專利名稱：基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于模具拋光領(lǐng)域，具體涉及一種基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置。
背景技術(shù)：
隨著用戶對模具成型產(chǎn)品(如手機殼、車燈和家電外殼等)的表面質(zhì)量要求越來越高，模具制造企業(yè)必須進一步提高模具型腔的表面質(zhì)量以滿足人們的需要，這是因為模具成型產(chǎn)品的表面質(zhì)量主要取決于模具型腔的表面質(zhì)量。提高模具型腔表面質(zhì)量不僅使工件更美觀，而且能夠增強耐腐蝕性和耐磨性，使成型制品易于脫模，降低了由于局部過載而產(chǎn)生裂紋和脫落的危險等。模具型腔以自由曲面居多，為了獲得鏡面級模具型腔表面，后續(xù)的光整加工(主要是拋光)成為必不可少的重要工藝，目前模具自由曲面拋光主要由手工操作完成，不僅效率低(用時約占整個模具制造時間的40%-50%)，勞動強度大，而且難于保證形面精度和穩(wěn)定的拋光品質(zhì)。鑒于手工拋光方式效率低、質(zhì)量低和成本高等方面的缺點，研究針對模具自由曲面的高效、高表面質(zhì)量自動化拋光方法及裝置對于提高模具制造效率和質(zhì)量具有重要的意義。國內(nèi)外研究人員研究了很多拋光方法和裝置，如機械拋光方法及裝置主要采用拋光輪、拋光軸和拋光砂輪等進行拋光，磁流變拋光方法及裝置主要采用磁流變液流經(jīng)模具曲面進行拋光，另外還有氣囊拋光、超聲拋光、超聲波-電化學(xué)(電解)拋光、電化學(xué)(電解)拋光，電化學(xué)(電解)-機械復(fù)合拋光，磁力-電解機械復(fù)合拋光等。在這些方法及裝置中，有的可用于模具自由曲面拋光，但也存在自動化程度低，需要人工輔助完成，效率低、勞動強度大、難于保證形面精度和穩(wěn)定的拋光品質(zhì)等缺陷；而另外一些方法及裝置由于設(shè)備比較復(fù)雜、對環(huán)境有污染、液體流向不易控制等因素，都沒有在模具自由曲面拋光中得到很好應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種自動化程度高、效率高、成本低的基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，包括拋光導(dǎo)向工具、主軸機構(gòu)和磨粒流機構(gòu)；所述拋光導(dǎo)向工具包括一頂端開口、底端呈半球形的空心管道，所述空心管道的底端設(shè)置有若干個均勻分布的微細槽；所述主軸機構(gòu)包括殼體，以及安裝在殼體內(nèi)的空心主軸、軸套、轉(zhuǎn)子、定子和軸承；所述殼體與多軸聯(lián)動數(shù)控機床相連，所述空心主軸與拋光導(dǎo)向工具的空心管道連通；所述軸套安裝在空心主軸的外圓柱面中間部分，所述軸承安裝在空心主軸的外圓柱面兩端部分，所述轉(zhuǎn)子安裝在軸套上，所述定子安裝在殼體上。
所述磨粒流機構(gòu)包括箱體、攪拌器、磨屑吸附器、泵、單向調(diào)壓閥、回收箱和連接管道；回收箱、箱體、泵和單向調(diào)壓閥通過連接管道依次連通構(gòu)成磨粒流流道；所述攪拌器和磨屑吸附器均設(shè)置在箱體內(nèi)；所述磨粒流流道的末端與主軸機構(gòu)的空心主軸連通。本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)置為主軸機構(gòu)中的空心主軸與拋光導(dǎo)向工具中的空心管道通過螺栓連接。本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)置為空心主軸與空心管道的連接處設(shè)置有0型密封圈。本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)置為所述殼體的上下兩端均設(shè)置有一端蓋，所述端蓋通過螺栓與殼體連接。本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)置為所述箱體呈圓臺形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)置為所述攪拌器為四齒向上傾斜結(jié)構(gòu)的攪拌器。本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)置為所述磨屑吸附器包括外殼，以及設(shè)置在外殼內(nèi)的螺旋形線圈和鐵芯。本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)置為所述箱體的底部設(shè)置有一堵頭。本發(fā)明所述的基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，在拋光過程中，磨粒流充滿空心管道，并通過下端的微細槽噴涌而出，拋光導(dǎo)向工具隨著空心主軸的旋轉(zhuǎn)而高速旋轉(zhuǎn)，帶動從微細槽中噴涌而出的磨粒流沿著半球形表面切向運動，形成高速旋轉(zhuǎn)的磨粒場，拋光導(dǎo)向工具半球形表面始終與被拋光模具自由曲面保持一定間距，磨粒場中的微細磨粒高速旋轉(zhuǎn)撞擊模具自由曲面上的微納凸起，在微細磨粒的微力、微量磨削作用下，使模具自由曲面逐步光整，獲得鏡面級表面光潔度。本發(fā)明所述的拋光導(dǎo)向工具不接觸工件，磨粒流由拋光導(dǎo)向工具內(nèi)部經(jīng)過球頭上的狹縫噴涌而出，通過磨粒流對模具自由曲面拋光，因為磨粒流拋光的仿型性能好，因而不受曲面曲率變化的影響。對于曲率變化較大的自由曲面，可以更換球頭半徑比較合適的拋光導(dǎo)向工具，磨粒流在導(dǎo)向工具的導(dǎo)向和旋轉(zhuǎn)作用下，形成可控旋轉(zhuǎn)磨粒場，通過控制主軸旋轉(zhuǎn)速度、磨粒流壓力、導(dǎo)向工具與被拋表面的間距和拋光時間等參數(shù)，可以獲得不同的拋光質(zhì)量和效率，具有結(jié)構(gòu)簡單，拋光自動化程度高，拋光質(zhì)量高且穩(wěn)定等優(yōu)點。傳統(tǒng)的砂輪拋光方法中，砂輪直接接觸工件表面，對曲率變化較大的自由曲面很難用砂輪進行拋光，而且砂輪拋光表面達不到鏡面級，因此只能用作粗拋光。而本發(fā)明可以進行超精密拋光，拋光表面可以達到鏡面級。傳統(tǒng)的柔性氣囊拋光方法中，柔性氣囊與被拋工件表面接觸，在接觸壓力作用下，磨粒很難存儲在接觸區(qū)域，因此拋光效率低。而本發(fā)明所用拋光導(dǎo)向工具與被拋工具表面不接觸，因此效率較高。


圖1為本發(fā)明所述基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置的立體結(jié)構(gòu)圖；圖2為基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置的主視圖；圖3為拋光導(dǎo)向工具的結(jié)構(gòu)圖；圖4為主軸機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖5為磨粒流機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖中各標(biāo)號的含義為
拋光導(dǎo)向工具1、主軸機構(gòu)2、磨粒流機構(gòu)3、空心管道11、微細槽12、開口連接部13、螺栓安裝孔14、密封圈槽15、殼體21、空心主軸22、軸套23、轉(zhuǎn)子24、定子25、軸承26、端蓋27、螺栓28、箱體31、攪拌器32、磨屑吸附器33、泵34、單向調(diào)壓閥35、回收箱36、連接管道37、堵頭38。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步詳細的說明。如圖1、2所示，本發(fā)明提供了一種基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，包括拋光導(dǎo)向工具1、主軸機構(gòu)2和磨粒流機構(gòu)3 ；如圖3所示，所述拋光導(dǎo)向工具包括一頂端開口、底端呈半球形的空心管道11，所述空心管道11的底端設(shè)置有若干個均勻分布的微細槽12 ;在拋光過程中，空心管道11作為磨粒流流道，磨粒流通過這些微細槽12噴涌而出，形成磨粒場，實現(xiàn)模具自由曲面的拋光加工。頂端開口設(shè)置有開口連接部13，開口連接部13上設(shè)置有多個螺栓安裝孔14，開口連接部13通過多個螺栓連接到主軸機構(gòu)2上，為了防止磨粒流泄漏，連接時用0型密封圈密封，因此在端面設(shè)計有密封圈槽15。如圖4所示，所述主軸機構(gòu)2包括殼體21，以及安裝在殼體21內(nèi)的空心主軸22、軸套23、轉(zhuǎn)子24、定子25和軸承26 ;所述殼體21與多軸聯(lián)動數(shù)控機床相連，所述空心主軸22的內(nèi)孔用作磨粒流流道，其與拋光導(dǎo)向工具I的空心管道11連通；所述軸套23安裝在空心主軸22的外圓柱面中間部分，所述軸承26安裝在空心主軸22的外圓柱面兩端部分，所述轉(zhuǎn)子24安裝在軸套23上，所述定子25安裝在殼體21上。定子25由線圈構(gòu)成，通電后產(chǎn)生磁場，帶動轉(zhuǎn)子24轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子24轉(zhuǎn)動時帶動空心主軸22 —起轉(zhuǎn)動。軸承26用于支承空心主軸22，同時轉(zhuǎn)動時可減小摩擦力，以免產(chǎn)生太多熱量。殼體21用于支承和包容空心主軸22以及其它零件，并與數(shù)控機床溜板連接，從而可以安裝在多軸聯(lián)動數(shù)控機床上用于拋光模具自由曲面。為了防止外界雜質(zhì)進入主軸內(nèi)部，同時防止軸承潤滑脂泄漏，殼體21的端部設(shè)置有端蓋27和0型密封圈。同時殼體21通過多個連接螺栓28將需要連接的相鄰零件緊固連接。主軸機構(gòu)2的主要功能是第一，空心主軸22下端用來固定拋光導(dǎo)向工具I ;第二，將磨粒流裝置送來的磨粒流傳送到拋光導(dǎo)向工具I ;第三，定子25通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場帶動轉(zhuǎn)子24轉(zhuǎn)動，進而帶動空心主軸22 —起轉(zhuǎn)動，空心主軸22帶動安裝在其下端的拋光導(dǎo)向工具I 一起轉(zhuǎn)動，磨粒流從下端球頭微細槽12中噴涌而出形成旋轉(zhuǎn)磨粒場，旋轉(zhuǎn)磨粒場中的微納磨粒可以對模具自由曲面進行微力、微量磨削加工，最終實現(xiàn)模具自由曲面的逐步光整。如圖5所示，所述磨粒流機構(gòu)3包括箱體31、攪拌器32、磨屑吸附器33、泵34、單向調(diào)壓閥35、回收箱36和連接管道37 ;回收箱36、箱體31、泵34和單向調(diào)壓閥35通過連接管道37依次連通構(gòu)成磨粒流流道；所述攪拌器32和磨屑吸附器33均設(shè)置在箱體31內(nèi)；所述磨粒流流道的末端與主軸機構(gòu)2的空心主軸22連通。所述箱體31采用圓臺形結(jié)構(gòu)，上端大，下端小，便于拋光生成的磨屑沉淀在圓臺形箱體的底部。所述攪拌器32采用四齒向上傾斜結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)攪拌時可使磨粒流向上翻滾和繞著豎直軸旋轉(zhuǎn)攪拌，從而使攪拌更均勻。所述磨屑吸附器33由螺旋形線圈、鐵芯和外殼構(gòu)成，線圈通電后將產(chǎn)生磁場，可吸附拋光生成的磨屑，以保持磨粒流的組分，采用螺旋結(jié)構(gòu)，更宜于吸附磨屑；鐵芯可起到增強磁場作用，外殼采用螺旋形結(jié)構(gòu)，可保證有更大的表面積，且使得磨屑更容易附著在其表面。箱體31的底部還可設(shè)置堵頭38，在正常工作時旋入排出口用于封堵，需要更換磨粒流時旋出堵頭38用于排出磨粒流。所述泵34用于將磨粒流從箱體31中輸送到連接管道37中，磨粒流壓力和流速可調(diào)節(jié)，經(jīng)過空心主軸22到達拋光導(dǎo)向工具I，最后從拋光導(dǎo)向工具I的微細槽12中噴涌而出形成旋轉(zhuǎn)磨粒場。所述單向調(diào)壓閥35安裝在連接管道37中，用于防止磨粒流反向流動，同時保持連接管道37中的磨粒流有一定的壓力。所述回收箱36用于防止磨粒流飛濺溢出，收集后經(jīng)連接管道37輸送回箱體31。本發(fā)明所述的基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置的工作原理為磨粒流充滿空心管道11，并通過下端的微細槽12噴涌而出，拋光導(dǎo)向工具I隨著空心主軸22的旋轉(zhuǎn)而高速旋轉(zhuǎn)，帶動從微細槽12中噴涌而出的磨粒流沿著半球形表面切向運動，形成高速旋轉(zhuǎn)的磨粒場，拋光導(dǎo)向工具半球形表面始終與被拋光模具自由曲面保持一定間距，磨粒場中的微細磨粒高速旋轉(zhuǎn)撞擊模具自由曲面上的微納凸起，在微細磨粒的微力、微量磨削作用下，使模具自由曲面逐步光整，獲得鏡面級表面光潔度。以上所述為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，皆應(yīng)屬本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，其特征在于，包括拋光導(dǎo)向工具、主軸機構(gòu)和磨粒流機構(gòu)；所述拋光導(dǎo)向工具包括一頂端開口、底端呈半球形的空心管道，所述空心管道的底端設(shè)置有若干個均勻分布的微細槽；所述主軸機構(gòu)包括殼體，以及安裝在殼體內(nèi)的空心主軸、軸套、轉(zhuǎn)子、定子和軸承；所述殼體與多軸聯(lián)動數(shù)控機床相連，所述空心主軸與拋光導(dǎo)向工具的空心管道連通；所述軸套安裝在空心主軸的外圓柱面中間部分，所述軸承安裝在空心主軸的外圓柱面兩端部分，所述轉(zhuǎn)子安裝在軸套上，所述定子安裝在殼體上。所述磨粒流機構(gòu)包括箱體、攪拌器、磨屑吸附器、泵、單向調(diào)壓閥、回收箱和連接管道； 回收箱、箱體、泵和單向調(diào)壓閥通過連接管道依次連通構(gòu)成磨粒流流道；所述攪拌器和磨屑吸附器均設(shè)置在箱體內(nèi)；所述磨粒流流道的末端與主軸機構(gòu)的空心主軸連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，其特征在于，主軸機構(gòu)中的空心主軸與拋光導(dǎo)向工具中的空心管道通過螺栓連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，其特征在于，空心主軸與空心管道的連接處設(shè)置有O型密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，其特征在于，所述殼體的上下兩端均設(shè)置有一端蓋，所述端蓋通過螺栓與殼體連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，其特征在于，所述箱體呈圓臺形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，其特征在于，所述攪拌器為四齒向上傾斜結(jié)構(gòu)的攪拌器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，其特征在于，所述磨屑吸附器包括外殼，以及設(shè)置在外殼內(nèi)的螺旋形線圈和鐵芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，其特征在于，所述箱體的底部設(shè)置有一堵頭。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于工具導(dǎo)向的磨粒流噴涌式拋光裝置，包括拋光導(dǎo)向工具、主軸機構(gòu)和磨粒流機構(gòu)；所述拋光導(dǎo)向工具包括一頂端開口、底端呈半球形的空心管道，所述空心管道的底端設(shè)置有若干個均勻分布的微細槽；所述主軸機構(gòu)包括殼體，以及安裝在殼體內(nèi)的空心主軸、軸套、轉(zhuǎn)子、定子和軸承；所述磨粒流機構(gòu)包括箱體、攪拌器、磨屑吸附器、泵、單向調(diào)壓閥、回收箱和管道。本發(fā)明所述的拋光導(dǎo)向工具不接觸工件，磨粒流由拋光導(dǎo)向工具內(nèi)部經(jīng)過球頭上的狹縫噴涌而出，通過磨粒流對模具自由曲面拋光，因為磨粒流拋光的仿型性能好，因而不受曲面曲率變化的影響。具有結(jié)構(gòu)簡單，拋光自動化程度高，拋光質(zhì)量高且穩(wěn)定等優(yōu)點。
文檔編號B24C9/00GK102990523SQ20121054128
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者孫樹峰, 王萍萍, 吳鑫, 林森 申請人:孫樹峰