所述第一壳体的距离最远端；所述第二极靴靠近所述XZ面的端面在Z方向的高度为h2，所述第二腔体在Z方向的高度为H2，h2≥0.75*H2，所述第二极靴靠近所述XZ面的端面在X方向的长度为l2，所述第二腔体在同一X方向的长度为L2，l2≥0.75*L2，所述第二极靴远离所述XZ面的一端连接在所述第二壳体的距离最远端。

7.根据权利要求5所述的磁射流束多向可调加工装置，其特征在于，还包括第一隔磁罩，所述第一壳体远离所述第二壳体的一侧形成第一连接口，所述第一连接口上连接所述第一隔磁罩，所述第一隔磁罩内安装有所述喷嘴，所述第一隔磁罩伸入所述第一腔体中；所述第二壳体远离所述第一壳体的一侧形成第二连接口，所述第二连接口中连接所述第三电磁组件，所述第三电磁组件为螺线管，所述螺线管沿所述Z方向布设。

8.根据权利要求5所述的磁射流束多向可调加工装置，其特征在于，还包括第二隔磁罩，所述第一腔体与所述第二腔体相连通处设置有所述第二隔磁罩，所述第二隔磁罩的两端分别伸入所述第一腔体和所述第二腔体中，所述第二隔磁罩内形成柱状腔体，所述第二隔磁罩的轴线与所述Z方向平行。

9.根据权利要求5所述的磁射流束多向可调加工装置，其特征在于，还包括第一散热件和第二散热件，所述第一散热件环绕所述第一壳体设置以对所述第一壳体散热，所述第二散热件环绕所述第二壳体设置以对所述第二壳体散热。

10.根据权利要求2所述的磁射流束多向可调加工装置，其特征在于，所述第一极靴的端面相比于所述第一电磁线圈所在面更靠近所述YZ面；所述第二极靴的端面相比于所述第二电磁线圈所在面更靠近所述XZ面。

说明书

技术领域

本实用新型属于精密加工技术领域，具体是一种磁射流束多向可调加工装置。

背景技术

磁射流加工技术是一种特种加工方法，混合后的水、磁粉和磨料从喷嘴以高速射出，在外磁场作用下发生磁粘效应，高稳定性的磁射流束冲击待加工件的表面，进行切割、打孔、抛光等加工。磁射流加工具有温度低、变形小、精度高、切割面平滑等优点。

然而，现有磁射流加工方法对喷嘴的要求高，喷嘴磨损严重、寿命短；且需要配合多轴运动平台，设备成本高；多轴运动平台的运动速度慢，无法实现待加工件表面的快速精确切割和抛光。有的磁射流加工中通过将工件置于数控机床，再通过电机控制异形喷头的旋转和移动，使喷头中射出不同方向的磁射流对工件表面进行加工，加工精度受限于数控机床的定位精度和电机精度，响应速度慢，无法实现磁射流喷射方向的快速调整，也无法实现工件加工位置的快速改变，加工精度差，不利于加工复杂图案。

发明内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种磁射流束多向可调加工装置，所述磁射流束多向可调加工装置的响应速度快、结构简单，解决了传统加工过程中需要配合多轴运动平台加工且加工精度低、响应速度慢、喷嘴易磨损的问题。

根据本实用新型实施例的一种磁射流束多向可调加工装置，所述磁射流束多向可调加工装置适于喷射磁射流混合物于待加工件表面，所述磁射流束多向可调加工装置包括：喷嘴，所述喷嘴上设有喷射口，所述喷嘴适于朝Z方向喷射所述磁射流混合物；第一电磁组件，所述第一电磁组件设在所述喷射口处，所述第一电磁组件的磁场方向与所述喷嘴的喷射方向垂直，所述第一电磁组件可改变经过的所述磁射流混合物的X方向的速度；第二电磁组件，所述第二电磁组件远离所述喷嘴设在所述第一电磁组件的一侧，所述第二电磁组件的磁场方向与所述喷嘴的喷射方向垂直，且所述第二电磁组件的磁场方向与所述第一电磁组件的磁场方向垂直，所述第二电磁组件可改变经过的所述磁射流混合物的Y方向的速度；第三电磁组件，所述第三电磁组件远离所述第一电磁组件并设在所述第二电磁组件的一侧，所述第三电磁组件的磁场方向与所述喷嘴的喷射方向平行，所述第三电磁组件的轴向一侧形成出射口，所述磁射流混合物适于从所述出射口出射到所述待加工件的表面。

根据本实用新型实施例的磁射流束多向可调加工装置，喷嘴的位置固定不变，且喷嘴持续朝着Z方向喷射具有一定初始速度的磁射流混合物，通过将第一电磁组件设置在喷嘴的喷射口处，可改变经过的磁射流混合物在X方向的速度，第二电磁组件设置在第一电磁组件的一侧远离喷嘴的位置，可改变磁射流混合物在Y方向的速度，第一电磁组件和第二电磁组件配合使用即可使磁射流混合物产生任一水平方向的速度。第三电磁组件远离第一电磁组件并设置在第二电磁组件的一侧，且第三电磁组件的磁场方向与喷嘴的喷射方向平行，通过控制第三电磁组件的电流大小进而控制磁射流混合物Z方向速率的增大或减小，当待加工件硬度大、需要切割的深度大时，增大第三磁场组件中的电流，以使磁射流混合物在Z方向加速，增强切削效果。本实用新型磁射流束多向可调加工装置无需改变喷嘴和待加工件的位置，即可实现对待加工件表面不同位置处进行加工，加工精度高，响应速度快，结构简单，适用范围广。

根据本实用新型一个实施例的磁射流束多向可调加工装置，所述喷射口的口径远远小于所述出射口的口径；

所述第一电磁组件包括多对第一电磁线圈和一对第一极靴，每对所述第一电磁线圈相对于YZ面对称布设，间隔距离最近的一对所述第一电磁线圈朝向彼此的一侧面布设有一对所述第一极靴；所述第二电磁组件包括多对第二电磁线圈和一对第二极靴，每对所述第二电磁线圈相对于XZ面对称布设，间隔距离最近的一对所述第二电磁线圈朝向彼此的一侧面布设有一对所述第二极靴。

根据本实用新型进一步的实施例，所述第一电磁线圈为环状且每对所述第一电磁线圈的电流相同，多对所述第一电磁线圈的圆心共轴并平行于X方向，多对所述第一电磁线圈在X方向间隔设置，所有的所述第一电磁线圈共球面布设；所述第二电磁线圈为环状且每对所述第二电磁线圈的电流相同，多对所述第二电磁线圈的圆心共轴并平行于Y方向，多对所述第二电磁线圈在Y方向间隔设置，所有的所述第二电磁线圈共球面布设。

根据本实用新型进一步的实施例，所述第一电磁组件包括至少三对所述第一电磁线圈，各对所述第一电磁线圈在靠近所述YZ面的方向半径逐渐增加；所述第二电磁组件包括至少三对所述第二电磁线圈，各对所述第二电磁线圈在靠近所述XZ面的方向半径逐渐增加。

根据本实用新型进一步的实施例，所述磁射流束多向可调加工装置还包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体沿着所述Z方向同轴设置，所述第一壳体中形成的第一腔体和所述第二壳体中形成的第二腔体连通；

根据本实用新型进一步的实施例，所述第一半壳体、所述第二半壳体、所述第三半壳体、所述第四半壳体大致形成为半球形壳体；所述第一极靴靠近所述YZ面的端面在Z方向的高度为h1，所述第一腔体在Z方向的高度为H1，h1≥0.75*H1，所述第一极靴靠近所述YZ面的端面在Y方向的长度为l1，所述第一腔体在同一Y方向的长度为L1，l1≥0.75*L1，所述第一极靴远离所述YZ面的一端连接在所述第一壳体的距离最远端；所述第二极靴靠近所述XZ面的端面在Z方向的高度为h2，所述第二腔体在Z方向的高度为H2，h2≥0.75*H2，所述第二极靴靠近所述XZ面的端面在X方向的长度为l2，所述第二腔体在同一X方向的长度为L2，l2≥0.75*L2，所述第二极靴远离所述XZ面的一端连接在所述第二壳体的距离最远端。

可选地，所述磁射流束多向可调加工装置还包括第一隔磁罩，所述第一壳体远离所述第二壳体的一侧形成第一连接口，所述第一连接口上连接所述第一隔磁罩，所述第一隔磁罩内安装有所述喷嘴，所述第一隔磁罩伸入所述第一腔体中；所述第二壳体远离所述第一壳体的一侧形成第二连接口，所述第二连接口中连接所述第三电磁组件，所述第三电磁组件为螺线管，所述螺线管沿所述Z方向布设。

可选地，所述磁射流束多向可调加工装置还包括第二隔磁罩，所述第一腔体与所述第二腔体相连通处设置有所述第二隔磁罩，所述第二隔磁罩的两端分别伸入所述第一腔体和所述第二腔体中，所述第二隔磁罩内形成柱状腔体，所述第二隔磁罩的轴线与所述Z方向平行。

可选地，所述磁射流束多向可调加工装置还包括第一散热件和第二散热件，所述第一散热件环绕所述第一壳体设置以对所述第一壳体散热，所述第二散热件环绕所述第二壳体设置以对所述第二壳体散热。

根据本实用新型进一步的实施例，所述第一极靴的端面相比于所述第一电磁线圈所在面更靠近所述YZ面；所述第二极靴的端面相比于所述第二电磁线圈所在面更靠近所述XZ面。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型一个实施例的磁射流束多向可调加工装置对待加工件进行抛光的示意图。

图2为图1中的磁射流束多向可调加工装置沿XZ面的剖视图。

图3为图1中的磁射流束多向可调加工装置沿YZ面的剖视图。

图4为本实用新型一个实施例的磁射流束多向可调加工装置的第一电磁组件、第一壳体、第一散热件的剖视图。

图5为本实用新型一个实施例的磁射流束多向可调加工装置的第一电磁组件、第一壳体、第一散热件的总体结构示意图。

图6为本实用新型一个实施例的磁射流束多向可调加工装置的第二电磁组件、第二壳体、第二散热件的剖视图。

附图标记：

100、磁射流束多向可调加工装置；

1、喷嘴；11、喷射口；

2、第一电磁组件；

21、第一电磁线圈；22、第一极靴；

3、第二电磁组件；

31、第二电磁线圈；32、第二极靴；

4、第三电磁组件；41、出射口；42、内芯；421、加速通道；43、导线；

5、第一壳体；

51、第一半壳体；52、第二半壳体；53、第一腔体；

6、第二壳体；

61、第三半壳体；62、第四半壳体；63、第二腔体；

7a、第一隔磁罩；7b、第二隔磁罩；

8a、第一散热件；8b、第二散热件；

200、磁射流混合物；210、磁粉罐；220、磨料罐；

230、增压泵；240、水箱；250、混合罐；

300、待加工件。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考说明书附图描述本实用新型实施例的磁射流束多向可调加工装置100。

根据本实用新型实施例的一种磁射流束多向可调加工装置100，如图1所示，磁射流束多向可调加工装置100适于喷射磁射流混合物200于待加工件300表面，如图2所示，磁射流束多向可调加工装置100包括：喷嘴1、第一电磁组件2、第二电磁组件3和第三电磁组件4。

其中，如图2和图3所示，喷嘴1上设有喷射口，喷嘴1适于朝Z方向喷射磁射流混合物200。

第一电磁组件2设在喷射口处，第一电磁组件2的磁场方向与喷嘴1的喷射方向垂直，第一电磁组件2可改变经过的磁射流混合物200的X方向的速度。也就是说，第一电磁组件2的磁场方向为X方向，X方向与Z方向垂直。

第二电磁组件3远离喷嘴1设在第一电磁组件2的一侧，第二电磁组件3的磁场方向与喷嘴1的喷射方向垂直，且第二电磁组件3的磁场方向与第一电磁组件2的磁场方向垂直，第二电磁组件3可改变经过的磁射流混合物200的Y方向的速度。也就是说，第二电磁组件3的磁场方向为Y方向，Y方向不仅与Z方向垂直也与X方向垂直。

第三电磁组件4远离第一电磁组件2并设在第二电磁组件3的一侧，第三电磁组件4的磁场方向与喷嘴1的喷射方向平行，也就是说，第三电磁组件4的磁场方向为Z方向。

第三电磁组件4的轴向一侧形成出射口41，磁射流混合物200适于从出射口41出射到待加工件300的表面。

在一些具体的示例中，Z方向为竖直方向，X方向和Y方向均为水平方向，因此XY面表示水平面，而XZ面和YZ面表示与水平面垂直的竖直面。

由上述结构可知，本实用新型实施例的磁射流束多向可调加工装置100，喷嘴1、第一电磁组件2、第二电磁组件3、第三电磁组件4的相对位置固定不变，且喷嘴1持续朝着Z方向喷射具有一定初始速度的磁射流混合物200，此外，在加工过程中，待加工件300相对于磁射流束多向可调加工装置100的位置也不变。

在喷射口处设置第一电磁组件2，通过调节第一电磁组件2的电流以调整磁射流混合物200在X方向的速度；第二电磁组件3设置在第一电磁组件2的一侧，且磁场方向与喷嘴1的方向垂直，经过X方向调速的磁射流混合物200继续进入第二电磁组件3形成的磁场，通过调节第二电磁组件3的电流以调整磁射流混合物200在Y方向的速度；由此可见，第一电磁组件2和第二电磁组件3可以通过水平方向的速度矢量合成法则，使磁射流混合物200产生任一水平方向的速度，从而实现待加工件表面不同位置处的加工。

在第二电磁组件3的一侧且远离第一电磁组件2处设置有第三电磁组件4，经过X方向和Y方向调速的磁射流混合物200进入第三电磁组件4形成的磁场中，在第三电磁组件4的轴向一侧形成出射口41，调节第三电磁组件4的电流可使磁射流混合物200在Z方向速率增加或减小，在Z方向速度调整后的磁射流混合物200从出射口41射向待加工件300表面进行加工，进而实现对不同硬度、不同切割深度的待加工件300的加工，且直接通过第三电磁组件4调整磁射流混合物200在Z方向的速度，磁射流混合物200在经过喷射口时的速度无需特别大，减小了磁射流混合物200对喷嘴1的磨损，提升了喷嘴1和增压泵230的使用寿命。

本实用新型的磁射流束多向可调加工装置100，通过控制三组电磁组件电流大小，可调整磁射流混合物200的磁学和流变学特性，从而改变磁射流混合物200的粘度、射流方向和射流速率，因此可对待加工件300进行精密加工，精度极高，响应速度快，加工处平滑、变形小。

可以理解的是，本实用新型适合加工任意形状的、任意大小的光学零件，也适用于待加工件300表面复杂图案的加工，无需配合其他多轴运动平台，结构简单，设备投入成本低，适用范围广，可用于高精度、高复杂性的切割、刻蚀、抛光、打孔等工艺。

在本实用新型的描述中，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

在本实用新型的一些实施例中，喷射口的口径远远小于出射口41的口径。在一些具体的示例中，出射口41的直径为喷射口直径的50～100倍。在另一些示例中，出射口41的直径只要满足使磁射流混合物200顺利出射而不撞击到第三电磁组件4内部部件则可。通过设置喷射口喷射出的磁射流混合物200在改变方向和速度后经过较大的出射口41后再喷射到待加工件300上，磁射流混合物300不会撞击到出射口41上，不会磨损第三电磁组件4，有利于喷射口口径小型化，使磁射流混合物300出射时更集中，最终更有利于待加工件300的加工。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，第一电磁组件2包括多对第一电磁线圈21和一对第一极靴22，每对第一电磁线圈21相对于YZ面对称布设，间隔距离最近的一对第一电磁线圈21朝向彼此的一侧面布设有一对第一极靴22。这里的“多对第一电磁线圈21”表明有两对第一电磁线圈21或三对以上第一电磁线圈21。

如图3所示，第二电磁组件3包括多对第二电磁线圈31和一对第二极靴32，每对第二电磁线圈31相对于XZ面对称布设，间隔距离最近的一对第二电磁线圈31朝向彼此的一侧面布设有一对第二极靴32。这里的“多对第二电磁线圈31”表明有两对第二电磁线圈31或三对以上第二电磁线圈31。

在上述示例中，多对第一电磁线圈21和多对第二电磁线圈31产生磁场，每对第一电磁线圈21相对于YZ面对称布设，通过控制第一电磁线圈21中通过的电流可调整磁射流混合物200在X方向的速度。每对第二电磁线圈31相对于XZ面对称布设，通过控制第二电磁线圈31中通过的电流可调整磁射流混合物200在Y方向的速度，由此，经过第一电磁组件2和第二电磁组件3的磁射流混合物200可产生任一水平方向的速度。当多对电磁线圈(包括第一电磁线圈21、第二电磁线圈31)对称布设时，一方面结构简单、方便布置，另一方面可产生沿水平方向的较强的磁场，使磁射流混合物200受到较大的磁场力，便于控制水平方向的速度并产生磁粘效应；而通过调节第一电磁线圈21或第二电磁线圈31中的电流，则可使磁场的强度在较宽范围内变化，有效提升了响应速度和最终的加工精度。

通过第一极靴22和第二极靴32的设置可使第一电磁线圈21、第二电磁线圈31产生的磁场更集中，且使不同Z方向上产生的磁场均匀性和平行度提升，当磁射流混合物200在经过第一电磁组件3或第二电磁组件4的不同Z方向位置时，受到的水平方向的磁力保持一致，有利于提升第一电磁线圈21和第二电磁线圈31对磁射流混合物200的精确调控性能。磁场越强，调节磁射流混合物200的水平速度越快，调节范围越大。上述第一极靴22的端面和第三极靴32的端面垂直，以使第一电磁线圈21产生的磁场和第二电磁线圈31产生的磁场的方向垂直。

在本实用新型的一些实施例中，如图2和图3所示，第一极靴22的端面相比于第一电磁线圈21所在面更靠近YZ面；第二极靴32的端面相比于第二电磁线圈31所在面更靠近XZ面。此处可使第一电磁线圈21产生的磁场更集中，使在第一腔体53中心附近的较大区域产生方向垂直于第一极靴22端面的匀强磁场，磁场方向沿X方向，使在第二腔体63中心附近的较大区域产生方向垂直于第二极靴32端面的匀强磁场，磁场方向沿Y方向，最终实现快速、精确调整磁射流混合物200在水平面内的速度。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，第一电磁线圈21为环状且每对第一电磁线圈21的电流相同，多对第一电磁线圈21的圆心共轴并平行于X方向，多对第一电磁线圈21在X方向间隔设置，所有的第一电磁线圈21共球面布设。也就是说，每对第一电磁线圈21均两两相互对称，且所有第一电磁线圈21共轴设计，轴线方向平行于X方向，所有的第一电磁线圈21都处在一个公共球面上，每对第一电磁线圈21中所通的电流相同，以保证沿同一方向产生高均匀度的匀强磁场。

如图3所示，第二电磁线圈31为环状且每对第二电磁线圈31的电流相同，多对第二电磁线圈31的圆心共轴并平行于Y方向，多对第二电磁线圈31在Y方向间隔设置，所有的第二电磁线圈31共球面布设。换句话说，每对第二电磁线圈31均两两相互对称，且所有第二电磁线圈31共轴设计，轴线方向平行于Y方向，所有的第二电磁线圈31都处在一个公共球面上，每对第二电磁线圈31中所通的电流相同，以保证沿同一方向产生高均匀度的匀强磁场。

采用每对第一电磁线圈21两两对称设置，并都处在一个球体表面上；每对第二电磁线圈31两两对称设置，并都处在一个球体表面上，且所通电流相同，这样的线圈可获得高均匀度的匀强磁场，占用体积小布设容易，产生的磁力可快速改变磁射流混合物200在水平方向的喷射速度。

可选地，如图2和图3所示，第一电磁组件2包括至少三对第一电磁线圈21，各对第一电磁线圈21在靠近YZ面的方向半径逐渐增加。以三对第一电磁线圈21为例，这三对第一电磁线圈21共同产生沿X方向的匀强磁场，沿着X方向的磁场强度高、均匀度好，确保磁射流混合物200在进入最靠近YZ面的一对第一电磁线圈21之间的空间时，在Z方向的任何位置均能受到X方向的磁力。

第二电磁组件3包括至少三对第二电磁线圈31，各对第二电磁线圈31在靠近XZ面的方向半径逐渐增加。同样的，以三对第二电磁线圈31为例，这三对第二电磁线圈31共同产生沿Y方向的匀强磁场，沿着Y方向的磁场强度高、均匀度好，确保磁射流混合物200在进入最靠近XZ面的一对第二电磁线圈31之间的空间时，在Z方向的任何位置均能受到Y方向的磁力。

至少三对第一电磁线圈21和至少三对第二电磁线圈31都可分别获得强度足够的匀强磁场，根据速度的矢量合成法则，可使磁射流混合物200产生任一水平方向的速度，因此无需改变喷嘴1和待加工件300的位置即可对待加工件300的任意位置进行加工。

各对第一电磁线圈21在靠近YZ面的方向半径逐渐增加、各对第二电磁线圈31在靠近XZ面的方向半径逐渐增加，从而方便布置第一电磁线圈21和第二电磁线圈31，使得第一电磁线圈21共球面、第二电磁线圈31共球面设置的同时，充分利用可布设空间，并优化电磁线圈与极靴之间的布置关系，从而产生较大范围内的匀强磁场，保证磁射流混合物200受到较好的磁场作用。

在本实用新型的一些实施例中，如图2和图3所示，磁射流束多向可调加工装置100还包括第一壳体5和第二壳体6，第一壳体5和第二壳体6沿着Z方向同轴设置，第一壳体5中形成的第一腔体53和第二壳体6中形成的第二腔体63连通，第一腔体53和第二腔体63连通设计可保证磁射流混合物200的流通性，使得经过第一电磁组件2改变X方向的速度的磁射流混合物200顺利进入第二电磁组件3的磁场中。

结合图2和图3所示，第一壳体5包括可拆卸连接的第一半壳体51和第二半壳体52，第一半壳体51和第二半壳体52上分别对称设有第一安装槽，第一电磁线圈21连接在第一安装槽中，一对第一极靴22分别设置在第一半壳体51和第二半壳体52中，且该对第一极靴22的端面相对于YZ面对称设置。对称设置的第一安装槽使得每对第一电磁线圈21也对称安装在第一半壳体51和第二半壳体52中，方便布设第一电磁线圈21，也使得第一电磁线圈21的位置相对固定，第一电磁线圈21工作时保持固定。

如图3所示，第二壳体6包括可拆卸连接的第三半壳体61和第四半壳体62，第三半壳体61和第四半壳体62上分别对称设有第二安装槽，第二电磁线圈31连接在第二安装槽中，一对第二极靴32分别设置在第三半壳体61和第四半壳体62中，且该对第二极靴32的端面相对于XZ面对称设置。同样的道理，第二安装槽使得每对第二电磁线圈31也对称安装在第三半壳体61和第四半壳体62中，方便布设第二电磁线圈31，也使得第二电磁线圈31的位置相对于第一电磁线圈21固定，第二电磁线圈31工作时保持固定。

第一半壳体51和第二半壳体52可拆卸连接、第三半壳体61和第四半壳体62可拆卸连接，可拆卸连接便于维修和装配，并方便第一极靴22和第二极靴32的安装。这里的可拆卸连接可以为螺栓和螺母连接，即在两个配合的半壳体上分别设置螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔后，采用螺母拧紧固定，方便拆卸。

有利地，第一壳体5和第二壳体6均采用非导磁材料，非导磁材料可选择铁钴镍以外的金属，可减少漏磁，使磁力线集中地通过第一极靴22和第二极靴32。

将壳体上对称设置安装槽，且电磁线圈连接在安装槽内，可限定电磁线圈的位置，保证线圈两两对称且共球面布置。

通过在第一壳体5和第二壳体6中设置极靴，极靴与壳体可拆卸连接，使第一电磁线圈21和第二电磁线圈31产生的磁场更集中，且第一极靴22的端面相对于YZ面对称设置，可使在第一腔体53中心附近的较大区域产生方向垂直于第一极靴22端面的强度较高、均匀性较好的磁场；第二极靴32的端面相对于XZ面对称设置，可使第二腔体63中心附近的较大区域产生方向垂直于第二极靴32端面的强度较高、均匀性较好的磁场。

可选地，极靴采用导磁材料，导磁材料可使磁场更集中于极靴。

有利地，如图2和图3所示，第一半壳体51、第二半壳体52、第三半壳体61、第四半壳体62大致形成为半球形壳体。

当第一半壳体51和第二半壳体52为半球形壳体时，第一半壳体51和第二半壳体52连接后可形成球形壳体，因第一半壳体51和第二半壳体52上分别对称设有第一安装槽，第一电磁线圈21连接在第一安装槽中，因此第一半壳体51和第二半壳体52形成球形壳体，保证了第一电磁线圈21都处在一个公共球体表面上；同理，当第三半壳体61和第四半壳体62为半球形壳体时，可保证第二电磁线圈31都处在一个公共球体表面上。共球面的线圈磁场效应好，可产生较大范围内的匀强磁场，实现快速改变磁射流混合物200的水平速度。

如图2所示，第一极靴22靠近YZ面的端面在Z方向的高度为h1，第一腔体53在Z方向的高度为H1，h1≥0.75*H1，第一极靴22靠近YZ面的端面在Y方向的长度为l1，第一腔体53在同一Y方向的长度为L1，l1≥0.75*L1，第一极靴22远离YZ面的一端连接在第一壳体5的距离最远端。

如图3所示，第二极靴32靠近XZ面的端面在Z方向的高度为h2，第二腔体63在Z方向的高度为H2，h2≥0.75*H2，第二极靴32靠近XZ面的端面在X方向的长度为l2，第二腔体63在同一X方向的长度为L2，l2≥0.75*L2，第二极靴32远离XZ面的一端连接在第二壳体6的距离最远端。

当h1＜0.75*H1且l1＜0.75*L1时，第一空腔53内的非均匀磁场的范围较大，对磁射流混合物200的控制效果差；当h1≥0.75*H1且l1≥0.75*L1时，可使第一腔体53均匀性差的磁场区域减小，进而保证第一电磁组件2中的磁场更集中，使得第一腔体53中心附近的较大区域产生方向垂直于第一极靴22端面的匀强磁场，精确控制磁射流混合物200的X方向的受力大小，进而快速、精确地改变磁射流混合物200的X方向的速度。

相应的，当h2≥0.75*H2且l2≥0.75*L2时，可使第二腔体63均匀性差的磁场区域减小，进而保证第二电磁组件3中的磁场更集中，使得第二腔体63中心附近的较大区域产生方向垂直与第二极靴32端面的匀强磁场，精确控制磁射流混合物200的Y方向的受力大小，进而快速精确地改变磁射流混合物200的Y方向的速度。

在一些示例中，如图2和图3所示，磁射流束多向可调加工装置100还包括第一隔磁罩7a和第二隔磁罩7b。第一壳体5远离第二壳体6的一侧形成第一连接口，第一连接口上连接第一隔磁罩7a，第一隔磁罩7a内安装有喷嘴1，第一隔磁罩7a伸入第一腔体53中，第一隔磁罩7a的下沿到第一极靴22上沿的Z方向距离为h3，h3≤0.1*H1，第二隔磁罩7b的上沿到第一极靴22下沿的Z方向距离为h4，h4≤0.1*H1，第二隔磁罩7b的下沿到第二极靴32上沿的Z方向距离为h5，h5≤0.1*H1。此设置使得第一腔体53和第二腔体63内的均匀性差的磁场区域进一步减小，从而提高射流混合物200通过腔体时的稳定性和可操控性。

喷嘴1可采用硬度大的非导磁材料制造，如陶瓷和铝合金等材料，在具体的示例中，喷嘴1采用蓝宝石。

有利地，如图2和图3所示，喷嘴1和第一隔磁罩7a通过过盈配合连接。

如图2和图3所示，第二壳体6远离第一壳体5的一侧形成第二连接口，第二连接口中连接第三电磁组件4，第三电磁组件4的上沿到第二极靴32下沿的Z方向距离为h6，h6≤0.1*H1。最终将形成位置相对固定的喷嘴1、第一电磁组件2、第二电磁组件3和第三电磁组件4。

可选地，第三电磁组件4为螺线管，螺线管沿Z方向布设，可控制磁射流混合物200在Z方向的速度。

进一步地，螺线管包括内芯42和卷绕在内芯42上的导线43，内芯42的中部形成中空的加速通道421，加速通道421的一端形成出射口41，加速通道421的另一端与第二腔体63连通，螺线管通电后，在中间的加速通道421内产生轴向的磁场，通过控制第三电磁组件4的电流，可以控制其内部的磁场大小，进而控制磁射流混合物200在Z方向的速度大小，即实现磁射流混合物200的加速或减速。

可选地，如图2和图3所示，磁射流束多向可调加工装置100还包括第二隔磁罩7b，第一腔体53与第二腔体63相连通处设置有第二隔磁罩7b，第二隔磁罩7b的两端分别伸入第一腔体53和第二腔体63中，第二隔磁罩7b内形成柱状腔体，第二隔磁罩7b的轴线与Z方向平行。

因第一腔体53和第二腔体63的上、下两端远离极靴的区域容易出现均匀性差的磁场，通过设置第一隔磁罩7a、第二隔磁罩7b来调节磁场，可实现整个第一腔体53中的X方向的磁场较为均匀，整个第二腔体63中的Y方向磁场较为均匀，提升磁射流混合物200通过时的受力效果。

上述隔磁罩(第一隔磁罩7a、第二隔磁罩7b)采用导磁材料，使远离极靴区域均匀性差的磁场经隔磁罩导通，让磁射流混合物200在极靴区域外受到的磁力更小，提高磁射流混合物200的稳定性和可操控性。

可选地，如图4和图6所示，磁射流束多向可调加工装置100还包括第一散热件8a和第二散热件8b，第一散热件8a环绕第一壳体5设置以对第一壳体5散热，第二散热件8b环绕第二壳体6设置以对第二壳体6散热。

在磁射流束多向可调加工装置100对待加工件300进行加工时，因电磁线圈长时间使用会发热进而导致壳体的温度升高，影响磁射流束多向可调加工装置100的使用寿命，通过在壳体外设置散热件可有效将电磁线圈产生的热量通过壳体和散热件导出，避免电磁线圈及其周围区域过热，使电磁线圈能在大电流下长时间工作，增加磁射流束多向可调加工装置100的连续工作时间，提升磁射流束多向可调加工装置100的使用寿命。

可选地，散热件可以为导热管，导热管中可注入循环冷却水或其他冷却液，进而实现散热。可选地，导热管中也可加入相变材料件。

在本实用新型的其它实施例中，第一电磁组件2和第二电磁组件3不限于前述的多对电磁线圈和极靴，第一电磁组件2和第二电磁组件3也可以为亥姆霍兹线圈，每个亥姆霍兹线圈包括两个相平行设置的第一圆环线圈和第二圆环线圈，第一圆环线圈和第二圆环线圈连通且共轴，在亥姆霍兹线圈中通入电流，在其公共轴线中点附近产生较广的均匀磁场，磁场的方向沿共轴线圈的轴向，第一圆环线圈和第二圆环线圈之间形成射流通道。两个亥姆赫兹线圈的磁场方向均在水平面内，且相互垂直，第一电磁组件2内的射流通道为第一射流通道，第二电磁组件3内的射流通道为第二射流通道，第一射流通道和第二射流通道相连通，第一射流通道和第二射流通道的延长线与喷射口和出射口41的连线方向一致，即Z方向。通过分别调节两个亥姆赫兹线圈中的电流，可以控制第一电磁组件2和第二电磁组件3中磁场大小，使得磁射流混合物200产生任一水平方向的速度。

第三电磁组件4的内芯42中沿Z方向形成加速通道421，加速通道421的一端与第二射流通道连通，加速通道421的另一端形成出射口41，螺线管通电后，在中间的加速通道421内产生轴向的磁场，通过控制第三电磁组件4的电流，可以控制其内部的磁场大小，从而控制磁射流混合物200在Z方向的速度大小，即实现磁射流混合物200的加速或减速。

实用新型磁射流束多向可调加工装置100的使用方法，磁射流混合物200包括磁粉、磨料和水，加工方法包括以下步骤：

1、磁射流混合物200以一定速度从喷射口沿着Z方向向着第一电磁组件2形成的磁场喷射，调节第一电磁组件2的电流以调整磁射流混合物200在X方向的速度；

2、经过X方向调速的磁射流混合物200继续进入第二电磁组件3形成的磁场，调节第二电磁组件3的电流以调整磁射流混合物200在Y方向的速度；

3、经过X方向和Y方向调速的磁射流混合物200继续进入第三电磁组件4形成的磁场中，调节第三电磁组件4的电流以使磁射流混合物200在Z方向加速，在Z方向加速后的磁射流混合物200从出射口41射向待加工件300表面进行加工。

由上述结构可知，磁射流束多向可调加工装置100首先由磁粉、磨粉和水组成的磁射流混合物200会以一定速度从喷射口沿着Z方向喷射，喷射出的磁射流混合物200进入第一电磁组件2形成的磁场，由于磁场的作用，磁射流混合物200中的磁性颗粒沿着喷嘴1的Z方向形成颗粒链，产生磁粘效应，通过调节第一电磁组件2的电流调整磁射流混合物200在X方向的速度。

随后，经过X方向调速后的磁射流混合物200进入第二电磁组件3形成的磁场，通过调节第二电磁组件3的电流调整磁射流混合物200在Y方向的速度。由此可知，本实用新型通过第一电磁组件2和第二电磁组件3的配合使用，能够使磁射流混合物200产生任一水平方向的速度。

最后，经过X方向和Y方向调速的磁射流混合物200进入第三电磁组件4形成的磁场中，通过调节第三电磁组件4的电流实现磁射流混合物200在Z方向的加速或减速，在Z方向调速后的磁射流混合物200从出射口41射向待加工件300表面进行加工。

本实用新型磁射流束多向可调加工装置100对待加工件300进行加工时方法简单，且无需改变喷嘴1和待加工件300的位置即可实现待加工件300的加工，设备投入成本低，加工操控方法简单，加工精度高，结构简单，适用范围广，可用于切割、刻蚀、抛光、打孔等。

在本实用新型的一些实施例中，磁粉为铁磁性粉末或超顺磁性粉末，磨料为石榴石、石英砂或氧化铝，磁粉、磨料和水的质量配比为(20～35):(5～15):100，这种配比的磁射流混合物200性能良好，在磁场的作用下能够产生明显的磁粘效应，即在磁场作用下磁性颗粒排列为链状，粘度显著增大，这种改变是在毫秒的时间内完成的。

磨料使用石榴石、石英砂或氧化铝中的一种，其目的是保证磨料自身具有较强的硬度，可借助磨料颗粒的高速碰撞剪切作用，对待加工件300进行高效率的材料去除。

在一些示例中，如图1所示，水贮存在水箱240中，磨料贮存在磨料罐220中，磁粉贮存在磁粉罐210中，经过增压泵230加压出射的水流进入到混合罐250中，同时磨料从磨料罐220中进入到混合罐250中、磁粉从磁粉罐210中进入到混合罐250中，三者快速混合并输送到喷嘴1处。

在另一些示例中，也可以使磁粉、磨料和水按所需的配比先进行混合，再增压传送到喷嘴1处沿着Z方向喷射。

可选地，喷射口的口径为0.4～0.8mm，可保证喷射口喷射出的磁射流混合物200被集束控制，提高离开喷射口时的速度。

可选地，磁粉的平均粒径范围为10～15mm。

可选地，磨料的平均粒径小于等于75μm。

下面结合说明书附图描述本实用新型的具体实施例中磁射流束多向可调加工装置100的具体结构。本实用新型的实施例可以为前述的多个技术方案进行组合后的所有实施例，而不局限于下述具体实施例。

实施例1

一种磁射流束多向可调加工装置100，如图1所示，磁射流束多向可调加工装置100适于喷射磁射流混合物200于待加工件300表面，包括：喷嘴1、第一电磁组件2、第二电磁组件3和第三电磁组件4。其中，如图2和图3所示，喷嘴1上设有喷射口，喷嘴1适于朝Z方向喷射磁射流混合物200；第一电磁组件2设在喷射口处，第一电磁组件2的磁场方向与喷嘴1的喷射方向垂直，第一电磁组件2可改变经过的磁射流混合物200的X方向的速度；第二电磁组件3远离喷嘴1设在第一电磁组件2的一侧，第二电磁组件3的磁场方向与喷嘴1的喷射方向垂直，且第二电磁组件3的磁场方向与第一电磁组件2的磁场方向垂直，第二电磁组件3可改变经过的磁射流混合物200的Y方向的速度；第三电磁组件4远离第一电磁组件2并设在第二电磁组件3的一侧，第三电磁组件4的磁场方向与喷嘴1的喷射方向平行，第三电磁组件4的轴向一侧形成出射口41，磁射流混合物200适于从出射口41出射到待加工件300的表面。

实施例2

一种磁射流束多向可调加工装置100，如图1所示，磁射流束多向可调加工装置100适于喷射磁射流混合物200于待加工件300表面，包括：喷嘴1、第一电磁组件2、第二电磁组件3和第三电磁组件4。与实施例1不同的是，第一电磁组件2和第二电磁组件3为亥姆霍兹线圈，每个亥姆霍兹线圈包括两个相平行设置的第一圆环线圈和第二圆环线圈，第一圆环线圈和第二圆环线圈连通，第一圆环线圈和第二圆环线圈之间形成射流通道。第一电磁组件2内的射流通道为第一射流通道，第二电磁组件3内的射流通道为第二射流通道，第一射流通道和第二射流通道相连通，第一射流通道和第二射流通道的延长线与喷射口和出射口41的连线方向一致。第三电磁组件4为螺线管，螺线管内形成中空的加速通道421，加速通道421的一端连通第二射流通道，加速通道421的另一端形成出射口41。

实施例3

一种磁射流束多向可调加工装置100，如图1所示，磁射流束多向可调加工装置100适于喷射磁射流混合物200于待加工件300表面，包括：喷嘴1、第一电磁组件2、第二电磁组件3和第三电磁组件4。与实施例1不同的是，在实施例1的基础上，第一电磁组件2包括多对第一电磁线圈21和一对第一极靴22，每对第一电磁线圈21相对于YZ面对称布设，间隔距离最近的一对第一电磁线圈21朝向彼此的一侧面布设有一对第一极靴22；第二电磁组件3包括多对第二电磁线圈31和一对第二极靴32，每对第二电磁线圈31相对于XZ面对称布设，间隔距离最近的一对第二电磁线圈31朝向彼此的一侧面布设有一对第二极靴32。第一电磁线圈21为环状且每对第一电磁线圈21的电流相同，多对第一电磁线圈21的圆心共轴并平行于X方向，多对第一电磁线圈21在X方向间隔设置，所有的第一电磁线圈21共球面布设；第二电磁线圈31为环状且每对第二电磁线圈31的电流相同，多对第二电磁线圈31的圆心共轴并平行于Y方向，多对第二电磁线圈31在Y方向间隔设置，所有的第二电磁线圈31共球面布设；第三电磁组件4为螺线管，螺线管包括内芯42和卷绕在内芯42上的导线43，内芯42的中部形成中空的加速通道421，加速通道421的一端与出射口41连通，加速通道421的另一端与第二电磁线圈31的磁场连通。

实施例4

一种磁射流束多向可调加工装置100，与实施例3不同的是，在实施例3的基础上，如图2和图3所示，第一壳体5包括螺钉连接的第一半壳体51和第二半壳体52，第一半壳体51和第二半壳体52上分别对称设有第一安装槽，第一电磁线圈21连接在第一安装槽中，一对第一极靴22分别设置在第一半壳体51和第二半壳体52中，且该对第一极靴22的端面相对于YZ面对称设置；第二壳体6包括螺钉连接的第三半壳体61和第四半壳体62，第三半壳体61和第四半壳体62上分别对称设有第二安装槽，第二电磁线圈31连接在第二安装槽中，一对第二极靴32分别设置在第三半壳体61和第四半壳体62中，且该对第二极靴32的端面相对于XZ面对称设置。

实施例5

一种磁射流束多向可调加工装置100，与实施例4不同的是，在实施例4的基础上，如图2和图3所示，磁射流束多向可调加工装置100还包括第一隔磁罩7a和第二隔磁罩7b。第一壳体5远离第二壳体6的一侧形成第一连接口，第一连接口上连接第一隔磁罩7a，第一隔磁罩7a内安装有喷嘴1，第一隔磁罩7a伸入第一腔体53中；第一腔体53与第二腔体63相连通处设置有第二隔磁罩7b，第二隔磁罩7b的两端分别伸入第一腔体53和第二腔体63中，第二隔磁罩7b内形成柱状腔体，第二隔磁罩7b的轴线与Z方向平行。

实施例6

一种磁射流束多向可调加工装置100，与实施例4不同的是，在实施例4的基础上，如图4和图5所示，磁射流束多向可调加工装置100还包括第一散热件8a和第二散热件8b，第一散热件8a环绕第一壳体5设置以对第一壳体5散热，第二散热件8b环绕第二壳体6设置以对第二壳体6散热，散热件可以为导热管，导热管中可注入循环冷却水或其他冷却液，进而实现散热。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图2和图3中显示了三对第一电磁线圈21和三对第二电磁线圈31用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了上面的技术方案之后、显然可以理解将该方案应用到两个、四个或者更多个第一电磁线圈21和第二电磁线圈31的技术方案中，这也落入本实用新型的保护范围之内。

根据本实用新型实施例的磁射流束多向可调加工装置100中第一散热件8a和第二散热件8b的散热原理对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

磁射流束多向可调加工装置专利购买费用说明