用于线性液动压抛光装置的带抛物线形沟槽的抛光辊子的制作方法

本发明涉及抛光领域，更具体的说，尤其涉及一种用于线性液动压抛光装置的带抛物线形沟槽的抛光辊子。

背景技术：

经国内外学者研究表明，抛光加工时的液体动压力有利于工件表面材料的去除，但在进行液动压抛光时抛光工具与工件的相对运动所形成的液体动压力普遍存在压力不足以及不均匀的现象，导致液动压抛光所需的时间比较久。

传统的液动压抛光装置常用的是一种圆盘形抛光工件载盘，这种圆盘形抛光载盘存在一些设计缺陷，比如由于工件是沿载盘径向贴片的，因此在载盘转动时，工件各处的线速度有差异，所受到抛光液的冲刷效果不同，因此会造成同一工件不同部位所受到的抛光效果不一，并且载盘运转时工件会不可避免地受到离心力的作用。

为此，需要设计一种能够既能够实现高效率抛光加工、又可以实现抛光过程中液动压压力场均匀化的线性液动压抛光装置，而在设计这种线性液动压抛光装置的过程中，抛光辊子作为其最主要的抛光工具，其结构的设计对抛光工件的最终加工效果有着决定性的影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有的非接触抛光装置液动压效应弱，加工效率低和加工速度不均匀的问题，提出了一种适用于既能够实现高效率抛光加工、又可以实现抛光过程中液动压压力场均匀化的线性液动压抛光装置的带抛物线形沟槽的抛光辊子，从而获得更好的抛光工件表面加工质量。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种用于线性液动压抛光装置的带抛物线形沟槽的抛光辊子，包括直径40mm，长350mm的圆柱体主体，所述圆柱体主体的表面沿其径向设置刻有至少八道均匀分布的抛物线形沟槽，相邻的抛物线形沟槽之间设置有固定长度的间距。

进一步的，所述圆柱体主体采用铝合金材料制成。

进一步的，所述的抛物线形沟槽包括两条沟槽边，其中一条沟槽边呈抛物线形，另一条沟槽边呈直线型且该沟槽边的延长线经过圆柱体主体的轴心线。

进一步的，所述抛物线形沟槽的数量为10～20个。

进一步的，所述抛物线形沟槽的数量为12个。

进一步的，所述抛物线形沟槽的直线型的沟槽边长度为0.5～3mm。

进一步的，所述抛物线形沟槽直线型的沟槽边长度为1mm。

使用该带抛物线形沟槽的抛光辊子的线性液动压抛光装置包括往复运动部分和高速旋转部分，所述往复运动部分包括抛光液容器箱、滑动导轨、第一电机、第一电机座、第一联轴器、第一密封套、滚珠丝杠、丝杠螺母、滑块、工作台、工件载盘和夹持器，所述工件载盘通过夹持器安装在所述工作台上；所述滑块固定在所述工作台的底部，所述丝杠螺母固定在工作台上，丝杠螺母套装在所述滚珠丝杠上，滑块套装在所述滑动导轨上，所述滑动导轨和滚珠丝杠平行设置，滑动导轨固定在抛光液容器箱内的底部，所述滚珠丝杠穿过抛光液容器箱的一侧且通过第一联轴器连接第一电机，滚珠丝杠和抛光液容器箱之间通过第一密封套密封连接，所述第一电机通过第一电机座固定在抛光液容器箱的外侧壁上；所述第一电机工作时通过第一联轴器带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠转动时带动由丝杠螺母、工作台、滑块、工件载盘和夹持器组成的整体沿着滑动导轨进行往复进给运动；所述高速旋转部分包括第二电机、第二电机座、第二联轴器、第二密封套和抛光辊子，所述抛光辊子垂直于所述滚珠丝杠设置且设置在所述抛光液容器箱内部，抛光辊子的一端穿过抛光液容器箱的另一侧壁且通过第二联轴器连接第二电机，所述抛光辊子和抛光液容器箱之间通过第二密封套连接，所述第二电机通过第二电机座固定在抛光液容器箱的侧壁上；所述第二电机工作时通过第二联轴器带动所述抛光辊子做高速旋转运动。

所述滑动导轨包括第一滑动导轨和第二滑动导轨，第一滑动导轨和第二滑动导轨并列设置且分布在抛光液容器箱内部底面的两侧，工作台下方固定的滑块也设置有与第一滑动导轨相配合的第一滑块和与第二滑动导轨相配合的第二滑块。所述滚珠丝杠的一端通过固定在抛光液容器箱底部的第二支撑座支撑，滚珠丝杠的另一端通过靠近该端且固定在抛光液容器箱底部的第一支撑座支撑。所述滚珠丝杠和第一密封套之间通过轴承连接，所述抛光辊子与第二密封套之间通过轴承连接。所述抛光辊子设置在所述工件载盘的上方。所述抛光辊子浸没在所述抛光液容器箱内盛有的抛光液内。

使用线性液动压抛光装置进行线性液动压抛光的方法包括如下步骤：

1)将抛光工件固定在工件载盘上，将作为抛光工具的抛光辊子设置在抛光工件的上方，且抛光辊子的轴线平行于抛光工件，同时将抛光辊子通过第二密封套和防水轴承安装在抛光液容器箱的侧壁上，抛光辊子穿过抛光液容器箱的侧壁并通过第二联轴器连接第二电机的输出端；将用于安装工件载盘的工作台安装在滑动导轨上并将工作台通过滚珠丝杠连接第一电机；

2)加工开始前，先将抛光液注入用于加工的抛光液容器箱中，抛光液浸没抛光工件和抛光辊子，整个抛光过程在浸液环境中进行；

3)启动第二电机，抛光辊子在第二电机的带动下逐渐增大至指定转速，抛光辊子高速旋转的过程中在抛光辊子和抛光工件之间形成压力均匀流畅，带动抛光液冲击抛光工件，从而实现抛光工件表面的材料去除；

4)启动第一电机，通过滚珠丝杠带动工作台在滑动导轨上运动，实现抛光工件表面的往复进给运动，直至整个抛光工件表面完成加工为止。

其中，所述抛光辊子与安装在工件载盘上方的抛光工件之间的间距小于1mm。抛光辊子与安装在工件载盘上方的抛光工件之间的间距最好控制在20～100μm之间。

所述抛光液容器箱内盛有的抛光液是由磨料和水或轻质油均匀混合而成的抛光流体介质。所述磨粒为二氧化硅、碳化硅、金刚石或氧化铝。

上述线性液动压抛光装置采用了抛光液浸没抛光工具的方式，即抛光液浸没抛光辊子和工件的浸没环境，有利于降低抛光过程中摩擦热带来的负面作用；采用的液动压抛光工具为抛光辊子，通过其高速回转运动带动抛光液内的磨粒不断冲击工件表面，能有效产生线性分布而且均匀的液动压效应，杜绝了同一工件不同部位所受到的抛光效果不一的问题，提高了工件加工的均匀性和稳定性。

将本发明的用于线性液动压抛光装置的带抛物线形沟槽的抛光辊子用于上述线性液动压抛光装置中后，高速旋转的抛光辊子可形成液体动压效应，带动抛光液以更大的能量冲刷工件表面，抛光液裹挟着磨粒从沟槽中经过时，对抛光工件表面的材料去除，从而达到对抛光工件进行抛光加工的目的，根据数据模拟的结果，若抛光辊子的转速保持在100rad/s时，带抛物线形表面的抛光辊子所能产生的液体动压力可达到kpa级，若继续加快转速，则液动压力可增大至mpa级，通过该方式加工活的工件表面粗糙度可达纳米级。

本发明的有益效果在于：本发明设计的抛光辊子可以与线性液动压抛光装置的抛光工件之间形成线性分布且均匀分布的液动压力，只需要合理控制抛光辊子的进给运动就可以消除工件表面的波纹；线性分布的液动压力不会随着抛光辊子的速度提高而产生液动压力分布不均匀的情况，能有效改善传统圆形抛光盘的流体压力沿径向方向分布不均匀的缺陷；消除了以往装置中工件受到的离心力影响；抛光辊子表面独特设计了相邻的抛物线形沟槽之间的沟槽形成结构化表面，以加强液动压效果，从而提高抛光工件的加工效率和加工质量。

附图说明

图1是本发明用于线性液动压抛光装置的带抛物线形沟槽的抛光辊子的主视图。

图2是本发明用于线性液动压抛光装置的带抛物线形沟槽的抛光辊子的俯视图。

图3是本发明用于线性液动压抛光装置的带抛物线形沟槽的抛光辊子的左视图。

图4是本发明用于线性液动压抛光装置的带抛物线形沟槽的抛光辊子的正等轴测图。

图5是线性液动压抛光装置的俯视图。

图6是线性液动压抛光装置的仰视轴测图。

图7是线性液动压抛光装置的正等轴测图。

图中，1-第一滑动导轨、2-抛光液容器箱、3-滚珠丝杠、4-第一支撑座、5-第一密封套、6-第一电机、7-第一联轴器、8-第一电机座、9-第二滑动导轨、10-第二电机座、11-第二电机、12-第二联轴器、13-第二密封套、14-抛光辊子、15-第二支撑座、16-抛光工件、17-夹持器、18-工件载盘、19-工作台、20-第一滑块、21-丝杠螺母、22-第二滑块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～4所示，一种用于线性液动压抛光装置的带抛物线形沟槽的抛光辊子，包括直径40mm，长350mm的圆柱体主体，所述圆柱体主体的表面沿其径向设置刻有至少八道均匀分布的抛物线形沟槽，相邻的抛物线形沟槽之间设置有固定长度的间距。

所述圆柱体主体采用铝合金材料制成。

所述的抛物线形沟槽包括两条沟槽边，其中一条沟槽边呈抛物线形，另一条沟槽边呈直线型且该沟槽边的延长线经过圆柱体主体的轴心线；所述抛物线形沟槽的数量为10～20个，其最佳数量为12个。

所述抛物线形沟槽的直线型的沟槽边长度为0.5～3mm，该直线型的沟槽边的最佳长度为1mm。

如图5～7所示，使用该带抛物线形沟槽的抛光辊子的线性液动压抛光装置包括往复运动部分和高速旋转部分，所述往复运动部分包括抛光液容器箱2、滑动导轨、第一电机6、第一电机座8、第一联轴器7、第一密封套5、滚珠丝杠3、丝杠螺母21、滑块、工作台19、工件载盘18和夹持器17，所述工件载盘18通过夹持器17安装在所述工作台19上；所述滑块固定在所述工作台19的底部，所述丝杠螺母21固定在工作台19上，丝杠螺母21套装在所述滚珠丝杠3上，滑块套装在所述滑动导轨上，所述滑动导轨和滚珠丝杠3平行设置，滑动导轨固定在抛光液容器箱2内的底部，所述滚珠丝杠3穿过抛光液容器箱2的一侧且通过第一联轴器7连接第一电机6，滚珠丝杠3和抛光液容器箱2之间通过第一密封套5密封连接，所述第一电机6通过第一电机座8固定在抛光液容器箱2的外侧壁上；所述第一电机6工作时通过第一联轴器7带动滚珠丝杠3转动，滚珠丝杠3转动时带动由丝杠螺母21、工作台19、滑块、工件载盘18和夹持器17组成的整体沿着滑动导轨进行往复进给运动；所述高速旋转部分包括第二电机11、第二电机座10、第二联轴器12、第二密封套13和抛光辊子14，所述抛光辊子14垂直于所述滚珠丝杠3设置且设置在所述抛光液容器箱2内部，抛光辊子14的一端穿过抛光液容器箱2的另一侧壁且通过第二联轴器12连接第二电机11，所述抛光辊子14和抛光液容器箱2之间通过第二密封套13连接，所述第二电机11通过第二电机座10固定在抛光液容器箱2的侧壁上；所述第二电机11工作时通过第二联轴器12带动所述抛光辊子14做高速旋转运动。

所述滑动导轨包括第一滑动导轨1和第二滑动导轨9，第一滑动导轨1和第二滑动导轨9并列设置且分布在抛光液容器箱2内部底面的两侧，工作台19下方固定的滑块也设置有与第一滑动导轨1相配合的第一滑块20和与第二滑动导轨9相配合的第二滑块22。

所述滚珠丝杠3的一端通过固定在抛光液容器箱2底部的第二支撑座15支撑，滚珠丝杠3的另一端通过靠近该端且固定在抛光液容器箱2底部的第一支撑座4支撑。所述滚珠丝杠3和第一密封套5之间通过轴承连接，所述抛光辊子14与第二密封套13之间通过轴承连接。

本装置在工作时，第一电机6通过第一联轴器7将动力传递给滚珠丝杠3，从而带动工作台19实现往复直线运动，第二电机11通过第二联轴器12将动力转递给抛光辊子14，从而实现抛光辊子14的高速旋转，待加工的抛光工件16通过石蜡贴于工件载盘18上表面，抛光工具即抛光辊子14浸没于盛有抛光液的抛光液容器箱2内并与抛光工件16保持一定的抛光间隙，当受到一定的液动压力时，从而实现对工件的液动压抛光，因为抛光辊子14高速旋转时所产生的液动压是线性均匀的，只要合理控制抛光辊子的进给运动就能消除工件表面的波纹。

利用线性液动压盘抛光装置进行加工的方法包括如下步骤：

1)将抛光工件16固定在工件载盘18上，将作为抛光工具的抛光辊子14设置在抛光工件16的上方，且抛光辊子14的轴线平行于抛光工件16，同时将抛光辊子14通过第二密封套13和防水轴承安装在抛光液容器箱2的侧壁上，抛光辊子14穿过抛光液容器箱2的侧壁并通过第二联轴器12连接第二电机11的输出端；将用于安装工件载盘18的工作台19安装在滑动导轨上并将工作台19通过滚珠丝杠3连接第一电机6；

2)加工开始前，先将抛光液注入用于加工的抛光液容器箱2中，抛光液浸没抛光工件16和抛光辊子14，整个抛光过程在浸液环境中进行；

3)启动第二电机11，抛光辊子14在第二电机11的带动下逐渐增大至指定转速，抛光辊子14高速旋转的过程中在抛光辊子14和抛光工件16之间形成压力均匀流畅，带动抛光液冲击抛光工件16，从而实现抛光工件16表面的材料去除；

4)启动第一电机6，通过滚珠丝杠3带动工作台19在滑动导轨上运动，实现抛光工件16表面的往复进给运动，直至整个抛光工件16表面完成加工为止。

所述抛光辊子14设置在所述工件载盘18的上方。所述抛光辊子14与安装在工件载盘18上方的抛光工件16之间的间距小于1mm。所述抛光辊子14与安装在工件载盘18上方的抛光工件16之间的间距最好控制在20～100μm之间。

所述抛光液容器箱2内盛有的抛光液是由磨料和水或轻质油均匀混合而成的抛光流体介质。所述抛光辊子14浸没在所述抛光液容器箱2内盛有的抛光液内。所述磨粒为二氧化硅、碳化硅、金刚石或氧化铝。

抛光辊子14的两端还设置有与抛光辊子14一体成型的转动轴部分，转动轴与市面上现有的普通辊子的转动轴都没有区别，属于通用设计。抛光辊子14的一端通过设置在转动轴上的轴承支撑在抛光液容器箱2的内侧壁上，另一端通过轴承支撑在第二密封套13上。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。