[發(fā)明專利]一種管狀工件內(nèi)壁的拋光裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610053655.4
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105538121B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江帆;黎斯杰
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號: B24B31/02
• 分類號: B24B31/02;B24B31/06
• 代理公司: 廣州市天河廬陽專利事務(wù)所(普通合伙)44244
• 代理人: 胡濟元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及拋光裝置，具體涉及一個主方向上有均勻截面的長形工件內(nèi)壁的拋光裝置。

背景技術(shù)

拋光加工是指不切除或從工件上切除極薄材料層，以減小工件表面粗糙度為目的的加工方法。在機械制造行業(yè)中，許多零件根據(jù)其使用要求均需要進行拋光加工以獲得合適的粗糙度。

現(xiàn)有技術(shù)中拋光加工的手段有很多，如：光磨、噴砂、拋丸、射流拋光和磨料流加工等。不同的加工方法具有各自的特點，工作人員在對不同工件進行拋光加工時會根據(jù)需要選擇合適的拋光加工方法。

管狀工件內(nèi)壁的拋光加工一直是機械制造業(yè)的一個難題。受管狀工件的形狀限制，一般的拋光加工設(shè)備很難伸至其內(nèi)部進行加工，磨料流加工是目前常用的一種有效加工方法。現(xiàn)有的磨料流加工過程可大致分為兩類：雙向磨料流加工與單向磨料流加工(劉月普，倒錐形微細(xì)噴孔磨料流加工成形研究，太原理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014.5:9-11)。雙向磨料流加工中工件被固定在特制的位于上下料缸之間的夾具中，上下料缸順次施加一定壓力使流體磨料在磨削區(qū)往復(fù)流動，完成磨料流對工件的切削加工，工件經(jīng)雙向磨料流加工后，工件的孔徑會呈現(xiàn)兩端大、中間小的特點。單向磨料流加工中工件被固定在位于料缸下面的特制夾具中，流體磨料在液壓的作用下單方向通過工件，完成切削加工，工件經(jīng)單向磨料流加工后，圓孔工件的孔呈現(xiàn)倒錐形。

分析這兩類磨料流加工過程，均存在以下不足：

(1)設(shè)備需要龐大的液壓系統(tǒng)，而且加工區(qū)域的密封要求比較高，導(dǎo)致制造成本比較高。

(2)磨削力沿程衰減，導(dǎo)致拋光不均勻、磨削形狀不規(guī)則，加工后的管狀工件內(nèi)壁的直徑可能會呈現(xiàn)出兩端大中間小或一端大一端小的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種管狀工件內(nèi)壁的拋光裝置，該拋光裝置具有拋光均勻、效率高的優(yōu)點。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種管狀工件內(nèi)壁的拋光裝置，該拋光裝置包括機架、滾筒和曲柄搖桿機構(gòu)；其中，

所述的機架由底座和設(shè)在底座上的擺轉(zhuǎn)框架組成，其中，所述底座的兩側(cè)分別向上延伸一支柱；所述擺轉(zhuǎn)框架的兩側(cè)邊的中部設(shè)有耳軸，該耳軸水平支承在底座兩側(cè)的支柱上；

所述滾筒的內(nèi)徑與待拋光的管狀工件的外徑相匹配，其中部設(shè)有放置管狀工件的裝夾口，該裝夾口兩頭的滾筒內(nèi)分別設(shè)有阻擋環(huán)；所述裝夾口的外側(cè)設(shè)有覆蓋該裝夾口的弧形壓蓋，該弧形壓蓋的曲率半徑與所述滾筒半徑相等；所述滾筒的兩端設(shè)有與滾筒同軸的另一耳軸，所述的滾筒設(shè)在所述擺轉(zhuǎn)框架內(nèi)，并由該另一耳軸支承在擺轉(zhuǎn)框架的兩頭；所述另一耳軸一頭的擺轉(zhuǎn)框架外側(cè)設(shè)有第一電機，該電機的輸出軸與該另一耳軸連接；所述滾筒的一頭設(shè)有帶密封蓋的裝料口；

所述的曲柄搖桿機構(gòu)由曲柄、連桿和搖桿依次鉸接構(gòu)成，其中，所述曲柄的自由端與設(shè)在底座上的第二電機的輸出軸固連，所述的搖桿的自由端與所述擺轉(zhuǎn)框架上的耳軸固連，以使?jié)L筒能自-θ至θ往復(fù)擺轉(zhuǎn)，其中θ為滾筒擺轉(zhuǎn)至極限位置時其軸線與水平面的夾角；

在所述第一電機和第二電機的驅(qū)動下，所述的滾筒繞耳軸轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)中心線與繞另一耳軸擺轉(zhuǎn)的擺轉(zhuǎn)中心線相互垂直且共面，而且，所述滾筒旋轉(zhuǎn)與擺轉(zhuǎn)應(yīng)滿足下式(Ⅰ)～(Ⅳ)：

上式(Ⅰ)～(Ⅳ)中，g為重力加速度；R_g為所述管狀工件的內(nèi)徑；θ為滾筒擺轉(zhuǎn)至極限位置時與水平面的夾角，θ小于90；n為滾筒的旋轉(zhuǎn)速度；m為磨料的質(zhì)量；μ為磨料與管狀工件內(nèi)壁之間的摩擦系數(shù)；ω_r為滾筒旋轉(zhuǎn)的角速度；ω_b為滾筒擺轉(zhuǎn)的角速度；R為磨料中心層距離轉(zhuǎn)軸的距離；l為滾筒內(nèi)磨削區(qū)域的長度；v為滾筒擺轉(zhuǎn)時磨料在管狀工件內(nèi)滑動的平均速度；f_r為滾筒旋轉(zhuǎn)的頻率；f_b為滾筒擺轉(zhuǎn)的頻率；i為正整數(shù)。

由流體力學(xué)可知，在擺轉(zhuǎn)過程中磨料沿滾筒的下滑速度與磨料的堆積高度正相關(guān)。因此，本發(fā)明所述拋光裝置的一個改進方案為，所述滾筒的中部呈圓柱形，兩頭呈圓臺形，且所述圓柱形的長度大于待拋光的管狀工件的長度。這樣，當(dāng)磨料滑落至滾筒的一頭再被抬起時，磨料則被集中在直徑較小的錐臺的頭部，即相當(dāng)于提高了磨料的堆積高度，可顯著增大磨料的下滑速度，在擺轉(zhuǎn)角度不變的情況下有利于適當(dāng)提高滾筒的轉(zhuǎn)速進而增大磨料對工件正壓力，以進一步提高拋光的效率。

本發(fā)明所述的拋光裝置的使用方法如下：