[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110051173.2
• 申請(qǐng)日: 2011-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102179759A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 計(jì)時(shí)鳴;張利;袁巧玲;應(yīng)申舜;張才;金明生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B24B29/00
• 分類(lèi)號(hào): B24B29/00
• 代理公司: 杭州天正專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統(tǒng)，尤其涉及一種與機(jī)器人輔助拋光技術(shù)相結(jié)合，適用于高質(zhì)量表面要求自由曲面拋光，特別對(duì)激光強(qiáng)化后具有高硬度、高耐磨性的表面，具很好的加工質(zhì)量和效率。

背景技術(shù)

光整加工是指在精加工后，從待加工工件上不切除或切出極薄金屬層，用以改善工件表面粗糙度或強(qiáng)化其表面的加工過(guò)程，通常采用的方法包括拋光和研磨。由于自由曲面在工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，并不斷變化、復(fù)雜化，使得光整加工的難度也隨之增加。

目前我國(guó)還是主要由熟練工人憑借其豐富經(jīng)驗(yàn)完成拋光的，這不但對(duì)工人的技術(shù)要求非常高，又費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而且表面的質(zhì)量難以保證，效率非常低，尤其針對(duì)激光強(qiáng)化后具有硬度較高、高耐磨性的表面，其弊端尤為突出。除人工拋光外，傳統(tǒng)的拋光方法一般是利用彈簧或柔性?huà)伖獠牧汐@得工具與拋光面之間的柔性接觸，從而達(dá)到拋光的目的。而研磨則是通過(guò)介于工件和硬質(zhì)研具之間的磨料或研磨液的流動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械摩擦和化學(xué)作用去除微小加工余量。因此，采用拋光進(jìn)行光整加工能有效應(yīng)用于自由曲面，得到光滑表面和鏡面光澤效果，而利用柔性?huà)伖夤ぞ咦鳛榧庸な侄瓮荒艿玫嚼硐氲膾伖庑剩牧先コ瘦^低。研磨則能有效地對(duì)高硬度、高耐磨性等難加工表面進(jìn)行光整加工，但傳統(tǒng)的研磨工具對(duì)曲面的適應(yīng)性較差，與待加工表面的仿形度不高，在應(yīng)用上受到很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有光整加工技術(shù)中存在的效率低、可控性不高、實(shí)用性差、自動(dòng)化的不足的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種與機(jī)器人輔助拋光技術(shù)相結(jié)合，具有效率高、自適應(yīng)好、工藝簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)的基于柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種基于柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統(tǒng)，其特征在于：包括柔性可控氣壓砂輪光整工具，所述柔性可控氣壓砂輪光整工具安裝在工作臺(tái)上方，并與所述工作臺(tái)上的加工工件接觸；所述柔性可控氣壓砂輪光整工具上連接有驅(qū)動(dòng)裝置，控制其旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，給其提供氣壓的氣壓控制系統(tǒng)，以及控制其行走路徑、駐留時(shí)間和偏轉(zhuǎn)姿態(tài)的機(jī)器人；

所述柔性可控氣壓砂輪光整工具包括環(huán)狀柔性氣壓砂輪、砂輪支撐體，所述砂輪支撐體是圓盤(pán)結(jié)構(gòu)，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪是圓環(huán)中空結(jié)構(gòu)，其包括彈性支架和連接在所述彈性支架上的磨拋層，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪安裝在砂輪支撐體上，并與砂輪支撐體形成一內(nèi)腔，所述內(nèi)腔與氣壓控制系統(tǒng)連通。

進(jìn)一步，所述工作臺(tái)上配設(shè)有液體噴射系統(tǒng)。

進(jìn)一步，所述柔性可控氣壓砂輪光整工具安裝在所述機(jī)器人的執(zhí)行末端。

進(jìn)一步，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪是可更換模塊，其通過(guò)砂輪卡箍安裝在砂輪支撐體上。

進(jìn)一步，所述磨拋層由催化磨粒和切削磨粒組成，所述彈性支架是由橡膠制成，所述磨拋層粘結(jié)在所述彈性支架上。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：由于環(huán)形柔性氣壓砂輪外形結(jié)構(gòu)和尺寸的多樣性，按待加工工件尺寸、加工表面形狀、加工表面特性和實(shí)際的加工需求，在滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)的前提下設(shè)計(jì)和制作環(huán)形柔性氣壓砂輪和砂輪支撐體，并通過(guò)氣壓控制系統(tǒng)離線(xiàn)設(shè)定或在線(xiàn)控制其內(nèi)部氣壓，通過(guò)旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)和機(jī)器人的控制使得柔性可控氣壓砂輪光整工具以擬定的旋轉(zhuǎn)方式、轉(zhuǎn)速、軌跡、位姿、進(jìn)給量等運(yùn)動(dòng)，從而使環(huán)形柔性氣壓砂輪以最理想的狀態(tài)與加工工件接觸。環(huán)形柔性氣壓砂輪由催化磨粒、切削磨粒以及橡膠粘結(jié)而成，切削磨粒和催化磨粒按照不同的配比，以一定的厚度通過(guò)粘結(jié)劑粘結(jié)于橡膠上，且磨粒多層分布。環(huán)形柔性氣壓砂輪在加工過(guò)程中，由于接觸方式的不斷變化會(huì)產(chǎn)生自礪效果，并且隨著部分最外層磨粒的脫落，相對(duì)內(nèi)層的新磨粒會(huì)不斷出現(xiàn)，通過(guò)這種方法，一次性加工時(shí)間將大大延長(zhǎng)。由于催化磨粒的存在而產(chǎn)生的觸媒作用進(jìn)一步提高了材料的去除率，從而提高了拋光的效率。在氣壓控制下，環(huán)形柔性氣壓砂輪的內(nèi)部壓力會(huì)隨著待加工工件表面的形狀和硬度發(fā)生變化，進(jìn)而改變環(huán)形柔性氣壓砂輪的固著力以及環(huán)形柔性氣壓砂輪和待加工工件表面的接觸面接、接觸區(qū)域的接觸力等變量，達(dá)到確定性光整加工的目的。同時(shí)，在加工過(guò)程中，液體噴射系統(tǒng)可對(duì)工作區(qū)域噴射冷卻液，或者噴射拋光液和化學(xué)液體，以加強(qiáng)催化磨粒的作用或者結(jié)合化學(xué)拋光作用提高拋光的效果。加工工件固定安裝于工作臺(tái)，并可通過(guò)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)加工工件的特定動(dòng)作，如旋轉(zhuǎn)，傾斜等有助于光整加工的輔助動(dòng)作。