一种使用毛刷辅助的滚珠丝杠力流变抛光方法技术

一种使用毛刷辅助的滚珠丝杠力流变抛光方法，在抛光液槽内添加利用非牛顿流体和磨粒制备的力流变抛光液；将滚珠丝杠一端装夹在三爪卡盘上、另一端安装在旋转支架上；调整升降系统使抛光头上的毛刷与工件接触，打开隔膜泵，使抛光液通过柔性软管注入抛光头空心腔内；在加工过程中，抛光液由抛光头的空心腔喷射到工件表面，随后抛光液和工件在设定的速度下发生相对运动，在接触区域产生剪切流变效应，抛光液中的固态分散颗粒包裹磨粒形成团簇；在高剪切速度下，过大的团簇会阻碍抛光液进入丝杠螺纹滚道内部，毛刷使得团簇可以与螺纹滚道内部充分接触，达到对滚珠丝杠表面的高质量抛光。本发明专利技术可以实现滚珠丝杠螺纹滚道高精度加工。精度加工。精度加工。

【技术实现步骤摘要】
一种使用毛刷辅助的滚珠丝杠力流变抛光方法


[0001]本专利技术涉及超精密加工领域，主要是一种针对滚珠丝杠的毛刷辅助力流变抛光方法。

技术介绍

[0002]滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。然而，由于滚珠丝杠具有长径比大，刚性差，机构形状复杂，有很高的表面螺纹要求，还有阶梯、沟槽等特点，使得滚珠丝杠的表面加工过程中容易出现导程误差，截形误差等。
[0003]抛光加工技术一直以来作为超精密加工技术的主要方法，可用于加工复杂表面。降低工件表面粗糙度、去除损伤层，并获得高精度和表面完整性的超精密抛光，一直是超精密加工技术不断发展的重要方向。因此，一种基于非牛顿流体力流变效应且具有高效、高质量、低成本及面形适应性好等优点的力流变抛光，成为有望得到应用的柔性抛光新方法。
[0004]力流变抛光技术是基于非牛顿流体受到剪切作用会发生力流变现象，利用该特性，将具有力流变特性的非牛顿流体作为基体制成抛光液。抛光过程中，抛光液和工件表面之间形成的相对运动，使非牛顿流体受到剪切作用发生力流变现象(可逆变化)，其粘度急剧增大，瞬间呈现类似“固定”的特性，增强了对磨粒的把持力，在加工位置形成一个柔性“固着磨具”，可实现工件表面高效、高质量抛光；非牛顿流体抛光液的流动特性保证了其形成一个柔性“固着磨具”能与不同曲率的曲面都保持良好的吻合度，从而能用于复杂曲面的抛光。

技术实现思路

[0005]为了克服目前加工过程中存在的问题，实现滚珠丝杠高精度表面加工，本专利技术提供一种可以实现滚珠丝杠螺纹滚道高精度加工的毛刷辅助力流变抛光方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]一种使用毛刷辅助的滚珠丝杠力流变抛光方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]1)在抛光液槽内添加利用非牛顿流体和磨粒制备的力流变抛光液；
[0009]2)将滚珠丝杠一端装夹在三爪卡盘上、另一端安装在旋转支架上。调整升降系统使抛光头上的毛刷与工件接触，打开隔膜泵，使抛光液通过柔性软管注入抛光头空心腔内；
[0010]3)在加工过程中，抛光液由抛光头的空心腔喷射到工件表面，随后抛光液和工件在设定的速度下发生相对运动，在接触区域产生力流变效应，抛光液中的固态分散颗粒包裹磨粒形成团簇；
[0011]4)在高剪切速度下，过大的团簇会阻碍抛光液进入丝杠螺纹滚道内部，由于毛刷具有一定的柔韧性，可以带动抛光液在工件螺纹滚道内部处流动，使得团簇可以与螺纹滚道内部充分接触，达到对滚珠丝杠表面的高质量抛光。随后，滴落下的抛光液可以被抛光液
槽回收；
[0012]进一步，所述步骤1)中，利用幂率流体的力流变效应，在基液中添加设定质量分数的磨料，制备成力流变抛光液；抛光液各成分为氧化铝、二氧化硅或金刚石10wt.％～30wt.％、水40wt.％～50wt.％、固态分散颗粒50wt.％～60wt.％、表面活性剂1wt.％～5wt.％；抛光过程中，抛光液的粘度随着剪切速率的增加而呈现非线性增长的趋势，分散在抛光液中的固态分散颗粒被迫形成“粒子簇”，包裹磨粒对工件表面微凸峰实施切削作用，类似于“固着磨具”对工件的抛光效果。
[0013]基于力流变抛光液的力流变效应，并结合毛刷的推动作用，实现对滚珠丝杠表面质量的高一致性抛光；毛刷的推动作用是指毛刷可以推动抛光液进入滚珠丝杠螺纹滚道内部，使螺纹滚道内部抛光区域产生力流变效应。
[0014]所述毛刷的材料为猪鬃毛，毛刷长度为20～100mm，毛刷的密度为200～600根/cm2。
[0015]所述抛光头的转速为100～200r/min，工件的转速为50～100r/min，抛光头的水平进给速率为5～20mm/min。
[0016]所述抛光头下降到毛刷浸没工件后超过工件表面1～5mm的位置。
[0017]在加工过程中，加工温度为20～30℃。
[0018]本专利技术基于力流变抛光液的力流变效应，并结合毛刷的推动作用，实现对滚珠丝杠表面质量的高一致性抛光。毛刷的推动作用主要是指由于毛刷具有一定的柔韧性，可以带动抛光液在工件滚道内部流动，使得团簇可以与螺纹滚道内部充分接触，达到对滚珠丝杠表面的高质量抛光。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要表现在：1.成本低、对环境无害，无需复杂的辅助设备，且非牛顿流体等材料易于获得。2.非牛顿流体具有流动性，从而可以实现对复杂表面的高效抛光。3.传统手工抛光会出现工件表面抛光不均匀的现象，力流变抛光因为工件的自转和抛光头的转动能很好的解决这个问题。4.毛刷纤维可以将抛光液推向工件螺纹滚道内部，使抛光液和工件之间产生一定的相对运动，从而实现工件的抛光加工。5.提高了加工效率，解放劳动力，节约劳动成本。
附图说明
[0020]图1是滚珠丝杠力流变抛光设备的结构图；
[0021]图2是抛光过程原理图；
[0022]图3是抛光过程原理图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。
[0024]参照图1～图3，一种使用毛刷辅助的滚珠丝杠力流变抛光方法，所述方法包括以下步骤：
[0025]1)在抛光液槽内添加利用非牛顿流体和磨粒制备的力流变抛光液；
[0026]2)将滚珠丝杠一端装夹在三爪卡盘上、另一端安装在旋转支架上。调整升降系统使抛光头上的毛刷与工件接触，打开隔膜泵，使抛光液通过柔性软管注入抛光头空心腔内；
[0027]3)在加工过程中，抛光液由抛光头的空心腔喷射到工件表面，随后抛光液和工件在设定的速度下发生相对运动，在接触区域产生力流变效应，抛光液中的固态分散颗粒包裹磨粒形成团簇；
[0028]4)在高剪切速度下，过大的团簇会阻碍抛光液进入丝杠螺纹滚道内部，由于毛刷具有一定的柔韧性，可以带动抛光液在工件螺纹滚道内部处流动，使得团簇可以与螺纹滚道内部充分接触，达到对滚珠丝杠表面的高质量抛光。随后，滴落下的抛光液可以被抛光液槽回收；
[0029]进一步，所述步骤1)中，利用幂率流体的力流变效应，在基液中添加设定质量分数的磨料，制备成力流变抛光液；抛光液各成分为氧化铝、二氧化硅或金刚石10wt.％～30wt.％、水40wt.％～50wt.％、固态分散颗粒50wt.％～60wt.％、表面活性剂1wt.％～5wt.％；抛光过程中，抛光液的粘度随着剪切速率的增加而呈现非线性增长的趋势，分散在抛光液中的固态分散颗粒被迫形成“粒子簇”，包裹磨粒对工件表面微凸峰实施切削作用，类似于“固着磨具”对工件的抛光效果。
[0030]基于力流变抛光液的力流变效应，并结合毛刷的推动作用，实现对滚珠丝杠表面质量的高一致性抛光；毛刷的推动作用是指毛刷可以推动抛光液进入滚珠丝杠螺纹滚道内部，使螺纹滚道内部抛光区域产生力流变效应。
[0031]所述毛刷的材料为猪鬃毛，毛刷长度为20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用毛刷辅助的滚珠丝杠力流变抛光方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)在抛光液槽内添加利用非牛顿流体和磨粒制备的力流变抛光液；2)将滚珠丝杠一端装夹在三爪卡盘上、另一端安装在旋转支架上。调整升降系统使抛光头上的毛刷与工件接触，打开隔膜泵，使抛光液通过柔性软管注入抛光头空心腔内；3)在加工过程中，抛光液由抛光头的空心腔喷射到工件表面，随后抛光液和工件在设定的速度下发生相对运动，在接触区域产生力流变效应，抛光液中的固态分散颗粒包裹磨粒形成团簇；4)在高剪切速度下，过大的团簇会阻碍抛光液进入丝杠螺纹滚道内部，由于毛刷具有一定的柔韧性，可以带动抛光液在工件螺纹滚道内部处流动，使得团簇可以与螺纹滚道内部充分接触，达到对滚珠丝杠表面的高质量抛光；随后，滴落下的抛光液可以被抛光液槽回收。2.根据权利要求1所述的一种使用毛刷辅助的滚珠丝杠力流变抛光方法，其特征在于：所述步骤1)中，利用幂率流体的力流变效应，在基液中添加设定质量分数的磨料，制备成力流变抛光液；抛光液各成分为氧化铝、二氧化硅或金刚石10wt.％～30wt.％、水40wt.％～50wt.％、固态分散颗粒50wt.％～60wt.％、表面活性剂1wt.％～5wt.％；抛光过程中，抛光液的粘度随着剪切速率的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕冰海，杨居儒，周亚峰，傅琳，邓乾发，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：