渦流式孔表面滾磨光整加工裝置及其加工方法
【技術領域】
[0001]本發明渦流式孔表面滾磨光整加工裝置及其加工方法，屬于機械零件表面光整加工技術領域，具體涉及一種通過外部控制電機轉速的大小調節球形磨料與孔表面間的作用力，從而實現恒壓加工，保證加工均勻性的經濟、操作簡單的，實時控制加工參數，達到加工的柔性化、自動化、可控化的孔表面光整加工裝置。
【背景技術】
[0002]零件的表面質量嚴重影響著機械產品的性能、可靠性和使用壽命。在傳統的機械加工中，孔的加工占有機械加工總量相當大的比例。提高孔的加工質量對提高產品質量有著至關重要的意義。但在零件表面光整加工中，孔表面光整加工相對較困難，而且加工設備昂貴。為此，如何有效且經濟地解決孔表面的光整加工問題，對于提高零件質量，乃至我國的裝備制造水平具有重要意義。目前國內的孔表面光整加工技術主要有:珩磨、滾壓、電化學拋光等，雖然每種加工方法都有優點，但這些加工方法仍存在一些問題。以珩磨為例，珩磨是利用高粒度油石組成的珩磨頭，以往復運動和旋轉運動相互疊加，加工孔表面的一種光整加工工藝。其優點是:加工精度高；可有效地提高尺寸精度、形狀精度和減小零件的表面粗糙度值，缺點是:機構繁瑣、容易損壞；機床占地空間大、不易挪動且設備成本高等。近年來，德國學者發現孔表面分布規則的微坑可有效提高孔表面質量，從而減少摩擦，降低潤滑油消耗等。目前，微坑表面的加工方法主要有超聲沖擊加工、自激振動加工和激光珩磨加工等。但由于各種微坑加工技術還存在各種不足，所以還未投入實際應用。相對成熟的激光珩磨技術也只能加工出螺旋形凹腔表面。所以尋找一種經濟有效實用的加工技術是這一領域的亟待解決的難題。
【發明內容】
[0003]本發明渦流式孔表面滾磨光整加工裝置及其加工方法目的在于:為解決上述問題提供一種通過外部控制電機轉速的大小調節球形磨料與孔表面間的作用力，從而實現恒壓加工，保證了加工的均勻性的經濟、操作簡單的孔表面光整加工裝置，并可通過外部控制，實時控制加工參數，達到加工的柔性化、自動化、可控化。
[0004]本發明一種渦流式孔表面滾磨光整加工裝置，其特征在于是一種通過外部控制電機轉速的大小調節球形磨料與孔表面間的作用力，從而實現恒壓加工，保證了加工均勻性的加工裝置，該裝置由球形磨料1、圓螺母2、中心軸3、平鍵4、離心圓盤5、工作臺6和工件7組成；所述的離心圓盤5通過平鍵4和中心軸3連接在一起，并通過圓螺母2實現軸向固定，形成柔性光整加工頭；所述的工件7固定在工作臺6上；所述的柔性光整加工頭放置在工件7內部；所述的球形磨料I裝填在加工裝置的離心圓盤5上；所述的離心圓盤5與被加工工件7間有空隙且小于球形磨料I的直徑的2/3，避免球形磨料嵌入間隙；所述的柔性光整加工頭做上下進給運動，實現對工件整個內孔表面的加工；所述的柔性光整加工頭轉速范圍是:300?1000r/min ;所述的離心圓盤5的直徑和中心軸3的長度以適應不同孔徑和深度的孔表面光整加工進行改變。
[0005]上述渦流式光整加工裝置進行加工的方法，其特征在于先把工件7固定在工作臺6上，然后將整個柔性光整頭放置在工件7內部，將球形磨料I裝填在加工裝置的離心圓盤5上；利用離心原理，當離心圓盤5旋轉并且轉速達到300?1000r/min后，裝填在離心圓盤5上的球形磨料I與孔表面發生碰撞和擠壓，實現孔表面的光整加工，加工時可以通過改變球形磨料的尺寸和材質，適用于不同的加工要求。
[0006]本發明渦流式光整加工裝置及其加工方法的優點為:該裝置為一種對孔表面進行光整加工的柔性裝置，成本低廉且操作簡單，該裝置加工后不僅可以有效降低孔表面粗糙度，還可以在孔表面形成微坑，微坑儲油結構可顯著改善孔表面的潤滑狀態，同時該裝置能夠解決一般的孔表面光整加工裝置不易挪動，對于大型零部件和較難定位裝夾的零部件加工較為困難等問題，實現孔表面光整加工的自動化、柔性化以及可控化。本發明的有益效果在于:本發明通過外部控制電機轉速的大小調節球形磨料與孔表面間的作用力，從而實現恒壓加工，保證了加工的均勻性；整個孔表面光整加工裝置結構簡單、占地面積小、控制方便、易實現自動化。
【附圖說明】
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[0007]圖1是本發明的結構示意圖。
[0008]圖2是實際加工的運動狀態照片。
[0009]圖中:1-球形磨料，2-圓螺母，3-中心軸，4-平鍵，5-離心底盤，6-工作臺，7-工件。
【具體實施方式】
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[0010]該裝置由球形磨料1、圓螺母2、中心軸3、平鍵4、離心圓盤5、工作臺6和工件7組成；所述的離心圓盤5通過平鍵4和中心軸3連接在一起，并通過圓螺母2實現軸向固定，形成柔性光整加工頭；所述的工件7固定在工作臺6上；所述的柔性光整加工頭放置在工件7內部；所述的球形磨料I裝填在加工裝置的離心圓盤5上；所述的離心圓盤5與被加工工件7間有空隙且小于球形磨料I的直徑的2/3，避免球形磨料嵌入間隙；所述的柔性光整加工頭做上下進給運動，實現對工件整個內孔表面的加工；所述的柔性光整加工頭轉速范圍是:300?1000r/min ;所述的離心圓盤5的直徑和中心軸3的長度以適應不同孔徑和深度的孔表面光整加工進行改變，其加工步驟為:先把工件7固定在工作臺6上，然后將整個柔性光整頭放置在工件7內部，將球形磨料I裝填在加工裝置的離心圓盤5上；利用離心原理，當離心圓盤5旋轉并且轉速達到300?1000r/min后，裝填在離心圓盤5上的球形磨料I與孔表面發生碰撞和擠壓，實現孔表面的光整加工，加工時可以通過改變球形磨料的尺寸和材質，適用于不同的加工要求。
[0011]實施方式1:
[0012]渦流式孔表面滾磨光整加工裝置，其離心圓盤5外徑為Φ148_，球形磨料I材質為氧化鋁，直徑為5mm，工件為牌號45，規格Φ 150 X 1mm的無縫鋼管，加工前的孔表面粗糙度值為Ra2.935 μ m，其具體加工方法的步驟為:
[0013]1、把工件置于工作臺上，將柔性光整頭放入待加工孔內。
[0014]2、接通電源，通過打開調速器，并將離心圓盤5的速度值通過調速器設定為400r/min0
[0015]3、啟動柔性光整加工頭，離心圓盤5開始旋轉并且帶動球形磨料對孔表面進行加工。
[0016]4、加工1min后，取出裝置。
[0017]經測試加工后的孔表面粗糙度值可達Ra0.427 μ m?
[0018]實施方式2:
[0019]渦流式孔表面滾磨光整加工裝置，其離心圓盤5外徑為Φ148_，球形磨料I材質為氧化鋁，直徑為8mm，工件為牌號45，規格Φ 150 X 1mm的無縫鋼管，加工前的孔表面粗糙度值為 Ra2.935 μ m，
[0020]其具體具體加工方法的步驟為:
[0021]1、把工件置于工作臺上，將柔性光整頭放入待加工孔內。
[0022]2、接通電源，通過打開調速器，并將離心圓盤5的速度值通過調速器設定為600r/
mino
[0023]3、啟動柔性光整頭，離心圓盤5開始旋轉并且帶動球形磨料對孔表面進行加工。
[0024]4、加工1min后，取出裝置。
[0025]經測試加工后的孔表面粗糙度值可達Ra0.487 μ m?
[0026]實施方式3:
[0027]渦流式孔表面滾磨光整加工裝置，其離心圓盤5外徑為Φ148_，球形磨料I材質為氧化鋁，直徑為10mm，工件為牌號45規格Φ 150 X 1mm的無縫鋼管，加工前的孔表面粗糙度值為Ra2.935 μ m，其具體加工方法的步驟為:
[0028]1、把工件置于工作臺上，將柔性光整頭放入待加工孔內。
[0029]2、接通電源，通過打開調速器，并將離心圓盤5的速度值通過調速器設定為SOOr/
mino
[0030]3、啟動柔性光整加工裝置，離心圓盤5開始旋轉并且帶動球形磨料對孔表面進行加工。
[0031]4、加工1min后，取出裝置。
[0032]經測試加工后的孔表面粗糙度值可達Ra0.587 μ m。
【主權項】
1.一種渦流式孔表面滾磨光整加工裝置，其特征在于是一種通過外部控制電機轉速的大小調節球形磨料與孔表面間的作用力，從而實現恒壓加工，保證了加工均勻性的加工裝置，該裝置由球形磨料(I)、圓螺母(2)、中心軸(3)、平鍵(4)、離心圓盤(5)、工作臺(6)和工件(7)組成；所述的離心圓盤(5)通過平鍵(4)和中心軸(3)連接在一起，并通過圓螺母(2)實現軸向固定，形成柔性光整加工頭；所述的工件(7)固定在工作臺(6)上；所述的柔性光整加工頭放置在工件(7)內部；所述的球形磨料(I)裝填在加工裝置的離心圓盤(5)上；所述的離心圓盤(5)與被加工工件(7)間有空隙且小于球形磨料(I)的直徑的2/3，避免球形磨料嵌入間隙；所述的柔性光整加工頭做上下進給運動，實現對工件整個內孔表面的加工；所述的柔性光整加工頭轉速范圍是:300~1000r/min ;所述的離心圓盤(5)的直徑和中心軸(3)的長度以適應不同孔徑和深度的孔表面光整加工進行改變。
2.權利要求1所述的渦流式光整加工裝置進行加工的方法，其特征在于先把工件(7)固定在工作臺(6 )上，然后將整個柔性光整頭放置在工件(7 )內部，將球形磨料(I)裝填在加工裝置的離心圓盤(5)上；利用離心原理，當離心圓盤(5)旋轉并且轉速達到300~1000r/min后，裝填在離心圓盤(5)上的球形磨料(I)與孔表面發生碰撞和擠壓，實現孔表面的光整加工，加工時可以通過改變球形磨料的尺寸和材質，適用于不同的加工要求。
【專利摘要】一種渦流式孔表面滾磨光整加工裝置及其加工方法，屬于機械零件表面光整加工技術領域，其特征在于是一種通過外部控制電機轉速的大小調節球形磨料與孔表面間的作用力，從而實現恒壓加工，保證加工均勻性的經濟、操作簡單的，實時控制加工參數，達到加工的柔性化、自動化、可控化的孔表面光整加工裝置。該裝置解決了一般的孔表面光整加工裝置不易挪動，對于大型零部件和較難定位裝夾的零部件的孔表面加工較為困難的問題，且經濟性好、易操作。本發明結構簡單、成本低、控制方便，同一尺寸光整頭可加工一定尺寸范圍的孔表面。
【IPC分類】B24B31-10
【公開號】CN104608041
【申請號】CN201510022836
【發明人】楊勝強, 李秀紅, 李唯東, 李文輝, 李永剛, 劉李平, 高煒
【申請人】太原理工大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月16日