专利名称：一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统，尤其涉及一种与机器人辅助抛光技术相结合，适用于高质量表面要求自由曲面抛光，特别对激光强化后具有高硬度、高耐磨性的表面，具很好的加工质量和效率。
背景技术：
光整加工是指在精加工后，从待加工工件上不切除或切出极薄金属层，用以改善工件表面粗糙度或强化其表面的加工过程，通常采用的方法包括抛光和研磨。由于自由曲面在工业中的应用日益广泛，并不断变化、复杂化，使得光整加工的难度也随之增加。目前我国还是主要由熟练工人凭借其丰富经验完成抛光的，这不但对工人的技术要求非常高，又费时又费力，而且表面的质量难以保证，效率非常低，尤其针对激光强化后具有硬度较高、高耐磨性的表面，其弊端尤为突出。除人工抛光外，传统的抛光方法一般是利用弹簧或柔性抛光材料获得工具与抛光面之间的柔性接触，从而达到抛光的目的。而研磨则是通过介于工件和硬质研具之间的磨料或研磨液的流动产生机械摩擦和化学作用去除微小加工余量。因此，采用抛光进行光整加工能有效应用于自由曲面，得到光滑表面和镜面光泽效果，而利用柔性抛光工具作为加工手段往往不能得到理想的抛光效率，材料去除率较低。研磨则能有效地对高硬度、高耐磨性等难加工表面进行光整加工，但传统的研磨工具对曲面的适应性较差，与待加工表面的仿形度不高，在应用上受到很大的限制。
发明内容为了克服现有光整加工技术中存在的效率低、可控性不高、实用性差、自动化的不足的缺点，本实用新型提供一种与机器人辅助抛光技术相结合，具有效率高、自适应好、工艺简单、可控性强的基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统。本实用新型的技术方案一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统，其特征在于包括柔性可控气压砂轮光整工具，所述柔性可控气压砂轮光整工具安装在工作台上方，并与所述工作台上的加工工件接触；所述柔性可控气压砂轮光整工具上连接有驱动装置，控制其旋转的旋转控制系统，给其提供气压的气压控制系统，以及控制其行走路径、驻留时间和偏转姿态的机器人；所述柔性可控气压砂轮光整工具包括环状柔性气压砂轮、砂轮支撑体，所述砂轮支撑体是圆盘结构，所述环状柔性气压砂轮是圆环中空结构，其包括弹性支架和连接在所述弹性支架上的磨抛层，所述环状柔性气压砂轮安装在砂轮支撑体上，并与砂轮支撑体形成一内腔，所述内腔与气压控制系统连通。进一步，所述工作台上配设有液体喷射系统。进一步，所述柔性可控气压砂轮光整工具安装在所述机器人的执行末端。进一步，所述环状柔性气压砂轮是可更换模块，其通过砂轮卡箍安装在砂轮支撑
3体上。进一步，所述磨抛层由催化磨粒和切削磨粒组成，所述弹性支架是由橡胶制成，所述磨抛层粘结在所述弹性支架上。本实用新型的技术构思为由于环形柔性气压砂轮外形结构和尺寸的多样性，按待加工工件尺寸、加工表面形状、加工表面特性和实际的加工需求，在满足技术指标的前提下设计和制作环形柔性气压砂轮和砂轮支撑体，并通过气压控制系统离线设定或在线控制其内部气压，通过旋转控制系统和机器人的控制使得柔性可控气压砂轮光整工具以拟定的旋转方式、转速、轨迹、位姿、进给量等运动，从而使环形柔性气压砂轮以最理想的状态与加工工件接触。环形柔性气压砂轮由催化磨粒、切削磨粒以及橡胶粘结而成，切削磨粒和催化磨粒按照不同的配比，以一定的厚度通过粘结剂粘结于橡胶上，且磨粒多层分布。环形柔性气压砂轮在加工过程中，由于接触方式的不断变化会产生自砺效果，并且随着部分最外层磨粒的脱落，相对内层的新磨粒会不断出现，通过这种方法，一次性加工时间将大大延长。 由于催化磨粒的存在而产生的触媒作用进一步提高了材料的去除率，从而提高了抛光的效率。在气压控制下，环形柔性气压砂轮的内部压力会随着待加工工件表面的形状和硬度发生变化，进而改变环形柔性气压砂轮的固着力以及环形柔性气压砂轮和待加工工件表面的接触面接、接触区域的接触力等变量，达到确定性光整加工的目的。同时，在加工过程中，液体喷射系统可对工作区域喷射冷却液，或者喷射抛光液和化学液体，以加强催化磨粒的作用或者结合化学抛光作用提高抛光的效果。加工工件固定安装于工作台，并可通过工作台实现加工工件的特定动作，如旋转，倾斜等有助于光整加工的辅助动作。本实用新型的有益效果在于本实用新型可控性强，易于实现自动化；将磨粒、粘结剂以及橡胶所制成的双弹性复合材料作为光整工具，同时该光整工具可采用不同的结构形式和尺寸大小，能适应不同型腔的自由曲面模具；磨料覆盖均勻且受到粘结剂和橡胶所施加的双牵引力，能够有效地防止由于颗粒尺寸大小差异太大造成接触不均进而造成接触力不均，从而影响加工的精度；加工过程以机械抛光作用为主，并结合催化磨粒、抛光液、化学液体等化学作用，提高光整加工的质量和效率；粘结剂产生的固着力可以有效地提高柔性气压砂轮与工件的接触力，在同等条件下加快材料去除，尤其针对激光强化处理后等硬度高、耐磨性强的表面；针对表面硬度、耐磨性等属性不一致的待加工工件表面，通过气压控制柔性气压砂轮的内部压力，在不同接触区域产生不同接触力，实现确定性光整加工；柔性气压砂轮具有自砺性，工艺更简单，操作更方便。
图1是本实用新型整体结构示意图。图2是图1中柔性可控气压砂轮光整工具的外形示意图。图3是部分本实用新型系列环形柔性气压砂轮结构示意图。
具体实施方式
参照图1-3，一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统，包括柔性可控气压砂轮光整工具1，所述柔性可控气压砂轮光整工具1安装在工作台6上方，并与所述工作台6上的加工工件5接触；所述柔性可控气压砂轮光整工具1上连接有驱动装置3，控制其旋转的旋转控制系统10，给其提供气压的气压控制系统9，以及控制其行走路径、驻留时间和偏转姿态的机器人2 ；所述柔性可控气压砂轮光整工具1包括环状柔性气压砂轮11、砂轮支撑体8，所述砂轮支撑体8是圆盘结构，所述环状柔性气压砂轮11是圆环中空结构，其包括弹性支架112 和连接在所述弹性支架112上的磨抛层111，所述环状柔性气压砂轮11安装在砂轮支撑体 8上，并与砂轮支撑体8形成一内腔12，所述内腔12与气压控制系统9连通。所述工作台6上配设有液体喷射系统4。所述柔性可控气压砂轮光整工具1安装在所述机器人2的执行末端。所述环状柔性气压砂轮11是可更换模块，其通过砂轮卡箍7安装在砂轮支撑体8 上。所述磨抛层111由催化磨粒和切削磨粒组成，所述弹性支架112是由橡胶制成，所述磨抛层111粘结在所述弹性支架112上。本实用新型的技术构思为由于环形柔性气压砂轮11外形结构和尺寸的多样性， 按待加工工件尺寸、加工表面形状、加工表面特性和实际的加工需求，在满足技术指标的前提下设计和制作环形柔性气压砂轮11和砂轮支撑体8，并通过气压控制系统9离线设定或在线控制其内部气压，通过旋转控制系统10和机器人2的控制使得柔性可控气压砂轮光整工具1以拟定的旋转方式、转速、轨迹、位姿、进给量等运动，从而使环形柔性气压砂轮11以最理想的状态与加工工件接触。环形柔性气压砂轮11由催化磨粒、切削磨粒以及橡胶粘结而成，切削磨粒和催化磨粒按照不同的配比，以一定的厚度通过粘结剂粘结于橡胶上，且磨粒多层分布。环形柔性气压砂轮11在加工过程中，由于接触方式的不断变化会产生自砺效果，并且随着部分最外层磨粒的脱落，相对内层的新磨粒会不断出现，通过这种方法，一次性加工时间将大大延长。由于催化磨粒的存在而产生的触媒作用进一步提高了材料的去除率，从而提高了抛光的效率。在气压控制下，环形柔性气压砂轮11的内部压力会随着待加工工件表面的形状和硬度发生变化，进而改变环形柔性气压砂轮11的固着力以及环形柔性气压砂轮11和待加工工件5表面的接触面接、接触区域的接触力等变量，达到确定性光整加工的目的。同时，在加工过程中，液体喷射系统4可对工作区域喷射冷却液，或者喷射抛光液和化学液体，以加强催化磨粒的作用或者结合化学抛光作用提高抛光的效果。加工工件5固定安装于工作台6，并可通过工作台6实现加工工件5的特定动作，如旋转，倾斜等有助于光整加工的辅助动作。本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求1.一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统，其特征在于包括柔性可控气压砂轮光整工具，所述柔性可控气压砂轮光整工具安装在工作台上方，并与所述工作台上的加工工件接触；所述柔性可控气压砂轮光整工具上连接有驱动装置，控制其旋转的旋转控制系统，给其提供气压的气压控制系统，以及控制其行走路径、驻留时间和偏转姿态的机器人；所述柔性可控气压砂轮光整工具包括环状柔性气压砂轮、砂轮支撑体，所述砂轮支撑体是圆盘结构，所述环状柔性气压砂轮是圆环中空结构，其包括弹性支架和连接在所述弹性支架上的磨抛层，所述环状柔性气压砂轮安装在砂轮支撑体上，并与砂轮支撑体形成一内腔，所述内腔与气压控制系统连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统，其特征在于 所述工作台上配设有液体喷射系统。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统，其特征在于所述柔性可控气压砂轮光整工具安装在所述机器人的执行末端。
4.根据权利要求3所述的一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统，其特征在于 所述环状柔性气压砂轮是可更换模块，其通过砂轮卡箍安装在砂轮支撑体上。
5.根据权利要求4所述的一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统，其特征在于 所述磨抛层由催化磨粒和切削磨粒组成，所述弹性支架是由橡胶制成，所述磨抛层粘结在所述弹性支架上。
专利摘要一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统，包括柔性可控气压砂轮光整工具，所述柔性可控气压砂轮光整工具安装在工作台上方，并与所述工作台上的加工工件接触；所述柔性可控气压砂轮光整工具上连接有驱动装置，控制其旋转的旋转控制系统，给其提供气压的气压控制系统，以及控制其行走路径、驻留时间和偏转姿态的机器人；所述柔性可控气压砂轮光整工具包括环状柔性气压砂轮、砂轮支撑体，所述环状柔性气压砂轮是圆环中空结构，其包括弹性支架和连接在所述弹性支架上的磨抛层，所述环状柔性气压砂轮安装在砂轮支撑体上，并与砂轮支撑体形成一内腔，所述内腔与气压控制系统连通。本实用新型优点材料去除率高；光整加工质量高。
文档编号B24B29/00GK202045562SQ201120054029
公开日2011年11月23日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者应申舜, 张利, 张才, 袁巧玲, 计时鸣, 金明生 申请人:浙江工业大学