[發明專利]一種基于柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統

無效

• 申請號: 201110051173.2
• 申請日: 2011-03-03
• 公開（公告）號: CN102179759A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 計時鳴;張利;袁巧玲;應申舜;張才;金明生
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B24B29/00
• 分類號: B24B29/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

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

背景技術

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化其表面的加工過程，通常采用的方法包括拋光和研磨。由于自由曲面在工業中的應用日益廣泛，并不斷變化、復雜化，使得光整加工的難度也隨之增加。

目前我國還是主要由熟練工人憑借其豐富經驗完成拋光的，這不但對工人的技術要求非常高，又費時又費力，而且表面的質量難以保證，效率非常低，尤其針對激光強化后具有硬度較高、高耐磨性的表面，其弊端尤為突出。除人工拋光外，傳統的拋光方法一般是利用彈簧或柔性拋光材料獲得工具與拋光面之間的柔性接觸，從而達到拋光的目的。而研磨則是通過介于工件和硬質研具之間的磨料或研磨液的流動產生機械摩擦和化學作用去除微小加工余量。因此，采用拋光進行光整加工能有效應用于自由曲面，得到光滑表面和鏡面光澤效果，而利用柔性拋光工具作為加工手段往往不能得到理想的拋光效率，材料去除率較低。研磨則能有效地對高硬度、高耐磨性等難加工表面進行光整加工，但傳統的研磨工具對曲面的適應性較差，與待加工表面的仿形度不高，在應用上受到很大的限制。

發明內容

為了克服現有光整加工技術中存在的效率低、可控性不高、實用性差、自動化的不足的缺點，本發明提供一種與機器人輔助拋光技術相結合，具有效率高、自適應好、工藝簡單、可控性強的基于柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統。

本發明的技術方案：

一種基于柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統，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上方，并與所述工作臺上的加工工件接觸；所述柔性可控氣壓砂輪光整工具上連接有驅動裝置，控制其旋轉的旋轉控制系統，給其提供氣壓的氣壓控制系統，以及控制其行走路徑、駐留時間和偏轉姿態的機器人；

所述柔性可控氣壓砂輪光整工具包括環狀柔性氣壓砂輪、砂輪支撐體，所述砂輪支撐體是圓盤結構，所述環狀柔性氣壓砂輪是圓環中空結構，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腔，所述內腔與氣壓控制系統連通。

進一步，所述工作臺上配設有液體噴射系統。

進一步，所述柔性可控氣壓砂輪光整工具安裝在所述機器人的執行末端。

進一步，所述環狀柔性氣壓砂輪是可更換模塊，其通過砂輪卡箍安裝在砂輪支撐體上。

進一步，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，所述磨拋層粘結在所述彈性支架上。

本發明的技術構思為：由于環形柔性氣壓砂輪外形結構和尺寸的多樣性，按待加工工件尺寸、加工表面形狀、加工表面特性和實際的加工需求，在滿足技術指標的前提下設計和制作環形柔性氣壓砂輪和砂輪支撐體，并通過氣壓控制系統離線設定或在線控制其內部氣壓，通過旋轉控制系統和機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方式、轉速、軌跡、位姿、進給量等運動，從而使環形柔性氣壓砂輪以最理想的狀態與加工工件接觸。環形柔性氣壓砂輪由催化磨粒、切削磨粒以及橡膠粘結而成，切削磨粒和催化磨粒按照不同的配比，以一定的厚度通過粘結劑粘結于橡膠上，且磨粒多層分布。環形柔性氣壓砂輪在加工過程中，由于接觸方式的不斷變化會產生自礪效果，并且隨著部分最外層磨粒的脫落，相對內層的新磨粒會不斷出現，通過這種方法，一次性加工時間將大大延長。由于催化磨粒的存在而產生的觸媒作用進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，環形柔性氣壓砂輪的內部壓力會隨著待加工工件表面的形狀和硬度發生變化，進而改變環形柔性氣壓砂輪的固著力以及環形柔性氣壓砂輪和待加工工件表面的接觸面接、接觸區域的接觸力等變量，達到確定性光整加工的目的。同時，在加工過程中，液體噴射系統可對工作區域噴射冷卻液，或者噴射拋光液和化學液體，以加強催化磨粒的作用或者結合化學拋光作用提高拋光的效果。加工工件固定安裝于工作臺，并可通過工作臺實現加工工件的特定動作，如旋轉，傾斜等有助于光整加工的輔助動作。