专利名称：一种柔性可控球形气压砂轮光整工具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种柔性可控球形气压砂轮光整工具，尤其涉及一种与机器人技术相结合，特别应用于大曲率或曲率变化明显的自由曲面、局部难加工小范围及激光强化表面，能有效改善抛光受力分布情况，提高抛光效率和质量的抛光工具。
背景技术：
随着工业的发展，模具在工业中的应用程度也日益广泛，在模具投入使用之前，为获取平滑、均勻、高质量的表面，都需要对模具的表面进行光整加工，以保证模具的面型精度和表面质量，同时又能延长其使用寿命。目前，进行光整加工的方法通常包括研磨和抛光，在我国，现大多还以人工加工为主，这种加工方式加工效率低，并且容易造成磨具报废， 是一种费时费力的方法。而现代化手段的研磨和抛光方法，在加工效率和模具应用上往往难以兼顾。采用抛光，由于是利用弹簧或柔性抛光材料获得工具与抛光表面之间的柔性接触，且使用游离磨粒为主，对待加工工件表面有着很好的自适应性，广泛应用于自由曲面的光整加工，但材料去除率低，得不到理想的抛光效率。反之，研磨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，且大多采用固着磨粒，加工区域接触力大，材料去除率高，对激光处理表面极为使用，但在自由曲面上的应用受到较大限制。常规的砂轮光整工具结构为圆盘，利用砂轮外边缘与待加工工件表面的弹性接触进行加工。根据砂轮光整工具的结构特点可知，该种结构适用于小曲率、较大面积自由曲面，或模具表面存在内倒角、凹槽等难加工曲面及激光强化表面，而对于大曲率或曲率变化明显的自由曲面、局部难加工小范围，其光整加工效果不一定理想。
发明内容为了保证砂轮光整工具在激光强化表面以及自由曲面上的加工效果，同时能进一步提高针对大曲率或曲率变化明显的自由曲面和局部难加工小范围模具的加工质量和效率，本实用新型要提供了一种柔性可控球形气压砂轮光整工具。本实用新型的技术方案一种柔性可控球形气压砂轮光整工具，其特征在于包括柔性球形气压砂轮、气控轴、旋转驱动装置，所述柔性球形气压砂轮是中空结构，其包括弹性支架和连接在所述弹性支架上的磨抛层，所述柔性球形气压砂轮安装在砂轮支架上，并与砂轮支架形成一内腔；所述砂轮支架是Y字形结构，其与所述气控轴下端连接，所述气控轴的下端开有深孔，所述深孔与内腔连通，所述气控轴在所述深孔的上端开有第一通孔，所述第一通孔与将气体输送给气控轴的入气口相通；所述气控轴的上端与旋转驱动装置连接。进一步，所述砂轮支架的一端开有螺纹孔和第二通孔，其通过螺纹孔与所述气控轴的下端螺纹连接，所述深孔与内腔经第二通孔连通。进一步，所述柔性球形气压砂轮是可更换模块，其通过砂轮卡箍安装在砂轮支架上。进一步，所述柔性球形气压砂轮为球形、冠形或者圆柱形结构，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按抛光件尺寸和实际的抛光需求，在满足技术指标的前提下设计和制作柔性球形气压砂轮以及砂轮支架，特别是柔性球形气压砂轮的外形结构和尺寸设计，并用砂轮卡箍密封固定，形成内腔。气控轴一端通过螺纹结构与砂轮支架连接，另一端与旋转驱动装置连接，带动柔性球形气压砂轮旋转。入气口与气压控制系统相连，将气体通过与入气口相连的气控轴通孔进入气控轴，再经深孔由砂轮支架到达柔性球形气压砂轮与砂轮支架密封形成的内腔，从而根据待加工工件的表面特性和加工要求对柔性球形气压砂轮内部气压进行调节，提高或降低磨粒的固着力和柔性球形气压砂轮的硬度，提高光整加工的效率和质量。在光整加工过程中，由于磨粒为多层结构粘结于橡胶，随着外层磨粒与抛光件不同旋转方式的接触，会产生自砺效果，并最终耗尽或脱落，此时相对内层的磨料又不断出现，从而实现一次性长时间、高效率抛光。本实用新型的有益效果在于结合了研磨和抛光的各自优点，具有较高自适应性及材料去除率，适用于激光强化处理后具备高硬度、高耐磨性的表面和自由曲面；通过控制柔性球形气压砂轮的内部压力，改变柔性球形气压砂轮的表面硬度和磨粒的固着力，可加工同一工件表面呈现不同特性的模具；磨粒的多层结构以及柔性气囊砂轮的外形特点决定该工具在对大曲率或曲率变化明显的自由曲面、局部难加工小范围及激光强化表面进行光整加工时，一次光整加工时间长，加工效率高；该工具结构简单、易于设计和制造，与机器人结合，自动化程度高，易实现产业化。
图1是本实用新型整体结构示意图。图2是本实用新型的冠状柔性球形气压砂轮结构示意图。图3是本实用新型系列柔性球形气压砂轮结构示意图。
具体实施方式
参照图1-3，一种柔性可控球形气压砂轮光整工具，包括柔性球形气压砂轮5、气控轴3、旋转驱动装置1，所述柔性球形气压砂轮5是中空结构，其包括弹性支架51和连接在所述弹性支架51上的磨抛层52，所述柔性球形气压砂轮5安装在砂轮支架6上，并与砂轮支架6形成一内腔4 ；所述砂轮支架6是Y字形结构，其与所述气控轴3下端连接，所述气控轴3的下端开有深孔32，所述深孔32与内腔4连通，所述气控轴3在所述深孔32的上端开有第一通孔31，所述第一通孔31与将气体输送给气控轴的入气口 2相通；所述气控轴 3的上端与旋转驱动装置1连接。所述砂轮支架6的一端开有螺纹孔和第二通孔，其通过螺纹孔与所述气控轴3的下端螺纹连接，所述深孔32与内腔4经第二通孔连通。所述柔性球形气压砂轮5是可更换模块，其通过砂轮卡箍7安装在砂轮支架6上。所述柔性球形气压砂轮5为球形、冠形或者圆柱形结构，所述磨抛层52是由催化磨粒和切削磨粒组成，所述弹性支架51是由橡胶制成，所述磨抛层52粘结在所述弹性支架51上。本实用新型的技术构思为按抛光件尺寸和实际的抛光需求，在满足技术指标的前提下设计和制作柔性球形气压砂轮5以及砂轮支架6，特别是柔性球形气压砂轮5的外形结构和尺寸设计，并用砂轮卡箍7密封固定，形成内腔4。气控轴3 —端通过螺纹结构与砂轮支架6连接，另一端与旋转驱动装置1连接，带动柔性球形气压砂轮5旋转。入气口 2 与气压控制系统相连，将气体通过与入气口 2相连的气控轴通孔31进入气控轴3，再经深孔 32由砂轮支架6到达柔性球形气压砂轮5与砂轮支架6密封形成的内腔4，从而根据待加工工件的表面特性和加工要求对柔性球形气压砂轮5内部气压进行调节，提高或降低磨粒的固着力和柔性球形气压砂轮的硬度，提高光整加工的效率和质量。在光整加工过程中，由于磨粒为多层结构粘结于橡胶，随着外层磨粒与抛光件不同旋转方式的接触，会产生自砺效果，并最终耗尽或脱落，此时相对内层的磨料又不断出现，从而实现一次性长时间、高效率抛光。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1.一种柔性可控球形气压砂轮光整工具，其特征在于包括柔性球形气压砂轮、气控轴、旋转驱动装置，所述柔性球形气压砂轮是中空结构，其包括弹性支架和连接在所述弹性支架上的磨抛层，所述柔性球形气压砂轮安装在砂轮支架上，并与砂轮支架形成一内腔；所述砂轮支架是Y字形结构，其与所述气控轴下端连接，所述气控轴的下端开有深孔，所述深孔与内腔连通，所述气控轴在所述深孔的上端开有第一通孔，所述第一通孔与将气体输送给气控轴的入气口相通；所述气控轴的上端与旋转驱动装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种柔性可控球形气压砂轮光整工具，其特征在于所述砂轮支架的一端开有螺纹孔和第二通孔，其通过螺纹孔与所述气控轴的下端螺纹连接，所述深孔与内腔经第二通孔连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种柔性可控球形气压砂轮光整工具，其特征在于所述柔性球形气压砂轮是可更换模块，其通过砂轮卡箍安装在砂轮支架上。
4.根据权利要求3所述的一种柔性可控球形气压砂轮光整工具，其特征在于所述柔性球形气压砂轮为球形、冠形或者圆柱形结构，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。
专利摘要一种柔性可控球形气压砂轮光整工具，包括柔性球形气压砂轮、气控轴、旋转驱动装置，所述柔性球形气压砂轮是中空结构，其包括弹性支架和连接在所述弹性支架上的磨抛层，所述柔性球形气压砂轮安装在砂轮支架上，并与砂轮支架形成一内腔；所述砂轮支架是Y字形结构，其与所述气控轴下端连接，所述气控轴的下端开有深孔，所述深孔与内腔连通，所述气控轴在所述深孔的上端开有第一通孔，所述第一通孔与将气体输送给气控轴的入气口相通；所述气控轴的上端与旋转驱动装置连接。本实用新型的优点具有较高自适应性及材料去除率；可加工同一工件表面呈不同特性的模具；一次光整加工时间长，加工效率高；结构简单、易于设计和制造，自动化程度高。
文档编号B24B29/00GK202045564SQ20112005404
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
发明者张利, 蔡东海, 袁巧玲, 计时鸣, 许亚敏, 金明生 申请人:浙江工业大学