阀套接触面气固混合式流体研磨抛光装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于精加工技术领域，具体涉及一种阀套接触面气固混合式流体研磨抛光装置及方法。
【背景技术】
[0002]密封件磨损速度是影响气动阀寿命和可靠性的最大因素，阀套内壁若存在毛刺将会加剧密封件的磨损。然而，带有贯穿孔的阀套在加工过程中，无可避免的会出现细小的毛刺，因而去毛刺就成为了阀套加工过程中必不可少的一道工序。常用的传统去毛刺方法有刮刀去毛刺和刷子精整法等，但是该类方法只适用于工件结构较为简单，且待加工位置较少的场合，当工件长径比较大，或者待加工位置较多时则不适用。
[0003]磨粒流去毛刺是当前去除复杂形状工件内壁毛刺最为常用的方法。如申请公布号为CN103097082A的专利就包括了一种利用高压流体去除复杂零件内壁毛刺的装置，该装置通过将喷枪的喷嘴插入件延伸到待加工工件内部以实现高压流体毛刺的去除。如授权公告号CN102166735B的专利也包括了一种利用软性磨粒流约束流道去除毛刺的装置，该装置通过构建约束流道使软性磨粒流达到紊流状态，从而实现待加工件毛刺的去除。如申请公布号为CN103659619A的专利包括了一种使用磨粒流去除深孔环槽处毛刺的装置，该装置通过在上通料孔、被加工件和下通料孔之间形成约束流道，引导磨料以一定的速度流过被加工件的尖边及毛刺处，从而实现零件的加工。如申请公布号为CN104325411A的专利也包括了一种通过螺旋式约束磨粒流去毛刺的装置，该装置通过构建螺旋式约束加工装置实现磨粒流以紊流状态通过待加工工件，并利用高速旋转的离心力使磨粒流尽可能靠近壁面，从而实现待加工工件内壁毛刺的清洗。如申请公布号为CN103612211A的专利包括了一种磨粒流湍流加工装置，该装置通过在构建的磨粒流受控仿形流道设置多组磨粒流出入口，实现了曲面拐点和奇点处的均匀加工。
[0004]但是，以上专利都存在如下缺点:需要根据待加工工件的特点设计较为合理的流道和夹具来实现工件表面的加工；由于使用粘度较高的液压油等液体作为磨粒的运输载体，使得研磨颗粒在研磨过程中难以到达紊流状态，造成近壁面颗粒的速度小、切削能力较差，毛刺清洗不彻底；由于加工过程中近壁面颗粒切削速度和切削能力差别较大，待加工工件各处的切削量差别明显，实际加工效果并不理想。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有各种类型阀套与阀芯接触面微毛刺清除技术存在通用性差、毛刺清除不彻底、表面粗糙度差别较大等不足，提供了一种阀套接触面气固混合式流体研磨抛光装置及方法。本发明装置是一种以微纳研磨颗粒为研磨刀具，以压缩气体为运输载体的流体研磨抛光装置；是一种可实现将微纳级研磨颗粒均布于气流体中的装置；是一种可变压力和可变流量气流体研磨装置；是一种适用于各种复杂接触面微毛刺清除的研磨抛光装置。
[0006]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:
[0007]本发明装置包括空气压缩机、气体压力流量调节组件、混合容腔、微纳研磨颗粒、搅拌轮、研磨容腔、过滤容腔、过滤装置和过滤容腔上盖；所述的气体压力流量调节组件由可变容腔、偏心轮装置和活塞组成；所述空气压缩机的出风口与可变容腔的入风口连通；所述的偏心轮装置和活塞均设置在可变容腔内；偏心轮装置的偏心轮由电机驱动；所述的活塞与偏心轮端面构成凸轮副，并与可变容腔构成滑动副；所述可变容腔的出风口与混合容腔的入风口连通；所述的微纳研磨颗粒和搅拌轮均设置在混合容腔内；所述的搅拌轮由电机驱动。所述混合容腔的出风口与研磨容腔的入风口连通；所述的研磨容腔内设有待研磨阀套轴向固定装置；所述的过滤容腔上盖封住研磨容腔顶部；所述研磨容腔的出风口与过滤容腔的入风口连通，所述的过滤装置设置在研磨容腔中部。
[0008]所述的研磨容腔内设有周向限位结构。
[0009]所述的待研磨阀套轴向固定装置包括压板和弹簧，所述的压板与研磨容腔底部通过弹簧连接。
[0010]所述的过滤容腔上盖与研磨容腔顶部端面通过螺栓连接。
[0011]所述过滤容腔的出风口设有消声装置。
[0012]所述过滤容腔的顶部设置储气筒。
[0013]本发明的阀套接触面气固混合式流体研磨抛光方法，具体步骤如下:
[0014]步骤一、将待研磨阀套固定在研磨容腔内；根据待研磨阀套毛刺的位置和表面粗糙程度，调整可变容腔内偏心轮的转速，偏心轮驱动活塞改变位置从而设定进气的压力、流量脉动周期；设置混合容腔内搅拌轮的转速从而设定混合容腔内微纳研磨颗粒进入研磨容腔的速率。
[0015]步骤二、开启空气压缩机，高压压缩空气经过可变容腔实现压力和流量的周期性脉动后，输出至混合容腔；电机带动搅拌轮高速卷扬，使微纳研磨颗粒分散、悬浮于混合容腔中，并与周期性脉动的高压压缩空气均匀混合，形成气固两相磨粒流体，并输出至研磨容腔。气固两相磨粒流体从不同角度高速撞击待研磨阀套的内表面，实现待研磨阀套内表面的研磨加工。
[0016]步骤三、气固两相磨粒流体流出研磨容腔后，经过滤容腔中过滤装置的过滤作用，实现微纳研磨颗粒与高压压缩空气的分离；微纳研磨颗粒回收利用，高压压缩气体则流经消声装置后排出。过滤容腔顶部的储气筒吸收多余的脉动能量。
[0017]本发明的有益效果:
[0018]1.本发明以尺寸较小的微纳研磨颗粒为研磨刀具，可以实现微量切削，既可有效清除阀套交叉孔处的微毛刺，又避免磨粒刮伤阀套内壁。本发明以具有粘度低、阻力小特性的压缩气体作为运输载体，可实现研磨颗粒以紊流状态流经待加工阀套，从而保证近壁面的磨粒保持较高的切削速度和较强的切削能力，实现内表面的有效加工。
[0019]2.本发明通过喷射装置可实现微纳颗粒在高速高压气流中的均匀分布，从而保证阀套内表面各处切削去除量的一致性，提高工件内表面的光洁度，降低其粗糙度。
[0020]3.本发明可通过调节进气流量和压力的大小、以及微纳研磨颗粒的数量，从而实现微切削力和微切削量的调整。
[0021]4.低粘度的高压高速气流可实现微纳颗粒以紊流状态通过各种形状的截面和微孔，适用于各种复杂接触面的微毛刺清除。
【附图说明】
[0022]图1为本发明装置的结构原理图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0024]如图1所示，阀套接触面气固混合式流体研磨抛光装置，包括空气压缩机1、气体压力流量调节组件、混合容腔5、微纳研磨颗粒6、搅拌轮7、研磨容腔9、压板10、弹簧11、过滤容腔13、过滤装置14、消声装置15、储气筒16和过滤容腔上盖18 ;气体压力流量调节组件由可变容腔2、偏心轮装置3和活塞4组成；空气压缩机1的出风口与可变容腔2的入风口连通；偏心轮装置3和活塞4均设置在可变容腔2内；偏心轮装置3的偏心轮由电机驱动；活塞4与偏心轮端面构成凸轮副，并与可变容腔2构成滑动副；偏心轮带动活塞4上下运动，其作用是改变可变容腔2的容积大小，以改变进气的压力和流量，进而实现气固两相混合流体10微切削力和微切削量的调整。可变容腔2的出风口与混合容腔5的入风口连通；微纳研磨颗粒6和搅拌轮7均设置在混合容腔5内；搅拌轮7由电机驱动，使微纳研磨颗粒6充分分散、悬浮于空气中；当高压压缩空气流入混合容腔5之后，微纳研磨颗粒6被卷入高速流动的高压压缩空气中均匀分布，形成气固两相混合流体8。
[0025]气固两相混合流体8是以压缩气体为运输载体、以微纳研磨颗粒6为研磨刀具的混合研磨流体，其作用是实现待研磨阀套12内表面微毛刺的去除和粗糙度的降低。与易出现层流现象的液体运输载体相比，空气具有粘度低、阻力小的特点，在流动过程中可始终保持紊流状态，均布于其中的微纳研磨颗粒6在靠近待研磨阀套12内表面的地方仍可以保持较高的流动速度，即在靠近待研磨阀套12的