一种自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光方法，该方法是通过高速流动的磁流变抛光液在移动的磁性体产生的磁场作用下磁流变抛光液中的铁磁粒子将磨料微粒包裹、约束在工件孔的内表面，形成高速流动的柔性抛光磨刷，对被加工的工件孔内表面进行往复运动摩擦去除毛刺和降低孔内表面的粗糙度，实现了各类型的孔内表面去毛刺和确定性抛光。本发明专利技术还提供了一种自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光装置，该装置由抛光机构、磁性体、夹持机构、滑动导轨和驱动电机构成，通过驱动电机驱动磁性体使抛光液在孔内高速往复运动来实现抛光打磨。本发明专利技术能够解决特殊孔难抛光以及抛光效率低的问题，具有精度高、加工效率高、损伤小、成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超精密加工，尤其涉及一种针对特殊孔(不规则异型孔、螺纹孔、膛线孔、细微孔等)内表面进行抛光的自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光方法及装置。
技术介绍
随着现代科技进步，各种特殊孔在航天、航空、汽车、武器、电器、化工、液压、医疗等行业中的应用越来越广泛，如枪炮管的膛线孔、精密机床中的螺纹孔、内燃机燃料喷嘴等，其中枪炮管的膛线孔精度要求变形量不超过1μm以及内表面粗糙度达到0.2μm以上。目前对这些特殊孔的加工精度和表面质量要求也越来越严格，利用常规的技术加工这类特殊孔后内表面精度都不够理想，难以满足产品日益提高的精密化的质量要求，需要进一步抛光才能满足其使用要求，因而亟需能高效、高精度对这些特殊孔内表面进行超精密抛光的技术。目前运用于孔的加工方法主要有：机械钻孔、激光打孔、电火花加工等。但是，用机械钻孔的方法，在孔的出口处会留下毛刺，这种毛刺会影响使用效果；用激光和电火花加工都会在孔壁处留下再铸层，从而影响孔的使用寿命，使孔的表面质量发生恶化，因此需要对这类孔的内表面进行抛光。而目前对特殊孔的抛光方法主要有传统抛光、离子束抛光、气囊抛光、磨料射流抛光等。传统抛光主要是靠人工采用柔性毛刷对内孔进行来回擦拭抛光，不仅劳动强度大、效率低、损害工人的健康，而且无法适用于细长孔和微孔等。离子束抛光等可获得极高的表面粗糙度，但材料去除率极低，通常仅用于CMP等抛光工艺后，进一步减小工件表面损伤层，提高表面质量，且加工成本高。气囊抛光去除率有限，抛光方法及装置复杂，主要运用于非球面光学元件的抛光。但这些方法最大的缺陷是不适合细长孔和微细孔的加工，尤其是细长螺旋孔的抛光就更无能为力，这是由于这些抛光方法需要将抛光工具深入到孔内表面近距离进行抛光，细长孔的尺寸限制要求抛光工具必须非常细长，而这些抛光方法的抛光工具由于工艺要求不可能做到这一点，这就限制了这些抛光方法在细长孔和
微细孔内表面抛光的应用。常用的磨粒射流抛光技术(如水射流抛光、气射流抛光)的优点很多，应用前景也较好，其主要通过由喷嘴小孔高速喷出的混有细小磨料粒子的抛光液作用于工件表面,通过磨料粒子的高速碰撞剪切作用达到磨削去除材料的射流抛光原理。由于这些射流抛光技术中微磨粒射流离开喷嘴后会迅速发散，不能形成准直的加工束，因而需要喷嘴近距离接触工件表面进行微抛光，另外由于喷嘴尺寸较小，在微磨料射流加工过程中，极易堵塞，造成射流抛光效率较低。更为重要的是，目前的水射流或者气射流技术都是采用单喷嘴方式进行抛光加工，加工作用点小，加工效率较低，而且，由于采用单喷嘴近距离抛光，如果要加工内孔，需要将喷嘴伸入内孔内，这就要求内孔孔径要能够容纳喷嘴的放入，限制了欲抛光的内孔孔径，对于内孔中的非直线沟槽(如螺旋槽、膛线等)也无法顺利抛光。磨料流加工(Abrasive Flow Machining，简称“AFM”)在国内也称为挤压珩磨，其原理是在挤压珩磨机作用下挤压半固状磨粒对被加工的零件表面进行摩擦，从而对零件表面进行抛光。但磨料流抛光技术尚未得到很好应用，由于半固相磨粒流是磨粒相对于被加工表面的挤压运动实现的，孔越小则抛光工艺越难以实现，所需要的挤压力越大，因而目前磨粒流工艺无法抛光孔径小于50微米的微孔、集群阵列微孔、细长孔；另一方面，目前磨粒流抛光装置主要靠挤压珩磨机挤压半固相磨粒流在工件孔道内缓慢流动，则磨粒流压强小、流速慢、加工效率低，同时慢速流动的磨粒会划伤工件表面影响加工精度。因此，磨粒流如何高压、高速射入工件孔道便是需要解决的难题。再者现有的磨粒流抛光方法及装置不能兼顾大直径的不规则孔、细长孔的抛光，且磨粒流抛光装置结构复杂，操作难，造价高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对特殊孔(不规则异型孔、螺纹孔、膛线孔、细微孔等)难抛光以及抛光效率低的问题，提供一种精度高、加工效率高、损伤小、成本低的基于磁流变效应的自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光方法。本专利技术的另一目的在于，提供一种基于磁流变效应的自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光装置，用于简化孔内表面抛光的操作技术，减少工人的劳动强度。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种基于磁流变效应的自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光方法，包括如下步骤：在自增压高速磨粒流孔内表面抛光方法基础上采用磁流变效应抛光加工原理，将配制好的磁流变抛光液添加在工件、夹具及流体增压加速机构形成的密闭通道中；磁流变抛光液受一侧的流体增压加速机构的作用下高速射入工件孔内，高速流动的磁流变抛光液在移动的磁性体产生的磁场作用下磁流变抛光液中的铁磁粒子将磨料微粒包裹、约束在工件孔的内表面，形成高速流动的柔性抛光磨刷，对工件孔的内表面进行抛光加工后到达另一侧的流体增压加速机构中，完成工件孔内表面一个方向的抛光；接着，移动的磁性体反向运动，在另一侧的流体增压加速机构的作用下抛光液被压缩加速后高速反向射入工件孔内，再次形成高速流动的柔性抛光磨刷，完成工件孔内表面的反向抛光，完成一个加工循环；通过循环上述加工步骤便可完成整个抛光加工。作为优选的，所述磁流变抛光液可选用现有的商品化磁流变抛光液，也可以选用其质量份数组成如下的自制磁流变抛光液：液体质量百分比50～60％，铁磁性物质质量百分比30～40％，油酸质量百分比2～3％，磨料质量百分比3～15％，防锈剂质量百分比3～15％；所述液体包括去离子水或油，所述铁磁性物质可选用羰基铁粉、还原铁粉、四氧化三铁粉中的一种或多种组合。作为优选的，所述磁流变抛光液中加入的磨料包括碳化硅、氧化铝、氧化铈、氮化硼、金刚石、二氧化硅、氮化硅、氧化锆中一种或多种组合。作为优选的，所述磁性体可以是永磁铁也可以是电磁铁，磁性体安装在环形磁性体安装架上且与工件外表面的间隙可调节，所述磁性体的磁场强度可根据加工条件的要求调整控制。作为优选的，所述磁性体的移动速度由驱动电机控制，移动方式为往复式；可根据磁流变抛光液的流速来调整磁性体的移动速度和往复频率。本专利技术还提供了一种自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光装置，包括自增压高速磨粒流孔内表面抛光机构、磁性体、环形磁性体安装架、夹持机构、滑动导轨、驱动电机、以及磁流变抛光液。所述自增压高速磨粒流孔内表面抛光机构包括两组对称设置于被加工工件的左右两端的流体增压加速机构及夹具，所述流体增压加速机构包括流体增压加速腔体、活塞缸、活塞、活塞杆和驱动单元，所述流体增压加速腔体的一端通过夹具夹紧工件并与工件孔相连通，另一
端与所述活塞缸相连通；所述活塞配合连接在所述活塞缸内，并通过所述活塞杆与所述驱动单元连接，所述驱动单元可带动所述活塞在所述活塞缸内往复运动；所述流体增压加速腔体通过夹具夹紧工件并与工件孔相连通，所述磁流变抛光液添加在工件、夹具及流体增压加速机构形成的密闭通道中，所述的磁性体安装在环形磁性体安装架上，环形磁性体安装架间隙配合安装在被加工件的外表面并可在工件外表面做相对运动，所述夹持机构一端夹持环形磁性体安装架，另一端固定安装在所述滑动导轨上，所述滑动导轨由所述驱动电机带动。作为优选的，所述磁性体设为若干个，可对称均匀地布置在环形磁性体安装架上，也可根据工件内孔的形状规则分布安装在环形磁性体安装架上；所述环形磁性体安装架的圆弧半径可根据加工工件的外径及两者的间隙调整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将被加工的工件通过夹具固定安装在两个呈左右对称设置的流体增压加速机构之间；(2)配制磁流变抛光液，并将磁流变抛光液添加到工件、夹具、以及流体增压加速机构三者所构成的密闭通道中；(3)磁流变抛光液受一侧的流体增压加速机构的作用下高速射入工件孔内，在移动的磁性体产生的磁场作用下，高速流动的磁流变抛光液中的铁磁粒子将磨料微粒包裹、约束在工件孔的内表面，形成高速流动的柔性抛光磨刷；对工件孔的内表面进行抛光加工后到达另一侧的流体增压加速机构中，完成工件孔内表面一个方向的抛光；接着，移动的磁性体反向运动，在另一侧的流体增压加速机构的作用下，抛光液被压缩加速后高速反向射入工件孔内，再次形成高速流动的柔性抛光磨刷，完成工件孔内表面的反向抛光；完成一个加工循环；(4)循环步骤(3)，完成整个抛光加工。

【技术特征摘要】
1.一种自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将被加工的工件通过夹具固定安装在两个呈左右对称设置的流体增压加速机构之间；(2)配制磁流变抛光液，并将磁流变抛光液添加到工件、夹具、以及流体增压加速机构三者所构成的密闭通道中；(3)磁流变抛光液受一侧的流体增压加速机构的作用下高速射入工件孔内，在移动的磁性体产生的磁场作用下，高速流动的磁流变抛光液中的铁磁粒子将磨料微粒包裹、约束在工件孔的内表面，形成高速流动的柔性抛光磨刷；对工件孔的内表面进行抛光加工后到达另一侧的流体增压加速机构中，完成工件孔内表面一个方向的抛光；接着，移动的磁性体反向运动，在另一侧的流体增压加速机构的作用下，抛光液被压缩加速后高速反向射入工件孔内，再次形成高速流动的柔性抛光磨刷，完成工件孔内表面的反向抛光；完成一个加工循环；(4)循环步骤(3)，完成整个抛光加工。2.根据权利要求1所述的自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光方法，其特征在于，所述磁流变抛光液选用现有的商品化磁流变抛光液，或者选用质量份数组成如下的自制磁流变抛光液：液体质量百分比50～60％，铁磁性物质质量百分比30～40％，油酸质量百分比2～3％，磨料质量百分比3～15％，防锈剂质量百分比3～15％；所述液体包括去离子水或油，所述铁磁性物质选用羰基铁粉、还原铁粉、四氧化三铁粉中的一种或多种组合。3.根据权利要求2所述的自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光方法，其特征在于，所述磁流变抛光液中加入的磨料包括碳化硅、氧化铝、氧化铈、氮化硼、金刚石、二氧化硅、氮化硅、氧化锆中一种或多种组合。4.根据权利要求1所述的自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光方法，其特征在于，所述磁性体为永磁铁或电磁铁，磁性体安装在环形磁性体安装架上且与工件外表面的间隙可调节，所述磁性体的磁场强度可根据加工条件的要求调整控制。5.根据权利要求1所述的自增压高速磨粒磁流孔内表面抛光方法，其特征
\t在于，所述磁性体的移动速度由驱动电机控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：路家斌，陈润，阎秋生，梁华卓，朱奕玮，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44