一種自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法，該方法是通過(guò)高速流動(dòng)的磁流變拋光液在移動(dòng)的磁性體產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下磁流變拋光液中的鐵磁粒子將磨料微粒包裹、約束在工件孔的內(nèi)表面，形成高速流動(dòng)的柔性拋光磨刷，對(duì)被加工的工件孔內(nèi)表面進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦去除毛刺和降低孔內(nèi)表面的粗糙度，實(shí)現(xiàn)了各類型的孔內(nèi)表面去毛刺和確定性拋光。本發(fā)明還提供了一種自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光裝置，該裝置由拋光機(jī)構(gòu)、磁性體、夾持機(jī)構(gòu)、滑動(dòng)導(dǎo)軌和驅(qū)動(dòng)電機(jī)構(gòu)成，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁性體使拋光液在孔內(nèi)高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)拋光打磨。本發(fā)明能夠解決特殊孔難拋光以及拋光效率低的問(wèn)題，具有精度高、加工效率高、損傷小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種自増壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及超精密加工，尤其涉及一種針對(duì)特殊孔(不規(guī)則異型孔、螺紋孔、膛線孔、細(xì)微孔等)內(nèi)表面進(jìn)行拋光的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科技進(jìn)步，各種特殊孔在航天、航空、汽車、武器、電器、化工、液壓、醫(yī)療等行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如槍炮管的膛線孔、精密機(jī)床中的螺紋孔、內(nèi)燃機(jī)燃料噴嘴等，其中槍炮管的膛線孔精度要求變形量不超過(guò)Iym以及內(nèi)表面粗糙度達(dá)到前對(duì)這些特殊孔的加工精度和表面質(zhì)量要求也越來(lái)越嚴(yán)格，利用常規(guī)的技術(shù)加工這類特殊孔后內(nèi)表面精度都不夠理想，難以滿足產(chǎn)品日益提高的精密化的質(zhì)量要求，需要進(jìn)一步拋光才能滿足其使用要求，因而亟需能高效、高精度對(duì)這些特殊孔內(nèi)表面進(jìn)行超精密拋光的技術(shù)。
[0003]目前運(yùn)用于孔的加工方法主要有:機(jī)械鉆孔、激光打孔、電火花加工等。但是，用機(jī)械鉆孔的方法，在孔的出口處會(huì)留下毛刺，這種毛刺會(huì)影響使用效果;用激光和電火花加工都會(huì)在孔壁處留下再鑄層，從而影響孔的使用壽命，使孔的表面質(zhì)量發(fā)生惡化，因此需要對(duì)這類孔的內(nèi)表面進(jìn)行拋光。而目前對(duì)特殊孔的拋光方法主要有傳統(tǒng)拋光、離子束拋光、氣囊拋光、磨料射流拋光等。傳統(tǒng)拋光主要是靠人工采用柔性毛刷對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行來(lái)回擦拭拋光，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、損害工人的健康，而且無(wú)法適用于細(xì)長(zhǎng)孔和微孔等。離子束拋光等可獲得極高的表面粗糙度，但材料去除率極低，通常僅用于CMP等拋光工藝后，進(jìn)一步減小工件表面損傷層，提高表面質(zhì)量，且加工成本高。氣囊拋光去除率有限，拋光方法及裝置復(fù)雜，主要運(yùn)用于非球面光學(xué)元件的拋光。但這些方法最大的缺陷是不適合細(xì)長(zhǎng)孔和微細(xì)孔的加工，尤其是細(xì)長(zhǎng)螺旋孔的拋光就更無(wú)能為力，這是由于這些拋光方法需要將拋光工具深入到孔內(nèi)表面近距離進(jìn)行拋光，細(xì)長(zhǎng)孔的尺寸限制要求拋光工具必須非常細(xì)長(zhǎng)，而這些拋光方法的拋光工具由于工藝要求不可能做到這一點(diǎn)，這就限制了這些拋光方法在細(xì)長(zhǎng)孔和微細(xì)孔內(nèi)表面拋光的應(yīng)用。
[0004]常用的磨粒射流拋光技術(shù)(如水射流拋光、氣射流拋光)的優(yōu)點(diǎn)很多，應(yīng)用前景也較好，其主要通過(guò)由噴嘴小孔高速噴出的混有細(xì)小磨料粒子的拋光液作用于工件表面，通過(guò)磨料粒子的高速碰撞剪切作用達(dá)到磨削去除材料的射流拋光原理。由于這些射流拋光技術(shù)中微磨粒射流離開(kāi)噴嘴后會(huì)迅速發(fā)散，不能形成準(zhǔn)直的加工束，因而需要噴嘴近距離接觸工件表面進(jìn)行微拋光，另外由于噴嘴尺寸較小，在微磨料射流加工過(guò)程中，極易堵塞，造成射流拋光效率較低。更為重要的是，目前的水射流或者氣射流技術(shù)都是采用單噴嘴方式進(jìn)行拋光加工，加工作用點(diǎn)小，加工效率較低，而且，由于采用單噴嘴近距離拋光，如果要加工內(nèi)孔，需要將噴嘴伸入內(nèi)孔內(nèi)，這就要求內(nèi)孔孔徑要能夠容納噴嘴的放入，限制了欲拋光的內(nèi)孔孔徑，對(duì)于內(nèi)孔中的非直線溝槽(如螺旋槽、膛線等)也無(wú)法順利拋光。
[0005]磨料流加工(Abrasive Flow Machining，簡(jiǎn)稱“AFM”)在國(guó)內(nèi)也稱為擠壓?行磨，其原理是在擠壓珩磨機(jī)作用下擠壓半固狀磨粒對(duì)被加工的零件表面進(jìn)行摩擦，從而對(duì)零件表面進(jìn)行拋光。但磨料流拋光技術(shù)尚未得到很好應(yīng)用，由于半固相磨粒流是磨粒相對(duì)于被加工表面的擠壓運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，孔越小則拋光工藝越難以實(shí)現(xiàn)，所需要的擠壓力越大，因而目前磨粒流工藝無(wú)法拋光孔徑小于50微米的微孔、集群陣列微孔、細(xì)長(zhǎng)孔；另一方面，目前磨粒流拋光裝置主要靠擠壓珩磨機(jī)擠壓半固相磨粒流在工件孔道內(nèi)緩慢流動(dòng)，則磨粒流壓強(qiáng)小、流速慢、加工效率低，同時(shí)慢速流動(dòng)的磨粒會(huì)劃傷工件表面影響加工精度。因此，磨粒流如何高壓、高速射入工件孔道便是需要解決的難題。再者現(xiàn)有的磨粒流拋光方法及裝置不能兼顧大直徑的不規(guī)則孔、細(xì)長(zhǎng)孔的拋光，且磨粒流拋光裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作難，造價(jià)高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)特殊孔(不規(guī)則異型孔、螺紋孔、膛線孔、細(xì)微孔等)難拋光以及拋光效率低的問(wèn)題，提供一種精度高、加工效率高、損傷小、成本低的基于磁流變效應(yīng)的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種基于磁流變效應(yīng)的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光裝置，用于簡(jiǎn)化孔內(nèi)表面拋光的操作技術(shù)，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0008]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]一種基于磁流變效應(yīng)的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法，包括如下步驟:在自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光方法基礎(chǔ)上采用磁流變效應(yīng)拋光加工原理，將配制好的磁流變拋光液添加在工件、夾具及流體增壓加速機(jī)構(gòu)形成的密閉通道中；磁流變拋光液受一側(cè)的流體增壓加速機(jī)構(gòu)的作用下高速射入工件孔內(nèi)，高速流動(dòng)的磁流變拋光液在移動(dòng)的磁性體產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下磁流變拋光液中的鐵磁粒子將磨料微粒包裹、約束在工件孔的內(nèi)表面，形成高速流動(dòng)的柔性拋光磨刷，對(duì)工件孔的內(nèi)表面進(jìn)行拋光加工后到達(dá)另一側(cè)的流體增壓加速機(jī)構(gòu)中，完成工件孔內(nèi)表面一個(gè)方向的拋光;接著，移動(dòng)的磁性體反向運(yùn)動(dòng)，在另一側(cè)的流體增壓加速機(jī)構(gòu)的作用下拋光液被壓縮加速后高速反向射入工件孔內(nèi)，再次形成高速流動(dòng)的柔性拋光磨刷，完成工件孔內(nèi)表面的反向拋光，完成一個(gè)加工循環(huán);通過(guò)循環(huán)上述加工步驟便可完成整個(gè)拋光加工。
[0010]作為優(yōu)選的，所述磁流變拋光液可選用現(xiàn)有的商品化磁流變拋光液，也可以選用其質(zhì)量份數(shù)組成如下的自制磁流變拋光液:液體質(zhì)量百分比50?60%，鐵磁性物質(zhì)質(zhì)量百分比30?40%，油酸質(zhì)量百分比2?3%，磨料質(zhì)量百分比3?15%，防銹劑質(zhì)量百分比3?15%;所述液體包括去離子水或油，所述鐵磁性物質(zhì)可選用羰基鐵粉、還原鐵粉、四氧化三鐵粉中的一種或多種組合。
[0011 ]作為優(yōu)選的，所述磁流變拋光液中加入的磨料包括碳化硅、氧化鋁、氧化鈰、氮化硼、金剛石、二氧化硅、氮化硅、氧化鋯中一種或多種組合。
[0012]作為優(yōu)選的，所述磁性體可以是永磁鐵也可以是電磁鐵，磁性體安裝在環(huán)形磁性體安裝架上且與工件外表面的間隙可調(diào)節(jié)，所述磁性體的磁場(chǎng)強(qiáng)度可根據(jù)加工條件的要求調(diào)整控制。
[0013]作為優(yōu)選的，所述磁性體的移動(dòng)速度由驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制，移動(dòng)方式為往復(fù)式;可根據(jù)磁流變拋光液的流速來(lái)調(diào)整磁性體的移動(dòng)速度和往復(fù)頻率。
[0014]本發(fā)明還提供了一種自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光裝置，包括自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光機(jī)構(gòu)、磁性體、環(huán)形磁性體安裝架、夾持機(jī)構(gòu)、滑動(dòng)導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、以及磁流變拋光液。所述自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光機(jī)構(gòu)包括兩組對(duì)稱設(shè)置于被加工工件的左右兩端的流體增壓加速機(jī)構(gòu)及夾具，所述流體增壓加速機(jī)構(gòu)包括流體增壓加速腔體、活塞缸、活塞、活塞桿和驅(qū)動(dòng)單元，所述流體增壓加速腔體的一端通過(guò)夾具夾緊工件并與工件孔相連通，另一端與所述活塞缸相連通;所述活塞配合連接在所述活塞缸內(nèi)，并通過(guò)所述活塞桿與所述驅(qū)動(dòng)單元連接，所述驅(qū)動(dòng)單元可帶動(dòng)所述活塞在所述活塞缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述流體增壓加速腔體通過(guò)夾具夾緊工件并與工件孔相連通，所述磁流變拋光液添加在工件、夾具及流體增壓加速機(jī)構(gòu)形成的密閉通道中，所述的磁性體安裝在環(huán)形磁性體安裝架上，環(huán)形磁性體安裝架間隙配合安裝在被加工件的外表面并可在工件外表面做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述夾持機(jī)構(gòu)一端夾持環(huán)形磁性體安裝架，另一端固定安裝在所述滑動(dòng)導(dǎo)軌上，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌由所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)。
[0015]作為優(yōu)選的，所述磁性體設(shè)為若干個(gè)，可對(duì)稱均勻地布置在環(huán)形磁性體安裝架上，也可根據(jù)工件內(nèi)孔的形狀規(guī)則分布安裝在環(huán)形磁性體安裝架上;所述環(huán)形磁性體安裝架的圓弧半徑可根據(jù)加工工件的外徑及兩者的間隙調(diào)整更換，環(huán)形磁性體安裝架為非磁性材料。
[0016]作為優(yōu)選的，所述夾持機(jī)構(gòu)一端夾持磁性體，另一端固定安裝在滑動(dòng)到軌道的滑塊上;所述夾持機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)，其材料為非磁性材料。
[0017]作為優(yōu)選的，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌固定安裝在自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光機(jī)構(gòu)的一側(cè)，滑動(dòng)導(dǎo)軌滑塊的運(yùn)動(dòng)范圍大于所加工工件的長(zhǎng)度。
[0018]作為優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與滑動(dòng)導(dǎo)軌連接，驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌的滑塊移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為速度可控式步進(jìn)電機(jī)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的基于磁流變效應(yīng)的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法及裝置，能夠應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，具有成本低、易操作、加工精度及效率高、適用范圍廣、便于普及等優(yōu)點(diǎn);除此之外，本發(fā)明還具有如下有益效果:
[0020](I)本發(fā)明利用磁流變效應(yīng)拋光加工原理，使高速流動(dòng)的磁流變拋光液置于移動(dòng)的磁性體產(chǎn)生的磁場(chǎng)下，磁流變拋光液中的鐵磁粒子在磁場(chǎng)作用下將磨料微粒包裹、約束在工件孔的內(nèi)表面，形成高速流動(dòng)的柔性拋光磨刷，在被加工工件的孔內(nèi)表面進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)內(nèi)孔表面進(jìn)行摩擦去除毛刺和降低孔內(nèi)表面的粗糙度，實(shí)現(xiàn)了各類型的孔內(nèi)表面(例如:大直徑的不規(guī)則孔、槍炮管內(nèi)的螺旋膛線、螺紋孔及小直徑(毫米或者微米級(jí))的微孔等的內(nèi)表面)去毛刺和拋光。由于拋光液的流變性可控，因而相比傳統(tǒng)的磨料流拋光，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜內(nèi)表面腔體的確定性拋光，獲得理想的拋光效果；同時(shí)，本發(fā)明還可以通過(guò)擴(kuò)展夾持機(jī)構(gòu)，使夾持機(jī)構(gòu)同時(shí)夾持多個(gè)環(huán)形磁性體安裝架進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，明顯提高了加工拋光的效率。
[0021](2)本發(fā)明通過(guò)形成高速流動(dòng)的柔性拋光磨刷對(duì)工件孔的內(nèi)表面進(jìn)行摩擦拋光，在確保獲得較高效率的同時(shí)不引入亞表面損傷，可以高效消除磨削產(chǎn)生的亞表面損傷層。
[0022](3)本發(fā)明通過(guò)可控式驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)置，可根據(jù)加工工件的精度要求靈活調(diào)節(jié)活塞移動(dòng)速度、磁性體的移動(dòng)速度和往復(fù)頻率、設(shè)置循環(huán)拋光次數(shù)及時(shí)間，使操作更加方便、靈活，有效提高了工件加工精度的可控性，可以獲得更高的加工精度。
【附圖說(shuō)明】
[0023]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。
[0024]圖1是應(yīng)用本發(fā)明自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法及裝置的細(xì)長(zhǎng)螺旋孔拋光實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是應(yīng)用本發(fā)明自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法及裝置的磁性體及環(huán)形磁性體安裝架。
[0026]圖3是應(yīng)用本發(fā)明自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法及裝置的柔性拋光磨刷的工作原理圖。
[0027]圖中:1.驅(qū)動(dòng)單元，2.活塞桿，3.活塞，4.活塞缸，5.流體增壓加速腔體，6.夾具，7.具有細(xì)長(zhǎng)螺旋孔的工件，8.變截面輔助構(gòu)件，9.磁流變拋光液，10.磁性體，11.夾持機(jī)構(gòu)，12.滑動(dòng)導(dǎo)軌，13.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，14.環(huán)形磁性體安裝架，15.柔性拋光磨刷。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]實(shí)施例1:
[0030]采用附圖1所示的裝置實(shí)現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)螺旋孔(如膛線孔)內(nèi)表面的拋光。
[0031 ] 針對(duì)細(xì)長(zhǎng)螺旋孔的拋光應(yīng)用的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光裝置，包括自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光機(jī)構(gòu)、磁性體10、環(huán)形磁性體安裝架14、夾持機(jī)構(gòu)11、滑動(dòng)導(dǎo)軌12、驅(qū)動(dòng)電機(jī)13。所述自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光機(jī)構(gòu)包括兩組對(duì)稱設(shè)置于被加工工件7的左右兩端的流體增壓加速機(jī)構(gòu)及夾具6。所述流體增壓加速機(jī)構(gòu)包括流體增壓加速腔體5、活塞缸4、活塞3、活塞桿2和驅(qū)動(dòng)單元I，所述流體增壓加速腔體5的一端通過(guò)夾具6夾緊工件7，并使工件7定位和固定，且與工件孔相連通，另一端與所述活塞缸4相連通;所述活塞3配合連接在所述活塞缸4內(nèi)，并通過(guò)所述活塞桿2與所述驅(qū)動(dòng)單元I連接，所述驅(qū)動(dòng)單元I可帶動(dòng)所述活塞3在所述活塞缸4內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述流體增壓加速腔體5、活塞缸4、活塞3、夾具6與工件7形成相連通的密閉通道。所述磁性體10安裝在環(huán)形磁性體安裝架14上，環(huán)形磁性體安裝架14間隙配合安裝在被加工工件7的外表面，并通過(guò)所述的夾持機(jī)構(gòu)11夾持固定，所述夾持機(jī)構(gòu)11 一端夾持環(huán)形磁性體安裝架14，另一端固定安裝在固定在自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光機(jī)構(gòu)旁的滑動(dòng)導(dǎo)軌12的滑塊上;所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)13可通過(guò)滑動(dòng)導(dǎo)軌帶動(dòng)磁性體1在被加工的工件7外表面往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0032]具體實(shí)施時(shí)，流體增壓加速腔體5優(yōu)選為變截面腔體，其作用在于通過(guò)減小拋光液流動(dòng)橫截面而增加流動(dòng)速度和壓強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)自增壓的目的，從而解決磨粒流壓力不足、流動(dòng)速度慢的難題。流體增壓加速腔體5的形狀可根據(jù)加工工件7的要求以及加工工藝的需要設(shè)計(jì)其長(zhǎng)度和傾斜角度，形成漸變截面腔體(如圓錐狀)或者突變截面腔體(如階梯狀)。夾具6的一端以螺紋方式或者以快夾(如卡箍)方式與流體增壓加速腔體5的小截面端連接，并有密封機(jī)構(gòu)保證拋光液不泄露，夾具6的另一端通過(guò)可調(diào)節(jié)的夾套與工件7固定連接，夾套內(nèi)側(cè)留有密封槽，密封槽內(nèi)裝有密封圈，防止拋光液泄漏。驅(qū)動(dòng)單元I采用兩對(duì)稱相關(guān)聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)或者凸輪機(jī)構(gòu)，保證兩側(cè)活塞3運(yùn)動(dòng)方式一致，即一側(cè)壓縮拋光液時(shí)，另外一側(cè)剛好泄壓，并且驅(qū)動(dòng)單元I優(yōu)選為可控式的驅(qū)動(dòng)單元。磁性體10優(yōu)選為方形的永磁鐵，環(huán)形磁性體安裝架14與被加工工件的間隙為2mm，磁性體10的磁場(chǎng)強(qiáng)度大于2000GS。上述拋光裝置可根據(jù)加工工件7的精度要求調(diào)節(jié)活塞3和磁性體10的移動(dòng)速度、設(shè)置循環(huán)拋光次數(shù)及時(shí)間，使操作更加方便、靈活，增強(qiáng)工件加工精度的可控性。
[0033]此外，上述拋光裝置還包括變截面輔助構(gòu)件8，該變截面輔助構(gòu)件8a設(shè)有卡爪并通過(guò)該卡爪固定于工件孔(也即細(xì)長(zhǎng)螺旋孔)內(nèi)的中心位置，且與工件孔之間具有一定間距；變截面輔助構(gòu)件8的作用是進(jìn)一步減小拋光液的流通截面的面積增加流動(dòng)速度和壓強(qiáng)，同時(shí)能夠加劇拋光液的紊流形態(tài)，拋光液的紊動(dòng)強(qiáng)度越大磨粒摩擦、碰撞內(nèi)孔孔壁的機(jī)會(huì)越多，能夠提高加工效率和拋光效果，其直徑優(yōu)選為工件孔的0.8倍，長(zhǎng)度優(yōu)選為工件孔的1.2倍，形狀不僅限于直圓柱狀，可以是彎曲的，也可以是不規(guī)則的外形。
[0034]針對(duì)細(xì)長(zhǎng)螺旋孔的拋光應(yīng)用的自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光方法，其包括如下步驟:
[0035]步驟一:將具有細(xì)長(zhǎng)螺旋孔的工件7用夾具6連接在一起，并把工件7與夾具6固定安裝在兩個(gè)呈左右對(duì)稱設(shè)置的流體增壓加速機(jī)構(gòu)之間。同時(shí)將變截面輔助構(gòu)件8固定在工件7的細(xì)長(zhǎng)螺旋孔內(nèi)的中心位置。
[0036]步驟二:將環(huán)形磁性體安裝架14安裝在工件7的外表面并調(diào)整環(huán)形磁性體安裝架14與工件7外表面的間隙以及磁性體10的磁場(chǎng)強(qiáng)度。同時(shí)夾持機(jī)構(gòu)11 一端夾持固定環(huán)形磁性體安裝架14，另一端固定安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌的滑塊上，并調(diào)節(jié)夾持機(jī)構(gòu)11的長(zhǎng)度。
[0037]步驟三:配制磁流變拋光液9。需要說(shuō)明的是，該拋光液可以是現(xiàn)有商品化磁流變拋光液，也可以是自制的磁流變拋光液。
[0038]其中，所述自制磁流變拋光液其質(zhì)量份數(shù)組成如下:硅油質(zhì)量百分比50?60%，鐵磁性物質(zhì)質(zhì)量百分比30?40%，油酸質(zhì)量百分比2?3%，磨料質(zhì)量百分比3?15%，防銹劑質(zhì)量百分比3?15%;所述鐵磁性物質(zhì)可選用羰基鐵粉、還原鐵粉、四氧化三鐵粉。
[0039]步驟四:將配制好的拋光液添加在流體增壓加速腔體5、活塞缸4、活塞3、夾具6、變截面輔助構(gòu)件8與工件7形成相連通的密閉通道中。
[0040]步驟五:啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元I和驅(qū)動(dòng)電機(jī)13，驅(qū)動(dòng)單元I帶動(dòng)活塞桿2推動(dòng)活塞3在活塞缸4內(nèi)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)13帶動(dòng)磁性體1在工件7的外表面運(yùn)動(dòng)，拋光液受一側(cè)的活塞3擠壓作用經(jīng)流體增壓加速腔體5壓縮加速后高速射入工件孔內(nèi)，高速流動(dòng)的磁流變拋光液在移動(dòng)的磁性體產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下，磁流變拋光液中的鐵磁粒子將磨料微粒包裹、約束在工件孔的內(nèi)表面，形成高速流動(dòng)的柔性拋光磨刷，對(duì)工件孔的內(nèi)表面進(jìn)行拋光加工后到達(dá)另一側(cè)的活塞缸4中，同時(shí)在另一側(cè)的活塞3的作用下向同一方向運(yùn)動(dòng)，即一側(cè)壓縮拋光液時(shí)，另外一側(cè)剛好泄壓，兩側(cè)活塞3運(yùn)動(dòng)方式一致，完成工件孔內(nèi)表面一個(gè)方向的拋光。接著，移動(dòng)的磁性體10反向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在另一側(cè)的驅(qū)動(dòng)單元I的作用下拋光液被壓縮加速后高速反向射入工件孔內(nèi)，再次形成高速流動(dòng)的柔性拋光磨刷，完成工件孔內(nèi)表面的反向拋光，完成一個(gè)加工循環(huán)。在步驟五中，可根據(jù)加工工件7的精度要求，通過(guò)可控式的驅(qū)動(dòng)單元I配置的控制器和可控式步進(jìn)電機(jī)13，調(diào)節(jié)活塞3和磁性體10的移動(dòng)速度(如:10m/min)、設(shè)置循環(huán)拋光次數(shù)及時(shí)間(如:2小時(shí))。
[0041]步驟五:加工2小時(shí)后手動(dòng)或自動(dòng)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)單元I和驅(qū)動(dòng)電機(jī)13，完成工件孔內(nèi)表面的拋光，獲得孔內(nèi)表面無(wú)毛刺、表面粗糙度低的細(xì)長(zhǎng)螺旋孔，實(shí)現(xiàn)超精密加工效果。
[0042]從上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明所提供的基于磁流變效應(yīng)的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法及裝置，是利用磁流變效應(yīng)拋光加工原理，使高速流動(dòng)的磁流變拋光液在移動(dòng)的磁性體產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下磁流變拋光液中的鐵磁粒子將磨料微粒包裹、約束在工件孔的內(nèi)表面，形成高速流動(dòng)的柔性拋光磨刷，對(duì)被加工的工件孔內(nèi)表面進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦去除毛刺和降低孔內(nèi)表面的粗糙度，實(shí)現(xiàn)了各類型的孔內(nèi)表面去毛刺和確定性拋光，簡(jiǎn)化了孔內(nèi)表面拋光的操作技術(shù)，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，明顯提高了拋光效率和拋光精度，具有極強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。
[0043]以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將被加工的工件通過(guò)夾具固定安裝在兩個(gè)呈左右對(duì)稱設(shè)置的流體增壓加速機(jī)構(gòu)之間； (2)配制磁流變拋光液，并將磁流變拋光液添加到工件、夾具、以及流體增壓加速機(jī)構(gòu)三者所構(gòu)成的密閉通道中； (3)磁流變拋光液受一側(cè)的流體增壓加速機(jī)構(gòu)的作用下高速射入工件孔內(nèi)，在移動(dòng)的磁性體產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下，高速流動(dòng)的磁流變拋光液中的鐵磁粒子將磨料微粒包裹、約束在工件孔的內(nèi)表面，形成高速流動(dòng)的柔性拋光磨刷;對(duì)工件孔的內(nèi)表面進(jìn)行拋光加工后到達(dá)另一側(cè)的流體增壓加速機(jī)構(gòu)中，完成工件孔內(nèi)表面一個(gè)方向的拋光;接著，移動(dòng)的磁性體反向運(yùn)動(dòng)，在另一側(cè)的流體增壓加速機(jī)構(gòu)的作用下，拋光液被壓縮加速后高速反向射入工件孔內(nèi)，再次形成高速流動(dòng)的柔性拋光磨刷，完成工件孔內(nèi)表面的反向拋光;完成一個(gè)加工循環(huán)； (4)循環(huán)步驟(3)，完成整個(gè)拋光加工。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法，其特征在于，所述磁流變拋光液選用現(xiàn)有的商品化磁流變拋光液，或者選用質(zhì)量份數(shù)組成如下的自制磁流變拋光液:液體質(zhì)量百分比50?60%，鐵磁性物質(zhì)質(zhì)量百分比30?40%，油酸質(zhì)量百分比2?3%，磨料質(zhì)量百分比3?15%，防銹劑質(zhì)量百分比3?15% ;所述液體包括去離子水或油，所述鐵磁性物質(zhì)選用羰基鐵粉、還原鐵粉、四氧化三鐵粉中的一種或多種組合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法，其特征在于，所述磁流變拋光液中加入的磨料包括碳化硅、氧化鋁、氧化鈰、氮化硼、金剛石、二氧化硅、氮化硅、氧化鋯中一種或多種組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法，其特征在于，所述磁性體為永磁鐵或電磁鐵，磁性體安裝在環(huán)形磁性體安裝架上且與工件外表面的間隙可調(diào)節(jié)，所述磁性體的磁場(chǎng)強(qiáng)度可根據(jù)加工條件的要求調(diào)整控制。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光方法，其特征在于，所述磁性體的移動(dòng)速度由驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制，驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)根據(jù)磁流變拋光液的流速來(lái)調(diào)整磁性體的移動(dòng)速度和往復(fù)頻率，磁性體的移動(dòng)方式為往復(fù)式。6.—種自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光裝置，其特征在于，包括自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光機(jī)構(gòu)、磁性體、環(huán)形磁性體安裝架、夾持機(jī)構(gòu)、滑動(dòng)導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、磁流變拋光液;所述自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光機(jī)構(gòu)包括兩組對(duì)稱設(shè)置于被加工工件的左右兩端的流體增壓加速機(jī)構(gòu)、以及夾具，所述流體增壓加速機(jī)構(gòu)包括流體增壓加速腔體、活塞缸、活塞、活塞桿和驅(qū)動(dòng)單元，所述流體增壓加速腔體的一端通過(guò)夾具夾緊工件并與工件孔相連通，另一端與所述活塞缸相連通;所述活塞配合連接在所述活塞缸內(nèi)，并通過(guò)所述活塞桿與所述驅(qū)動(dòng)單元連接，所述驅(qū)動(dòng)單元可帶動(dòng)所述活塞在所述活塞缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述流體增壓加速機(jī)構(gòu)、夾具、以及工件三者構(gòu)成用于打磨拋光的密閉通道，所述磁流變拋光液添加到該密閉通道中，所述磁性體安裝在環(huán)形磁性體安裝架上，環(huán)形磁性體安裝架間隙配合安裝在被加工工件的外表面;所述夾持機(jī)構(gòu)一端夾持環(huán)形磁性體安裝架，另一端固定安裝在所述滑動(dòng)導(dǎo)軌上，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，使磁性體在滑動(dòng)導(dǎo)軌上相對(duì)工件做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光裝置，其特征在于，所述磁性體均勻?qū)ΨQ地分布在環(huán)形磁性體安裝架上或者根據(jù)工件內(nèi)孔的形狀規(guī)則分布安裝在環(huán)形磁性體安裝架上;所述環(huán)形磁性體安裝架為非磁性材料，其圓弧半徑可根據(jù)加工工件的外徑及兩者的間隙來(lái)調(diào)整或更換。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光裝置，其特征在于，所述夾持機(jī)構(gòu)為非磁性材料，且長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光裝置，其特征在于，所述滑動(dòng)導(dǎo)軌固定安裝在自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光機(jī)構(gòu)的一側(cè)，滑動(dòng)導(dǎo)軌的滑塊的運(yùn)動(dòng)范圍大于所加工工件的長(zhǎng)度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自增壓高速磨粒磁流孔內(nèi)表面拋光裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與滑動(dòng)導(dǎo)軌連接，驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌的滑塊移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為速度可控式步進(jìn)電機(jī)。
【文檔編號(hào)】B24B31/112GK105881185SQ201610219339
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】路家斌, 陳潤(rùn), 閻秋生, 梁華卓, 朱奕瑋
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)