本发明专利技术公开一种非等截面微小孔内表面抛光及强化装置和方法，包括一个十字形活塞缸和正对面的通孔活塞缸，通孔活塞缸中的活塞四上绕着线圈，将非等截面微小孔内表面根据内径大小沿轴向分为多个不同的区域带，活塞二做规律性往复运动，控制活塞一和活塞三向靠近待加工工件中心轴向的运动距离以控制封闭空间内空化效应强度，先对靠近通孔活塞缸的区域带进行抛光及强化，完成后活塞四推动磁流体进入非等截面微小孔内，填充已加工完成的区域，保护该区域防止强化过度；再重新控制封闭空间内空化效应强度，对相邻的区域带进行抛光及强化；通过活塞的往复运动不断改变密闭空间容积大小，利用磁流体的可流动及含磁力特性，微孔抛光及强化效果均匀。强化效果均匀。强化效果均匀。
【技术实现步骤摘要】
一种非等截面微小孔内表面抛光及强化装置和方法
[0001]本专利技术涉及抛光及强化加工领域，具体涉及的是一种在密闭体腔内容积交变产生空化效应，释放大量能量和热量对微孔内表面进行抛光和强化的装置。
技术介绍
[0002]随着科技飞速进步，对机械零件的精度及强度要求随之提升，尤其是在微小孔及微细深孔方面，在某些精密行业，例如军工、航天、机械、光电、民工等制造的尖端制品中，均涉及到在相对较厚的金属材料上加工精密微孔，这些微孔不仅是各种元器件的应力集中部位和疲劳的薄弱部位，而且也常常带有毛刺，极大地影响了各类元器件的使用寿命，甚至直接影响着整个系统的运行状况。因此，一直以来，微孔加工都被称作最困难的制造技术之一。目前，常用光学蚀刻、电火花打孔、激光打孔、钻台打孔等工艺方法对微孔加工，得到的微孔内表面粗糙度大，且光学蚀刻、激光加工等方法会改变微孔内表面的材料性质。为达到微小孔内表面的精密度和强度要求，需要对微孔内表面进行抛光及强化处理，而微孔与深孔的结构特点使得微孔内表面加工无比困难，尤其是对非等截面微小孔，因此急需一种装置能实现非等截面微小孔内表面抛光与强化。
[0003]抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法，抛光不能提高工件的尺寸精度或几何形状精度，而是以得到光滑表面或镜面光泽为目的，有时也用以消除光泽(消光)。目前，常用机械抛光、化学抛光、电解抛光、超声波抛光、流体抛光、磁研磨抛光等方法对工件表面进行抛光。机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉工件表面微小凸起而得到平滑面的抛光方法，通常使用的油石条、羊毛轮、砂纸等磨具难以进入内径很小的微孔，不适用于非等截面微小孔内表面的抛光强化；化学抛光是让材料在化学介质中表面微观凸出的部分优先溶解，从而得到平滑面，该工艺所使用溶液的调配和再生困难，且操作过程中会产生有害气体，对环境污染严重；电解抛光的基本原理与化学抛光相同，即靠选择性的溶解材料对表面微小凸出部分溶解，使表面光滑，但影响电解抛光的参数较多，不易找到正确的电解抛光参数；超声波抛光是将工件放入磨料悬浮液中并一起置于超声波场中，依靠超声波的振荡作用，使磨料在工件表面磨削抛光，此方式工装和安装较为困难，设备昂贵；磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削加工，该工艺收到工件的材料限制，无法加工有磁性或被振动研磨机处理过的工件。
[0004]空化效应指液体在一定的条件下内部会生成微小气泡，气泡经过一系列的生长、发育，最终坍塌、溃灭，产生巨大能量和热量的现象。例如，中国专利公开号为CN110116363B，名称为“一种微孔表面强化抛光装置及方法”的文献中公开的强化抛光装置，包括工作台部分、筒体部分、活塞部分、夹紧装置部分和动力装置部分，通过夹紧装置将工件固定在工作台上，与筒体部分对接并注入适当液体，将活塞部分与筒体配合形成密闭空间，活塞部分通过动力装置部分给予的驱动力在密闭空间内往复运动，改变密闭空间的容积从而控制密闭空间内压力强度，从而产生空化效果，释放大量能量对微孔内表面进行
抛光强化；然而该装置产生气泡的集体溃灭区集中分布在工件上半部分，易导致微孔内表面抛光效果不均匀。中国专利公开号为CN110129537B、名称为“一种压力交变式微孔内表面空化喷丸设备及工作方法”的文献中公开的空化喷丸设备，通过控制电机的转动来改变封闭室的液体体积从而控制其内部压力，控制空化效应的产生和空气泡的溃灭，利用空气泡溃灭产生的冲击波和高速水射流对微孔的内表面进行喷丸强化处理；然而当该设备在加工非等截面的微孔时，易造成微孔两侧的抛光及强化效果不同，造成微孔内表面强化效果不均匀。中国专利申请号为202210972594.7、名称为“一种主动控制空化水射流强化微小孔内表面装置及方法”的文献中提出的空化水射流强化装置，通过分别控制四个不同方向的活塞，从而控制水射流方向，对微小孔内表面进行强化抛光，该装置通过十字形通孔活塞不同方向的闭合程度实现变喷嘴出口直径、形状和出口压力，主动控制水射流中的空泡初生、发展、脱落和溃灭阶段的行程和方向，使携带空泡的水流发生改变，改变微孔内表面的压力，控制微孔内表面在前端和后端达到空泡溃灭的行程长短和方向，改变空泡在微孔内表面前端和后端的溃灭区域及溃灭方向，实现微孔内表面不同区域和不同方向的强化；然而当该装置加工非等截面微孔内表面时，由于在截面不等部分的空泡会提前碰撞小截面壁面产生能量，诱使其他空泡未到达壁面便溃灭，空泡群随着水射流会在微孔内表面以圆形块状溃灭，在块与块之间存在缝隙难以完全覆盖，造成非等截面微孔内表面抛光强化效果不均匀。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术存在的受微孔长径比的限制、加工表面精度低、非等截面微孔内表面两侧强化效果不均匀、不适用于对非等截面微孔内表面作抛光及强化的问题，提出一种可控制、强化效果均匀、成本低、适应性强的非等截面微小孔内表面抛光及强化装置，同时提出该装置的抛光及强化方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术一种非等截面微小孔内表面抛光及强化装置采用的技术方案是：
[0007]本专利技术一种非等截面微小孔内表面抛光及强化方法采用的技术方案是：包括一个十字形活塞缸，十字形活塞缸由均水平布置的活塞缸一、活塞缸二和活塞缸三组成，活塞缸一和活塞缸三的中心轴共线，分别位于活塞缸二的两侧且相对于活塞缸二的中心轴对称布置；十字形活塞缸正对面是通孔活塞缸，通孔活塞缸中心轴与活塞缸二的中心轴共线；活塞缸二和通孔活塞缸之间装有待加工工件；活塞缸一、活塞缸二、活塞缸三和通孔活塞缸内部各密封且滑动连接一个活塞，分别是活塞一、活塞二、活塞三和活塞四，在十字形活塞缸内部形成密闭的十字形无杆腔室，活塞四上绕着接外部电源的线圈；活塞缸二在靠近通孔活塞缸的缸口端装有橡胶密封圈一，通孔活塞缸在活塞缸二的缸口端装有橡胶密封圈二，待加工工件紧密贴在橡胶密封圈一和橡胶密封圈二之间，使待加工工件的非等截面微小孔与所述的十字形无杆腔室以及通孔活塞缸的无杆腔共同形成一个封闭空间，该封闭空间内注有水和磁流体，线圈通电，磁流体全部吸附在活塞四上。
[0008]进一步地，支架一的顶部通过水平的双头螺纹连接杆一固定连接所述的活塞缸一的缸体侧壁，通过水平的双头螺纹连接杆二固定连接所述的活塞缸三的缸体侧壁，支架一的底部垂直固定连接于水平的底座上，双头螺纹连接杆一和双头螺纹连接杆二的中心轴与活塞缸二的中心轴平行。
[0009]进一步地，活塞缸一和活塞缸三的结构相同，活塞缸二的轴向长度大于活塞缸一和活塞缸三的轴向长度。
[0010]进一步地，所述的非等截面微小孔的大端与活塞缸二密封贴合，小端与通孔活塞缸密封贴合。
[0011]本专利技术抛光及强化所述的非等截面微小孔内表面的方法采用的技术方案是包括：
[0012]将非等截面微小孔内表面根据内径大小沿轴向分为多个不同的区域带；
[0013]活塞二在活塞缸二内做规律性往复运动，控制活塞一和活塞三向靠近待加工工件中心轴向的运动距离以控制所述的封闭空间内空化效本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非等截面微小孔内表面抛光及强化装置，包括一个十字形活塞缸，其特征是：十字形活塞缸由均水平布置的活塞缸一(5)、活塞缸二(7)和活塞缸三(9)组成，活塞缸一(5)和活塞缸三(9)的中心轴共线，分别位于活塞缸二(7)的两侧且相对于活塞缸二(7)的中心轴对称布置；十字形活塞缸正对面是通孔活塞缸(15)，通孔活塞缸(15)中心轴与活塞缸二(7)的中心轴共线；活塞缸二(7)和通孔活塞缸(15)之间装有待加工工件(30)；活塞缸一(5)、活塞缸二(7)、活塞缸三(9)和通孔活塞缸(15)内部各密封且滑动连接一个活塞，分别是活塞一(2)、活塞二(6)、活塞三(10)和活塞四(17)，在十字形活塞缸内部形成密闭的十字形无杆腔室，活塞四(17)上绕着接外部电源的线圈(16)；活塞缸二(7)在靠近通孔活塞缸(15)的缸口端装有橡胶密封圈一(11)，通孔活塞缸(15)在活塞缸二(7)的缸口端装有橡胶密封圈二(12)，待加工工件(30)紧密贴在橡胶密封圈一、二(11、12)之间，使待加工工件(30)的非等截面微小孔与所述的十字形无杆腔室以及通孔活塞缸(15)的无杆腔共同形成一个封闭空间，该封闭空间内注有水和磁流体(31)，线圈(16)通电，磁流体(31)全部吸附在活塞四(17)上。2.根据权利要求1所述的一种非等截面微小孔内表面抛光及强化装置，其特征是：支架一(3)的顶部通过水平的双头螺纹连接杆一(4)固定连接所述的活塞缸一(5)的缸体侧壁，通过水平的双头螺纹连接杆二(8)固定连接所述的活塞缸三(9)的缸体侧壁，支架一(3)的底部垂直固定连接于水平的底座(1)上，双头螺纹连接杆一(4)和双头螺纹连接杆二(8)的中心轴与活塞缸二(7)的中心轴平行。3.根据权利要求1所述的一种非等截面微小孔内表面抛光及强化装置，其特征是：支架二(18)的顶部固定连接通孔活塞缸(15)，底部设置平行的T型凹槽(29)，水平的底座(1)上设有与所述的T型凹槽(29)相配合的T型凸台(20)，T型凸台(20)的长度方向与通孔活塞缸(15)中心轴方向一致。4.根据权利要求1所述的一种非等截面微小孔内表面抛光及强化装置，其特征是：活塞缸一...
【专利技术属性】
技术研发人员：何培瑜，蒋世营，孙启祥，张恒杰，王匀，陈利明，李富柱，马金辉，丁乙，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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