一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于流體表面研磨/拋光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在國(guó)防、航空航天及民用工業(yè)領(lǐng)域的一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，需要一類(lèi)變曲率截面柱面的管形工件，其內(nèi)壁橫截面曲線為變曲率的光滑封閉曲線，該類(lèi)工件的內(nèi)壁表面需滿足較高的粗糙度和面形精度要求，且不能有加工變質(zhì)層和亞表面損傷，以達(dá)到在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的高精密性、穩(wěn)定性和高可靠性目標(biāo)。對(duì)于這類(lèi)工件的內(nèi)表面拋光加工，硬性或軟性接觸式的加工方法因其易造成加工變質(zhì)層和亞表面損傷而不適用，故通常采用非接觸式的磨粒流加工方法，比如液固兩相軟性磨粒流拋光加工方法。
[0003]前期出現(xiàn)的液固兩相軟性磨粒流拋光加工是以磨粒流的湍流為理論依據(jù)，以磨粒之間的相互碰撞以及磨粒與壁面間的碰撞為基礎(chǔ)，對(duì)磨粒進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，利用湍流流場(chǎng)中磨粒對(duì)壁面的切削作用，對(duì)工件的壁面粗糙處進(jìn)行精密拋光加工。
[0004]目前，液固兩相磨粒流拋光加工所用的流道采用單入口、單出口的方式，流體從流道的入口流入，出口流出，最終回流至磨粒流儲(chǔ)存箱。按照兩相磨粒流的加工原理，對(duì)工件進(jìn)行加工的磨粒流在流道內(nèi)必須形成湍流流動(dòng)，湍流中，磨粒運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性有利于表面無(wú)序化，直至實(shí)現(xiàn)工件表面無(wú)工具鏡面級(jí)加工效果?；谇捌诘难芯繝顩r，簡(jiǎn)單的單輸入輸出的加工流道存在以下缺點(diǎn):①增壓栗的壓力或者流量較低的時(shí)候，增壓栗輸出的液固兩相磨粒流的流速不能達(dá)到產(chǎn)生湍流的最小速度，導(dǎo)致磨粒流道內(nèi)的磨粒流處于層流狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致磨粒流中的磨粒對(duì)工件表面的切削概率很低，加工效果不明顯；②增壓栗輸出磨粒流的流速達(dá)到了在流道內(nèi)形成湍流的最小速度，由于加工流道較長(zhǎng)，在流動(dòng)過(guò)程中能量損失，湍動(dòng)能下降，導(dǎo)致工件加工效果不均勻。③當(dāng)遇到被加工工件尺寸形狀分布寬泛，依靠前面所述的加工方法十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要開(kāi)發(fā)出一種自適應(yīng)能力強(qiáng)且經(jīng)濟(jì)綠色的精密拋光加工方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決在現(xiàn)有加工方法對(duì)變曲率截面管形工件內(nèi)壁面拋光的不適應(yīng)、效果不明顯或者不均勻的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
所述的一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置，用于拋光變曲率截面管形工件，包括安裝機(jī)架，其特征在于所述安裝機(jī)架上設(shè)置精密三軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、磨粒流循環(huán)系統(tǒng)及伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，圓柱形拋光加工工具連接用于定位其位置的精密三軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)其自身旋轉(zhuǎn)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，圓柱形拋光加工工具及變曲率截面管形工件置于磨粒流循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，圓柱形拋光加工工具內(nèi)置于變曲率截面管形工件中，且圓柱形拋光加工工具與變曲率截面管形工件的軸線相互平行，圓柱形拋光加工工具的外壁面與變曲率截面管形工件的內(nèi)壁面相貼近，拋光工作中，圓柱形拋光加工工具在精密三軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用下，沿變曲率截面管形工件內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)。
[0007]所述的一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置，其特征在于所述安裝機(jī)架為雙層架構(gòu)，包括機(jī)架和機(jī)架面板，所述機(jī)架面板上設(shè)置用來(lái)安裝精密三軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的三軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝架，所述機(jī)架面板表面中部安裝有加工儲(chǔ)液槽。
[0008]所述的一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置，其特征在于所述精密三軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括X軸精密伺服驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)、X軸驅(qū)動(dòng)連接板1、Y形連接件1、Υ軸精密伺服驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)、Y軸直線導(dǎo)軌、Z軸精密伺服驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)、Z軸滑動(dòng)安裝板、Y軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝板、Y形連接件I1、X軸驅(qū)動(dòng)連接板I1、X軸直線導(dǎo)軌及齒輪驅(qū)動(dòng)安裝板，所述X軸直線導(dǎo)軌分別為兩個(gè)，X軸精密伺服驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)固定在三軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝架相對(duì)兩邊上，X軸直線導(dǎo)軌與X軸精密伺服驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)配合連接，其中一個(gè)X軸直線導(dǎo)軌上部通過(guò)X軸驅(qū)動(dòng)連接板I連接Y形連接件I，另一個(gè)X軸直線導(dǎo)軌上部通過(guò)X軸驅(qū)動(dòng)連接板II連接Y形連接件II ;所述Y軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝板兩端連接Y形連接件I和Y形連接件II，Y軸精密伺服驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)固定在Y軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝板上并與Y軸直線導(dǎo)軌配合連接；所述Z軸滑動(dòng)安裝板固定在Y軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝板中部，Z軸精密伺服驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)固定在Z軸滑動(dòng)安裝板上，且與齒輪驅(qū)動(dòng)安裝板連接，所述齒輪驅(qū)動(dòng)安裝板能在Z軸精密伺服驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)上上下滑動(dòng)，齒輪驅(qū)動(dòng)安裝板用于夾持圓柱形拋光加工工具。
[0009]所述的一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置，其特征在于所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服電機(jī)安裝板及伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)安裝板固定在齒輪驅(qū)動(dòng)安裝板上，伺服電機(jī)安裝在伺服電機(jī)安裝板上，伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器連接直齒圓柱齒輪II，直齒圓柱齒輪II與直齒圓柱齒輪I嚙合連接，直齒圓柱齒輪I的輸出軸與圓柱形拋光加工工具連接，并由齒輪軸鎖緊螺母固定，伺服電機(jī)帶動(dòng)圓柱形拋光加工工具旋轉(zhuǎn)。
[0010]所述的一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置，其特征在于所述磨粒流循環(huán)系統(tǒng)包括設(shè)置在機(jī)架面板中心位置的加工儲(chǔ)液槽及設(shè)置在機(jī)架側(cè)面的水箱，所述水箱內(nèi)設(shè)有離心栗，離心栗連接第一管道一端，第一管道另一端插入加工儲(chǔ)液槽內(nèi)，加工儲(chǔ)液槽底部出液口連接第二管道一端，第二管道另一端插入水箱內(nèi)，使加工儲(chǔ)液槽和水箱之間形成磨粒流循環(huán)。
[0011]所述的一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置，其特征在于所述圓柱形拋光加工工具為圓柱形結(jié)構(gòu)，其上端面中心處開(kāi)有螺紋孔接頭，所述螺紋孔接頭與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出軸連接，所述螺紋孔接頭上的螺紋孔設(shè)為氣管接口，將壓縮空氣注入到圓柱形拋光加工工具的內(nèi)腔中形成氣腔，圓柱形拋光加工工具壁面開(kāi)有多個(gè)氣流孔，氣腔中的高速氣流通過(guò)氣流孔均勻噴出，對(duì)變曲率截面管形工件進(jìn)行拋光加工。
[0012]所述的一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置，其特征在于所述磨粒流是由磨粒和水或輕質(zhì)油均勻混合而成的拋光流體介質(zhì)。
[0013]所述的一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置，其特征在于所述磨粒為二氧化硅、碳化硅或氧化鋁。
[0014]所述的一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置，其特征在于所述圓柱形拋光加工工具的外壁面與變曲率截面管形工件的內(nèi)壁面在局部加工區(qū)域的距離小于Imm0
[0015]所述的一種變曲率截面內(nèi)柱面氣流輔助磨粒流拋光加工裝置，其特征在于所述氣流孔傾斜設(shè)置在圓柱形拋光加工工具壁面上。
[0016]通過(guò)采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:
1)本發(fā)明利用一種圓柱形拋光工具自身的高速旋轉(zhuǎn)及從其內(nèi)部由多個(gè)氣流孔噴出的高速氣流共同作用，將圓柱形拋光工具周邊的液-固兩相磨粒流驅(qū)動(dòng)形成高速旋流，利用高速旋流對(duì)磨粒流中磨粒的驅(qū)動(dòng)效果來(lái)達(dá)到對(duì)變曲率截面管形工件表面的精密切削作用，加工后工件內(nèi)壁表面具有很低的表面粗糙度和較高的面形精度，且沒(méi)有加工變質(zhì)層和亞表面損傷；
2)本發(fā)明通過(guò)采用精密三軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)所述圓柱形拋光加工工具實(shí)時(shí)沿著所述變曲率截面管形工件內(nèi)壁面運(yùn)動(dòng)，同時(shí)沿著所述變曲率截面管形工件軸線方向進(jìn)行來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而保證所述圓柱形拋光工具可以對(duì)不同尺