一种气压悬浮磨料池光整加工装置及方法与流程

本发明涉及一种气压悬浮磨料池光整加工装置及方法，属于金属表面光整加工领域。

背景技术：

零件的表面质量对零件的使用寿命，使用性能都有重要的影响。随着医疗、航空航天、精密仪器、模具制造行业的发展，人们对零件的表面质量提出了越来越高的要求。研究表明，传统的机械光整加工方式（磨削、研磨、抛光、超精密加工）形成的工件表面微观形貌为锯齿状，该形状摩擦系数大，在摩擦时容易导致磨损，初损量大，精度保持性低，已经不能满足较高的技术指标要求。因此，新兴的光整加工方式越来越是受到人们的关注。

目前，一些新兴的光整加工方法有电化学机械复合光整加工、磁粒光整加工，磨料流加工、激光束抛光、离子束抛光等。电化学机械光整加工通过电化学和机械的复合作用达到工件表面金属蚀除。阴极、工件分别接电源负、正极，两者间隙通以电解液,在电解加工过程中用刮膜工具对电化学作用后的表面产生机械作用使工件表层材料得到去除，在对复杂曲面进行光整加工过程中，工具头必须为高度柔性连接，这使得工具头的制作困难，难以加工；磁粒光整加工是利用磁场通过强磁性介质产生的磁作用力作用到磁粒上,使磁粒对工件进行切削加工的方法。该方式具有良好的柔性和自适应性，加工效率高。然而，该技术受到工件材质、工件尺寸、工件材料表面去除量的限制，不同位置角度，不同曲率的表面，其去除规律其不同的。同时，磁性磨料存在成本高、寿命短、性能差的问题。严重限制了其发展和应用；磨料流技术是通过将半固态的流体磨料挤压通过工件待加工表面来光整的目的，该技术在均匀化光整加工过程中，存在严重的过抛、倒圆问题极大破坏了被加工表面的均匀性。这些加工方式原理不同，各有所长，但是各自又存在自身的局限性。

技术实现要素：

本发明针对现存的光整加工方式的不足之处，提出一种新型光整加工装置及方法。当流体以极高的流速通过床层时，会带动固态磨料（如:金属氧化物磨料、碳化硅、石榴石、立方氧化硼和金刚石）运动，使之悬浮在流动的主流体中进行反应，并具有类似流体流动的一些特性，同时，配合工件在流体中做旋转运动，从而实现高效高质量的光整加工。

本发明所述气压悬浮磨料池光整加工装置及方法其特征在于：（1）所述装置主要包括工件回转进给系统、磨料池、风力进给系统、底座；所述工件回转进给系统主要包括:步进电机、支撑板、上盖板、联轴器、磁性工件夹具；所述风力进给系统与磨料池主要包括：可调式风力发生装置、空气过滤、冷却装置、法兰盘、密封圈、导管、喷头及过滤网、空气压力检测装置、底面气孔、侧面气孔、磨料池。（2）所述装置可调式风力发生装置与空气过滤、冷却装置相连，空气过滤装置通过法兰盘以及密封圈与导管相连，同时，导管上设有气体压力检测装置实时监测空气压力大小，磨料池底部和侧面设有通孔用来安装导管以及喷头，喷头在磨料池内提供高速流动的气体。所述工件回转系统步进电机通过螺栓固定在上支撑板上，同时步进电机通过联轴器与永磁磁性夹具的一端相连，夹具固定所需进行光整加工的工件。

所述装置工作原理如下：风力发生装置提供风力供给，通过气体过滤、冷却装置吸附分解空气中的固体颗粒、粉尘，过滤后的气体通过法兰盘，密封圈进入导管中，通过导管上空气压力检测装置实时控制通入气体的流速，气体通过导管端部的喷头进入磨料池的底部和两侧进而带动磨料池中的固态磨料以极高的流速在气体中运动，并使固态磨料具有类似流体运动的一些特性，同时，磨料池的上端所需工件用磁性夹具固定，步进电机通过联轴器带动夹具及其工件在磨料池中进行回转运动，从而使工件与磨料池中的磨料进行充分接触从而达到光整加工的目的。

本发明的有益效果为：（1）、本发明所述的一种气压悬浮磨料池光整加工装置可以对磨料池中的磨料的种类，磨粒直径大小进行调整，从而适应不同工件的不同的光整要求。（2）、本发明所述的光整装置可以通过对通入气体种类（空气、二氧化碳、氮气、氩气）的控制从而满足工件光整加工时对冷却条件的要求。（3）、该装置能够实现对于不同光整加工装置难以加工到的异型孔、复杂曲面加工的加工。（4）、该装置光整效率高，具有操作简便，结构简单，安全可靠的优点。（5）、该装置磨料池易于清洗、容易更换磨料。

附图说明

图1为气压悬浮磨料池光整加工装置结构总图。

图2为工件加载部分结构图。

图3为磨料池部分结构图。

图4为导管剖视图。

具体实施方式

结合图1、图2、图3、图4详细说明一种气压悬浮磨料池光整加工装置，其特征在于：

所述装置包括工件回转进给系统-ⅰ、磨料池-ⅱ、风力进给系统-ⅲ、底座-ⅳ；所述工件回转系统-ⅰ主要包括：包括步进电机[1]、支撑板[3]、上盖板[2]、联轴器[4]、磁性工件夹具[5]；所述磨料池-ⅱ与风力进给系统-ⅲ主要包括：可调式风力发生装置[10]、空气过滤、冷却装置[9]、法兰盘及密封圈[8]、导管[6]、喷头及内部过滤网[12]、空气压力检测装置[7]、底面气孔[11]、侧面气孔[13]、磨料池-ⅱ。

所述装置可调式风力发生装置[10]与空气过滤、冷却装置[9]相连，空气过滤装置[9]通过法兰盘及密封圈[8]与导管[6]相连，同时，导管[6]上设有气体压力检测装置[7]实时监测气体压力大小，磨料池-ⅱ底部和侧面设有通孔用来安装导管[6]以及喷头[12]，喷头12在磨料池-ⅱ内提供高速流动的气体。所述工件回转系统-ⅰ步进电机[1]通过螺栓固定在上盖板[2]上，同时步进电机[1]通过联轴器[4]与永磁磁性夹具[5]的一端相连，夹具[5]固定所需进行光整加工的工件。

所述装置工作原理如下：风力发生装置[10]提供风力供给，通过气体过滤、冷却装置[9]吸附分解空气中的固体颗粒、粉尘，过滤后的气体通过法兰盘及密封圈[8]进入导管[6]中，通过导管上空气压力检测装置[7]实时控制通入气体的流速，气体通过导管端部的喷头[12]进入磨料池-ⅱ的底部和两侧进而带动磨料池中的固态磨料以极高的流速在气体中运动，并使固态磨料具有类似流体运动的一些特性，同时，磨料池的上端所需工件用磁性夹具[5]固定，步进电机[1]通过联轴器[4]带动夹具[5]及其工件在磨料池-ⅱ中进行回转运动，从而使工件与磨料池-ⅱ中的磨料进行充分接触从而达到光整加工的目的。

技术特征：

技术总结
本发明公布一种气压悬浮磨料池光整加工装置及方法，属于金属表面光整加工领域。该装置主要由工件回转进给系统、磨料池、风力进给系统、底座构成。各个单元相互配合达到在磨料池中对工件进行高效、全面的光整加工，该装置可应用于复杂表面、异型孔、工件微小间隙等传统光整加工方法难以加工的地方。该装置适应性强，可以根据工件光整要求对磨料池中的磨料颗粒直径大小、气体风速风压进行控制从而满足加工需求；同时，也可以根据自身工件对光整环境需求对通入气体的种类，温度进行调整。该装置光整效率高，具有操作简便，结构简单，安全可靠的优点，磨料池也易于清洗、容易更换磨料。

技术研发人员：郭前建;范硕;李松
受保护的技术使用者：山东理工大学
技术研发日：2018.09.13
技术公布日：2019.01.04