一种卧式挤压磨料流抛光与清洗一体化装置及其工作方法与流程

本发明属于磨料加工装置，具体涉及一种卧式挤压磨料流抛光与清洗一体化装置及其工作方法。

背景技术：

磨料流加工是一种非传统光整加工方法，它迫使具有粘弹性的磨料介质(掺有磨粒的一种可流动混合物)以一定压力下流过工件所需加工的表面，磨料介质中的磨粒去除流过的表面的粗糙峰，从而减少工件表面的粗糙度，具有加工可达性好、加工过程可控等优点，尤其适用于传统光整加工方法(如抛光、研磨等)难以完成的复杂曲面以及内腔表面的去毛刺、抛光、倒圆角。

磨料流加工中的磨料介质是这种加工方法中的“刀具”，主要由基体、添加剂和磨粒组成，磨粒的种类可以是金刚砂、氧化铝、碳化硅等。按磨料介质的流变特性可主要分为两类，一类是松散低粘的磨料介质，该类磨料介质以水或者低粘度聚合物作为基体加上磨粒和添加剂按一定比例均匀混合而成，具有较好的流动性，主要依靠磨粒在一定速度撞击被加工表面完成材料去除，适合抛光加工具有狭窄的小孔的零件如喷油嘴小孔、精密毛细管等；另一类是高粘弹性磨料介质，主要由高粘度聚合物如橡胶等和磨粒、增塑剂等按一定比例混合而成，流动性较差，主要依靠在一定压力和速度下磨粒滑擦耕犁切削被加工表面材料，较适合加工尺寸较大的具有复杂曲面零件，如航空发动机叶轮叶盘抛光、汽车轮毂抛光、管类零件等。

不论是松散低粘度的磨料介质还是高粘弹性磨料介质，在目前磨料流加工的工业实际应用中，加工完成之后的工件以及夹具清理主要依靠人工清理，既费时又费力，极大程度上降低了加工效率，也浪费了企业的资源分配，因此迫切需要在磨料流加工设备上集成一套清理系统，可自动清理残留在夹具、工件、设备上的磨料介质，以降低劳动强度，改善工人作业环境，提升企业生产效率。而针对这种集成在磨料流加工设备的清理系统，国内外目前尚无相关公开的文献和专利。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要提供一种清理夹具和工件省时省力的卧式挤压磨料流抛光与清洗一体化装置及其工作方法。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：一种卧式挤压磨料流抛光与清洗一体化装置，包括推料装置a、推料装置b、夹紧装置、上料装置和清洗装置。

推料装置a由推料油缸a、料缸a、活塞a、位移传感器a、电动阀门a和滑动支架组成，推料装置b由推料油缸b、料缸b、活塞b、位移传感器b、电动阀门b和固定支架组成；推料装置a和推料装置b水平放置，且中心轴线共线；所述的推料油缸a和料缸a固定在滑动支架上，所述的推料油缸b和料缸b固定在固定支架上，位移传感器a和位移传感器b分别安装于推料油缸a和推料油缸b的尾部，用于实时监测活塞a和活塞b的移动速度和位置，电动阀门a固定在料缸a的前端，电动阀门b固定在料缸b的前端；电动阀门a和电动阀门b均有两种工作状态，即关闭状态和开启状态；电动阀门a处于关闭状态时，起到防止磨料介质从料缸a流出的作用；电动阀门b处于关闭状态时用于给料缸b填充磨料介质，同时可防止磨料介质从料缸b流出；当电动阀门a和电动阀门b同时处于开启状态时则同时抛光加工；

所述的夹紧装置由两个对称放置固定不动的夹紧油缸和可调支撑a组成，夹紧油缸的活塞杆与推料装置a中的滑动支架连接，可调支撑a位于推料装置a和推料装置b之间，用于给工件和夹具提供辅助支撑和定位，当夹紧油缸的活塞杆伸出时带动推料装置a移动将工件和夹具固定在电动阀门a和电动阀门b之间，依靠夹紧油缸提供的夹紧力保证接触面之间的密封，防止磨料介质泄漏；

所述的上料装置由高压二通阀b、二通阀门a和料斗组成，料斗用于人工装卸磨料介质，料斗底端和二通阀门a连接；高压二通阀b的一端与料缸b连接，另一端与二通阀门a连接；高压二通阀b关闭时，保证在加工过程中磨料介质仅流向夹具和工件，当需要给料缸b增加磨料介质或清洗料缸时，高压二通阀b开启；上料时，电动阀门b处于关闭状态，高压二通阀b和二通阀门a开启，此时料缸b仅和料斗连通；当推料油缸b的活塞杆回退时带动活塞b回退，且产生真空度，同时磨料介质受到重力的作用，因此磨料介质将从料斗进入料缸b，为了确保磨料介质充满料缸b，磨料介质入口位于料缸b的顶部，并距离料缸b的左端面5-15mm；

所述的清洗装置包括清洗油缸、平板a、平板b、进水管、水箱、高压水泵、出水管、二通阀门b、二通阀门c、回水管a、回水管b、高压二通阀a和可调支撑b，所述的平板a、平板b和清洗油缸的中心线在同一高度，清洗油缸和平板a连接，可调支撑b位于平板a和平板b之间；所述的进水管一端和高压水泵的进水口连接，另一端置于水箱中；所述的出水管有三个端口，三个端口分别与高压水泵的出水口、二通阀门b和二通阀门c连接；所述的回水管a一端连接在平板a上，另一端置于水箱中；所述的回水管b一端连接在与料缸a连接的高压二通阀a上，另一端置于水箱中；所述的清洗油缸用于驱动平板a移动，并将待清洗的工件和夹具夹紧在平板a和平板b之间，并施加夹紧力保证夹具与平板a和平板b接触面的密封。可调支撑b用于给工件和夹具提供辅助支撑和定位，水箱中装有溶解磨料介质基体的清洗溶液；为了避免从回水管a和回水管b流出的液体中夹带的磨粒进入高压水泵，所述的水箱里面有至少三个过滤网将水箱里面的空间分割成不同区域，回流的液体中的磨粒在水箱中不同的区域沉降，而不进入高压水泵。

进一步地，所述的位移传感器a和位移传感器b相同，为磁致伸缩位移传感器或者拉绳式位移传感器。

一种卧式挤压磨料流抛光与清洗一体化装置的工作方法，包括以下步骤：

根据工艺要求选择一体化装置的工作方式，如果是抛光加工方式，转步骤a；如果是清洗工件与夹具方式，转步骤b；如果是清洗装置方式，转步骤c；

a、抛光加工

a1、装填磨料介质

手动将抛光加工使用的磨料介质装入料斗中，随后控制推料油缸b伸出带动活塞b至左行程极限，关闭二通阀门b，开启二通阀门a和高压二通阀b，控制电动阀门b旋至关闭状态，控制推料油缸b回缩带动活塞b回退至右行程极限，在这一过程中，磨料介质逐渐从料斗进入料缸b，磨料介质填满后，将高压二通阀b和高压二通阀a关闭；

a2、装夹工件

将待抛光的工件装入夹具中，将工件和夹具放置在可调支撑a上，并调节可调支撑a高度使得夹具的入料口、出料口分别与推料装置a和推料装置b在同一中心线，控制夹紧油缸活塞杆伸出带动推料装置a移动，直至将工件和夹具固定在电动阀门a和电动阀门b之间，控制推料油缸a活塞杆伸出，直至活塞a到达行程终点；

a3、双向循环抛光加工

控制电动阀门a和电动阀门b均处于开启状态，驱动推料油缸b活塞杆伸出带动活塞b移动，活塞b移动过程中磨料介质经过工件被加工表面从料缸b向料缸a流动，活塞a被迫回退，当活塞b到达行程终点时，位移传感器b提供信号使得推料油缸b停止伸出；推料油缸a活塞杆伸出带动活塞a移动，活塞a移动过程中磨料介质经过工件被加工表面从料缸a向料缸b流动，活塞b被迫回退，当活塞a到达行程终点时，位移传感器a提供信号控制推料油缸a停止伸出，至此完成一次双向循环抛光加工；

a4、如果未完成设定的加工循环次数，转步骤a3；

a5、卸下工件并回收磨料介质

控制夹紧油缸活塞杆回缩带动推料装置a松开被夹紧的工件和夹具，将工件和夹具取下，将电动阀门b调至关闭状态，打开高压二通阀b，推料油缸b活塞杆伸出将磨料介质从料缸b挤推至料斗中并回收；

a6、结束；

b、清洗工件

b1、装夹工件

将抛光后的工件装入夹具中，将装好工件的夹具放置在可调支撑b上，并调节可调支撑b高度使得夹具的入料口、出料口分别与平板a和平板b上的料孔在同一中心轴线上，控制清洗油缸活塞杆伸出带动平板a移动，直至将工件和夹具固定在平板a和平板b之间；

b2、清洗工件

关闭二通阀门b，打开二通阀门c，并启动高压水泵，高压水泵将清洗溶液从水箱吸出并增压，从平板b上的入口高速流入需要清洗的夹具和工件之中，工件和夹具中残留的磨料介质则在清洗溶液的高速冲击和溶解双重作用下逐渐去除，并经过平板a的内部流道，从连接在平板a上的回水管a回到水箱；

b3、取下工件

清洗5-15min后，关闭高压水泵，清洗油缸活塞杆回退，取下装好工件的夹具，拆卸夹具并取出工件；

b4、结束；

c、清洗上料装置、料缸a和料缸b

控制夹紧油缸活塞杆伸出带动推料装置a移动，直至电动阀门a和电动阀门b的端面相互接触；关闭二通阀门a和二通阀门c，开启高压二通阀a和高压二通阀b，将电动阀门a和电动阀门b调至开启状态，开启高压水泵，则经过高压水泵增压的清洗溶液依次经过出水管、料缸a、电动阀门a、电动阀门b、料缸b、回水管b，最终流回水箱中，抛光加工后残留在流经通路上的磨料介质则在清洗溶液的高速冲击和溶解双重作用下逐渐被去除，清洗5-15min后，关闭高压水泵，结束清洗上料装置、料缸a和料缸b。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明在现有的抛光装置上集成了一套清洗装置，有效解决了工人手工清理工件和夹具费时费力的问题，降低了工人的劳动强度，改善了作业环境。

2、本发明采用料缸和液压缸水平布置，结构简单，操作方便，相比立式加工设备，更有利于细长管类零件或喷嘴类零件的高质高效抛光。

附图说明

图1是加工装置的结构示意图。

图2是图1的a-a剖视图。

图中：1-位移传感器a，2-推料油缸a，3-活塞a，4-料缸a，5-高压二通阀b，6-电动阀门a，7-工件，8-可调支撑a，9-夹具，10-电动阀门b，11-料缸b，12-活塞b，13-推料油缸b，14-位移传感器b，15-高压二通阀a，16-二通阀门b，17-出水管，18-二通阀门a，19-料斗，20-磨料介质，21-清洗油缸，22-平板a，23-可调支撑b，24-平板b，25-二通阀门c，26-回水管b，27-回水管a，28-高压水泵，29-进水管，30-过滤网，31-清洗溶液，32-水箱，33-夹紧油缸，34-滑动支架，35-固定支架。

具体实施方式

下面结合技术方案、具体实施例及附图对本发明的具体实施方式作进一步地描述。

如图1-2所示，一种卧式挤压磨料流抛光与清洗一体化装置，包括推料装置a、推料装置b、夹紧装置、上料装置和清洗装置。

推料装置a由推料油缸a2、料缸a4、活塞a3、位移传感器a1、电动阀门a6和滑动支架34组成，推料装置b由推料油缸b13、料缸b11、活塞b12、位移传感器b14、电动阀门b10和固定支架35组成；推料装置a和推料装置b水平放置，且中心轴线共线；所述的推料油缸a2和料缸a4固定在滑动支架34上，所述的推料油缸b13和料缸b11固定在固定支架35上，位移传感器a1和位移传感器b14分别安装于推料油缸a2和推料油缸b13的尾部，用于实时监测活塞a3和活塞b12的移动速度和位置，电动阀门a6固定在料缸a4的前端，电动阀门b10固定在料缸b11的前端；电动阀门a6和电动阀门b10均有两种工作状态，即关闭状态和开启状态；电动阀门a6处于关闭状态时，起到防止磨料介质20从料缸a4流出的作用；电动阀门b10处于关闭状态时用于给料缸b11填充磨料介质20，同时可防止磨料介质20从料缸b11流出；当电动阀门a6和电动阀门b10同时处于开启状态时则同时抛光加工；

所述的夹紧装置由两个对称放置固定不动的夹紧油缸33和可调支撑a8组成，夹紧油缸33的活塞杆与推料装置a中的滑动支架34连接，可调支撑a8位于推料装置a和推料装置b之间，用于给工件7和夹具9提供辅助支撑和定位，当夹紧油缸33的活塞杆伸出时带动推料装置a移动将工件7和夹具9固定在电动阀门a6和电动阀门b10之间，依靠夹紧油缸33提供的夹紧力保证接触面之间的密封，防止磨料介质20泄漏；

所述的上料装置由高压二通阀b5、二通阀门a18和料斗19组成，料斗19用于人工装卸磨料介质20，料斗19底端和二通阀门a18连接；高压二通阀b5的一端与料缸b11连接，另一端与二通阀门a18连接；高压二通阀b5关闭时，保证在加工过程中磨料介质20仅流向夹具9和工件7，当需要给料缸b11增加磨料介质20或清洗料缸时，高压二通阀b5开启；上料时，电动阀门b10处于关闭状态，高压二通阀b5和二通阀门a18开启，此时料缸b11仅和料斗19连通；当推料油缸b13的活塞杆回退时带动活塞b12回退，且产生真空度，同时磨料介质20受到重力的作用，因此磨料介质20将从料斗19进入料缸b11，为了确保磨料介质20充满料缸b11，磨料介质20入口位于料缸b11的顶部，并距离料缸b11的左端面5-15mm；

所述的清洗装置包括清洗油缸21、平板a22、平板b24、进水管29、水箱32、高压水泵28、出水管17、二通阀门b16、二通阀门c25、回水管a27、回水管b26、高压二通阀a15和可调支撑b23，所述的平板a22、平板b24和清洗油缸21的中心线在同一高度，清洗油缸21和平板a22连接，可调支撑b23位于平板a22和平板b24之间；所述的进水管29一端和高压水泵28的进水口连接，另一端置于水箱32中；所述的出水管17有三个端口，三个端口分别与高压水泵28的出水口、二通阀门b16和二通阀门c25连接；所述的回水管a27一端连接在平板a22上，另一端置于水箱32中；所述的回水管b26一端连接在与料缸a4连接的高压二通阀a15上，另一端置于水箱32中；所述的清洗油缸21用于驱动平板a22移动，并将待清洗的工件7和夹具9夹紧在平板a22和平板b24之间，并施加夹紧力保证夹具9与平板a22和平板b24接触面的密封。可调支撑b23用于给工件7和夹具9提供辅助支撑和定位，水箱32中装有溶解磨料介质基体的清洗溶液31；为了避免从回水管a27和回水管b26流出的液体中夹带的磨粒进入高压水泵28，所述的水箱32里面有至少三个过滤网30将水箱32里面的空间分割成不同区域，回流的液体中的磨粒在水箱32中不同的区域沉降，而不进入高压水泵28。

进一步地，所述的位移传感器a1和位移传感器b14相同，为磁致伸缩位移传感器或者拉绳式位移传感器。

一种卧式挤压磨料流抛光与清洗一体化装置的工作方法，包括以下步骤：

根据工艺要求选择一体化装置的工作方式，如果是抛光加工方式，转步骤a；如果是清洗工件7与夹具9方式，转步骤b；否则，转步骤c；

a、抛光加工

a1、装填磨料介质20

手动将抛光加工使用的磨料介质20装入料斗19中，随后控制推料油缸b13伸出带动活塞b12至左行程极限，关闭二通阀门b16，开启二通阀门a18和高压二通阀b5，控制电动阀门b10旋至关闭状态，控制推料油缸b13回缩带动活塞b12回退至右行程极限，在这一过程中，磨料介质20逐渐从料斗19进入料缸b11，磨料介质20填满后，将高压二通阀b5和高压二通阀a15关闭；

a2、装夹工件7

将待抛光的工件7装入夹具9中，将工件7和夹具9放置在可调支撑a8上，并调节可调支撑a8高度使得夹具9的入料口、出料口分别与推料装置a和推料装置b在同一中心线，控制夹紧油缸33的活塞杆伸出带动推料装置a移动，直至将工件7和夹具9固定在电动阀门a6和电动阀门b10之间，控制推料油缸a2的活塞杆伸出，直至活塞a3到达行程终点；

a3、双向循环抛光加工

控制电动阀门a6和电动阀门b10均处于开启状态，驱动推料油缸b13的活塞杆伸出带动活塞b12移动，活塞b12移动过程中磨料介质20经过工件7被加工表面从料缸b11向料缸a4流动，活塞a3被迫回退，当活塞b12到达行程终点时，位移传感器b14提供信号使得推料油缸b13停止伸出；推料油缸a2活塞杆伸出带动活塞a3移动，活塞a3移动过程中磨料介质20经过工件7的被加工表面从料缸a4向料缸b11流动，活塞b12被迫回退，当活塞a3到达行程终点时，位移传感器a1提供信号控制推料油缸a2停止伸出，至此完成一次双向循环抛光加工；

a4、如果未完成设定的加工循环次数，转步骤a3；

a5、卸下工件7并回收磨料介质20

控制夹紧油缸33的活塞杆回缩带动推料装置a松开被夹紧的工件7和夹具9，将工件7和夹具9取下，将电动阀门b10调至关闭状态，打开高压二通阀b5，推料油缸b13的活塞杆伸出将磨料介质20从料缸b11挤推至料斗19中并回收；

a6、结束；

b、清洗工件7

b1、装夹工件7

将抛光后的工件7装入夹具9中，将装好工件7的夹具9放置在可调支撑b23上，并调节可调支撑b23的高度使得夹具9的入料口、出料口分别与平板a22和平板b24上的料孔在同一中心轴线上，控制清洗油缸21活塞杆伸出带动平板a22移动，直至将工件7和夹具9固定在平板a22和平板b24之间；

b2、清洗工件7

关闭二通阀门b16，打开二通阀门c25，并启动高压水泵28，高压水泵28将清洗溶液31从水箱32吸出并增压，从平板b24上的入口高速流入需要清洗的夹具9和工件7之中，工件7和夹具9中残留的磨料介质20则在清洗溶液31的高速冲击和溶解双重作用下逐渐去除，并经过平板a22的内部流道，从连接在平板a22上的回水管a27回到水箱32；

b3、取下工件7

清洗5-15min后，关闭高压水泵28，清洗油缸21活塞杆回退，取下装好工件7的夹具9，拆卸夹具9并取出工件7；

b4、结束；

c、清洗上料装置、料缸a4和料缸b11

控制夹紧油缸33活塞杆伸出带动推料装置a移动，直至电动阀门a6和电动阀门b10的端面相互接触；关闭二通阀门a18和二通阀门c25，开启高压二通阀a15和高压二通阀b5，将电动阀门a6和电动阀门b10调至开启状态，开启高压水泵28，则经过高压水泵28增压的清洗溶液31依次经过出水管17、料缸a4、电动阀门a6、电动阀门b10、料缸b11、回水管b26，最终流回水箱32中，抛光加工后残留在流经通路上的磨料介质20则在清洗溶液31的高速冲击和溶解双重作用下逐渐被去除，清洗5-15min后，关闭高压水泵28，结束清洗上料装置、料缸a4和料缸b11。

本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。