[發明專利]一種圓管內壁超聲振動輔助磨料流精密光整加工方法

有效

• 申請號: 201811322793.3
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109333175B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 董志國;劉建成;軋鋼;白小云
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B24B1/04
• 分類號: B24B1/04
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

本發明涉及零件內表面拋光領域，尤其涉及針對圓管內壁等軸對稱結構的回轉型內表面進行精密拋光的領域。一種圓管內壁超聲振動輔助磨料流精密光整加工方法，在圓管試樣中通入流體磨料，在圓管試樣以其軸線為中心，沿圓周方向上施加振幅為A、頻率為f、初相為α的超聲振動，流體磨料在相互垂直的滑移速度V_slip和滑移速度V_f復合作用下，與圓管試樣內壁面接觸的磨粒i、i+1、i+2等在圓管試樣（8）內表面微量切削、滑擦，形成大量相互交織的波浪形劃痕。

技術領域

本發明涉及零件內表面拋光領域，尤其涉及針對圓管內壁等軸對稱結構的回轉型內表面進行精密拋光的領域。

背景技術

隨著制造業的發展和社會需求的多樣化，對產品高質量光滑表面的需求愈加廣泛，對零部件光整加工的效果要求越來越高；大量的圓管類零件如不銹鋼圓管以及軸對稱結構的回轉型內表面零件在特定的使用場合都對低粗糙度光滑表面有較高的光整加工需求，特別是要求將粗糙度值降低到Ra0.1以下。目前用常規的光整加工方法很難取得滿意的效果，如常規的單向或雙向磨料流光整加工通過嚴格控制加工條件可在流體磨料的流動方向上使粗糙度值降低到Ra0.1左右，但在與流體磨料流動方向垂直的方向上粗糙度值則難以達到這樣的要求，從而使零件整體的拋光效果難以滿足；電解和化學等拋光方法雖然可以達到較低的表面粗糙度，但環境污染嚴重等問題使其難以大規模使用；從而需要發展新的拋光工藝來達到對零部件光整加工低粗糙度、高質量表面的要求。

在磨料流光整加工領域中，采用粘彈性流體與磨粒組成的流體磨料對零件內表面或細小狹縫等封閉區域進行光整加工，主要是利用粘彈性流體的壁面滑移特性來帶動磨粒以一定的速度和壓力在零件壁面滑移，對表面進行光整加工，降低表面粗糙度值；但這種沿流體磨料流動方向進行的單向或雙向磨料流加工，只能形成沿流動方向的單一紋理，使得零件表面各個方向的粗糙度不一致，甚至差別相當大。超聲振動加工近年來被越來越多地輔助到其它加工方法中，產生的復合加工方式使得加工質量得到大幅提升。

在傳統的磨料流加工方法中引入超聲振動，可使待加工表面處的磨粒產生振動和流動的復合運動，在光整加工表面上產生波浪形的劃痕，依靠大量磨粒波浪形劃痕的相互交織，來提高待加工表面各個方向上的粗糙度，保證各個方向粗糙度的一致性，可顯著提高光整加工的效果，實現超聲振動輔助磨料流精密光整加工的目的。

目前，在申請號為CN201410737104和CN201410742611的專利中分別給出了一種高效恒壓差間歇式旋轉擠壓磨料流拋光方法和裝置，該方法給出了一種諸如航空發動機整體葉盤、葉輪、葉片、薄壁件、泵閥體和細長孔等具有復雜曲面零件的間歇式旋轉拋光方法，利用液壓馬達驅動齒輪外嚙合負游隙轉盤軸承旋轉系統驅動工件做間歇式旋轉，工件轉速范圍可在0. 5轉/分-2轉/分之間，工件的轉速與本發明的工件在超聲振動驅動下的振動方式和振動速度均有顯著區別，預期達到的效果與本發明有顯著差異；以及在申請號為CN201710376483.9的專利給出了一種用于磨料流超聲復合去除細長桿毛刺的超聲復合光整機床，在磨料流光整加工細長桿工件內腔的基礎上在細長桿軸向施加超聲振動實現超聲去毛刺；申請號為CN201620006604.1和CN201510467814.0的專利，均通過在流體磨料中施加超聲振動，進行工件的磨料流光整加工；這些超聲振動輔助磨料流光整加工方法與本發明均不相同。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：如何對圓管內壁進行精密光整加工, 形成低粗糙度光滑表面，將圓管內壁的表面粗糙度在圓周方向和軸向均達到Ra0.1以下，解決圓管內壁精密光整加工均勻性一致性差的問題。