本实用新型专利技术公开了一种螺旋式约束磨粒流加工装置，用于对待加工工件内壁进行研磨加工，包括固定板、螺旋式约束加工装置、工件夹紧装置、工件进给装置和缓冲装置；螺旋式约束加工装置、工件夹紧装置、工件进给装置、缓冲装置均固定安装在固定板上；工件夹紧装置用于夹紧待加工工件，螺旋式约束加工装置包括研磨导向杆和短螺旋槽，短螺旋槽固定在研磨导向杆上，待加工工件套装在研磨导向杆上，螺旋式约束加工装置和待加工工件在待加工工件内部形成约束流道；工件夹紧装置上设有约束流道的流体入口和流体出口；工件进给装置用于工件夹紧装置和待加工工件的轴向进给。本实用新型专利技术抛光效率高，抛光效果好，而且极其适合内壁超精密加工。
【技术实现步骤摘要】
螺旋式约束磨粒流加工装置
本技术涉及软性磨粒流加工领域，尤其涉及一种针对内壁超精密加工的螺旋式约束磨粒流加工装置。
技术介绍
随着航空航天、医药、食品、化工等领域的高速发展，国内外对各类管材的需求量也越来越大，对内壁的要求也越来越严格，在现有的内壁超精密加工方法中，常见的有磁力研抛、珩磨、挤压珩磨、柔性磨体振动抛光以及小磨头抛光等，但对于形状精度要求较高的工件来说都存在一定的加工局限性。比如挤压珩磨和柔性磨体振动抛光，由于使用的是粘度较大的弹性基本介质，在进行壁面加工时会受到强粘性力的强力剪切作用，会破坏薄壁面，同时壁面在硬性磨粒的往复作用时表面纹理呈现规律性。而软性磨粒流加工作为一种新的超精密加工方法，对内壁的加工具有独特的优势，尤其适合于较软的有色金属及坚韧的合金等。所谓软性磨粒流就是利用无粘性或者弱粘性的磨粒流在湍流作用下对工件表面进行无序加工。磨粒流要达到湍流状态，就必须要求流道内的流体具有较高的流速，现有的提速方法中主要是引入约束模块，通过与被加工壁面构成一个封闭的约束流道，使流体从狭小的约束流道内部高速通过并达到湍流状态，但是这种方法对于流体入口端的速度要求依旧很高，这就对水泵提出了很高的要求，大大提高了加工成本，而且工件抛光的时间较长，抛光效率普遍较低。 本技术“螺旋式约束磨粒流加工装置”很好的解决了流体因达到湍流运动而对入口速度要求较高、对泵性能要求较高等问题。通过螺旋式约束模块的高速旋转运动带动低速流体加速达到瑞流的状态，而且高速旋转运动产生的离心力使磨粒运动更靠近加工壁面，对工件表面进行频繁无序的撞击作用实现内壁的光整加工。此装置可使入口处的低速流体加速达到湍流状态，不仅降低了对泵的要求，而且加工效率明显提高，适合于各类零件内壁的光整加工。本技术尤其适用于铝合金制品阳极氧化后的表面的加工。
技术实现思路
针对软性磨粒流抛光效率较低、对流体的入口速度和入口压力要求较高等难题，本技术提供了一种抛光效率高，抛光效果好，而且极其适合内壁超精密加工的螺旋式约束磨粒流抛光装置。 本技术解决其技术问题所采用的技术方案是: 螺旋式约束磨粒流加工装置，用于对待加工工件内壁进行研磨加工，包括固定板、螺旋式约束加工装置、工件夹紧装置、工件进给装置和缓冲装置；螺旋式约束加工装置、工件夹紧装置、工件进给装置、缓冲装置均固定安装在固定板上；所述工件夹紧装置用于夹紧待加工工件，所述螺旋式约束加工装置包括研磨导向杆和短螺旋槽，所述短螺旋槽固定在研磨导向杆上，待加工工件套装在研磨导向杆上，所述螺旋式约束加工装置和待加工工件在待加工工件内部形成约束流道；所述工件夹紧装置上设有所述约束流道的流体入口和流体出口 ；所述工件进给装置用于工件夹紧装置和待加工工件的轴向进给； 所述研磨导向杆的两端通过轴承座支撑，所述研磨导向杆的末端通过联轴器连接导向杆驱动电机； 所述工件夹紧装置包括两个夹紧端、两个密封圈、螺杆，所述两个夹紧端通过螺杆将待加工工件夹紧，所述密封圈包括夹紧端密封圈和工件端密封圈，所述夹紧端密封圈用于密封研磨导向杆与工件夹紧装置之间的间隙，所述工件端密封圈用于密封待加工工件与工件夹紧装置之间的间隙；所述两个夹紧端上分别设有所述约束流道的流体入口和流体出P ； 所述工件进给装置包括丝杆、滑块、导向板和滚珠螺母座，所述丝杆的一端通过联轴器连接丝杆驱动电机，所述丝杆的另一端通过滚轴轴承相配合；所述滚珠螺母座套装在所述丝杆上；所述导向板的一端与所述滚珠螺母座固接，另一端通过螺栓与工件夹紧装置连接；所述丝杆驱动电机带动丝杆转动，通过所述丝杆的转动带动所述滚珠螺母座在水平方向做往复直线运动，牵引所述工件夹紧装置和待加工工件做直线进给运动；所述滑块装在所述导向板上，所述工件进给装置通过滑块连接缓冲装置； 所述缓冲装置包括空气压缩机、气缸、直线导轨和支架，所述气缸的后端盖与所述空气压缩机连接，所述气缸的前端盖安装在支架上，所述支架安装在固定板上，所述直线导轨的两端通过轴承座固定安装在固定板上；所述气缸的活塞杆连接所述滑块，所述滑块套装在所述直线导轨上。 [0011 ] 进一步的，所述螺旋式约束磨粒流加工装置还包括电机控制系统，所述电机控制系统包括电机控制板，用于控制所述导向杆驱动电机和所述丝杆驱动电机的转动，所述电机控制板通过设定所述导向杆驱动电机和所述丝杆驱动电机的转速，分析研宄电机在不同的转速下整套装置的运行情况及工件内表面的加工效果。 进一步的，所述研磨导向杆和短螺旋槽组成约束模块，待加工工件内表面与短螺旋槽表面组成约束流道，研磨导向杆通过联轴器与导向杆驱动电机相连实现旋转运动，带动短螺旋槽旋转，同时整个待加工工件和工件夹紧装置通过工件进给装置实现轴向进给运动，磨粒流在此双重作用下完成内表面的加工。 进一步的，所述缓冲装置上设置了平衡气缸用于平衡所述由流体入口和流体出口压力差作用在丝杆上的外载荷。 与现有技术相比，本技术具有以下优点: 1、软性磨粒流加工主要是利用湍流作用下的磨粒流对工件表面进行微力微量的切削，达到光整加工的目的，流体要达到湍流状态，可通过减小流体的粘度或者提高流体入口端的速度来实现。由于流体的粘度只与温度有关，粘度随温度的不同而有显著变化，液体粘度随着温度升高而减小，可适当提高磨粒流的温度来降低流体的粘度，增加流体流动性能，但是当温度升高时，会促使加工表面会与流体中的少量气体发生氧化反应，温度越高，被氧化的现象越明显。而在现实生活中，水以及一些特殊的液压油的粘度较低，流动性能较好，能满足加工的要求，所以可通过提高流体的速度使其达到湍流的状态。通常的做法是在被加工表面施加一个仿形的约束模块，使流体从狭小的流道内部高速通过，虽然这种方法能解决流体达到湍流的难题，但是对流体入口端的速度要求比较高，本技术中，在流道内设置螺旋式约束模块的同时使约束模块做高速旋转运动，使流体通过高速旋转的方式加速达到湍流的状态，不仅降低了对流体入口速度的要求，而且还可以通过控制电机转速实现不同的湍流强度，使加工效果完全可控。 2、螺旋约束模块的高速旋转运动不仅使磨粒流达到湍流状态，而且旋转运动产生的巨大离心力使磨粒更贴近壁面，撞击工件壁面的速度更快，更频繁，此外，螺旋槽的旋转运动不仅使磨粒有绕圆周方向的分运动，而且能加速磨粒做轴向方向的运动，在约束流道内能实现不同方向的撞击，实现纹理交错加工，工件加工的效率高，加工后的效果好。 3、由于螺旋式约束模块的尺寸有限，在一瞬间只能对工件局部进行加工，所以针对不同长度的工件，本技术可通过改变螺旋式约束模块的轴向尺寸来提高整个工件的加工效率，在工件的加工过程中，可通过设定电机的转速来控制整个约束模块的往复进给速度，通过控制霍尔元件的位置控制工件运动的行程，实现对整个工件内表面加工的目的。 4、由于流体入口端和出口端有较大的压力差，会给丝杆施加一个外载荷，长时间作用下会使丝杆弯曲变形，影响整套装置的平稳运行，所以为平衡流体压力差，本技术设计一气缸，通气使气缸内的气体压力和流体压力差保持平衡，以此来消除丝杆上的额外载荷。使整个加工过程安全平稳。 5、通过磨粒的撞击运动实现表面的微力微量切本文档来自技高网...
【技术保护点】
螺旋式约束磨粒流加工装置，用于对待加工工件(2)内壁进行研磨加工，其特征在于：包括固定板(1)、螺旋式约束加工装置、工件夹紧装置、工件进给装置和缓冲装置；螺旋式约束加工装置、工件夹紧装置、工件进给装置、缓冲装置均固定安装在固定板(1)上；所述工件夹紧装置用于夹紧待加工工件(2)，所述螺旋式约束加工装置包括研磨导向杆(3)和短螺旋槽(18)，所述短螺旋槽(18)固定在研磨导向杆(3)上，待加工工件(2)套装在研磨导向杆(3)上，所述螺旋式约束加工装置和待加工工件(2)在待加工工件(2)内部形成约束流道；所述工件夹紧装置上设有所述约束流道的流体入口(4)和流体出口(5)；所述工件进给装置用于工件夹紧装置和待加工工件(2)的轴向进给；所述研磨导向杆(3)的两端通过轴承座支撑，所述研磨导向杆(3)的末端通过联轴器连接导向杆驱动电机(6)；所述工件夹紧装置包括两个夹紧端(7)、两个密封圈、螺杆(8)，所述两个夹紧端(7)通过螺杆(8)将待加工工件(2)夹紧，所述密封圈包括夹紧端(7)密封圈和工件端密封圈，所述夹紧端(7)密封圈用于密封研磨导向杆(3)与工件夹紧装置之间的间隙，所述工件端密封圈用于密封待加工工件(2)与工件夹紧装置之间的间隙；所述两个夹紧端(7)上分别设有所述约束流道的流体入口(4)和流体出口(5)；所述工件进给装置包括丝杆(9)、滑块(10)、导向板(11)和滚珠螺母座(12)，所述丝杆(9)的一端通过联轴器连接丝杆驱动电机(13)，所述丝杆(9)的另一端通过滚轴轴承相配合；所述滚珠螺母座(12)套装在所述丝杆(9)上；所述导向板(11)的一端与所述滚珠螺母座(12)固接，另一端通过螺栓与工件夹紧装置连接；所述丝杆驱动电机(13)带动丝杆(9)转动，通过所述丝杆(9)的转动带动所述滚珠螺母座(12)在水平方向做往复直线运动，牵引所述工件夹紧装置和待加工工件(2)做直线进给运动；所述滑块(10)装在所述导向板(11)上，所述工件进给装置通过滑块(10)连接缓冲装置；所述缓冲装置包括空气压缩机、气缸(14)、直线导轨(15)和支架(16)，所述气缸(14)的后端盖与所述空气压缩机连接，所述气缸(14)的前端盖安装在支架(16)上，所述支架(16)安装在固定板(1)上，所述直线导轨(15)的两端通过轴承座固定安装在固定板(1)上；所述气缸(14)的活塞杆(17)连接所述滑块(10)，所述滑块(10)套装在所述直线导轨(15)上。...
【技术特征摘要】
1.螺旋式约束磨粒流加工装置，用于对待加工工件(2)内壁进行研磨加工，其特征在于:包括固定板^)、螺旋式约束加工装置、工件夹紧装置、工件进给装置和缓冲装置；螺旋式约束加工装置、工件夹紧装置、工件进给装置、缓冲装置均固定安装在固定板(1)上；所述工件夹紧装置用于夹紧待加工工件(2),所述螺旋式约束加工装置包括研磨导向杆(3)和短螺旋槽(18),所述短螺旋槽(18)固定在研磨导向杆(3)上，待加工工件(2)套装在研磨导向杆(3)上，所述螺旋式约束加工装置和待加工工件(2)在待加工工件(2)内部形成约束流道；所述工件夹紧装置上设有所述约束流道的流体入口(4)和流体出口(5)；所述工件进给装置用于工件夹紧装置和待加工工件(2)的轴向进给； 所述研磨导向杆(3)的两端通过轴承座支撑，所述研磨导向杆(3)的末端通过联轴器连接导向杆驱动电机(6)； 所述工件夹紧装置包括两个夹紧端(7)、两个密封圈、螺杆(8),所述两个夹紧端(7)通过螺杆(8)将待加工工件(2)夹紧，所述密封圈包括夹紧端(7)密封圈和工件端密封圈，所述夹紧端(7)密封圈用于密封研磨导向杆(3)与工件夹紧装置之间的间隙，所述工件端密封圈用于密封待加工工件(2)与工件夹紧装置之间的间隙；所述两个夹紧端(7)上分别设有所述约束流道的流体入口⑷和流体出口(5)； 所述工件进给装置包括丝杆(9)、滑块(10)、导向板(11)和滚珠螺母座(12),所述丝杆(9)的一端通过联轴器连接丝杆驱动电机(13),所述丝杆(9)的另一端通过滚轴轴承相配合；所述滚珠螺母座(12)套装在所述丝杆(9)上；所述导向板(11)的一端与所述滚珠螺母座(12)固接，另一端通过螺栓与工件夹紧装置连接；所述丝杆驱动电机(13)带动丝杆(9)转动，通...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁巧玲，计时鸣，单晓杭，孙建辉，宋卫，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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