一种适用于柱形隐藏孔的充盈式双态打磨装置的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，更具体地说，涉及一种适用于柱形隐藏孔的充盈式双态打磨装置。

背景技术：

打磨，是表面改性技术的一种，一般指借助粗糙物体(含有较高硬度颗粒的砂纸等)来通过摩擦改变材料表面物理性能的一种加工方法，主要目的是为了获取特定表面粗糙度，打磨在机械加工中属于常见的工艺，几乎所有的金属加工完成后都会必经打磨这一工序，由此可见打磨对于机械加工的重要性。

随着加工技术的发展，金属产品的孔型愈发多样化，对于表面或者较为直观的孔，打磨技术已然十分成熟，包括人工打磨或者自动化打磨，但是对于一些隐藏在金属产品内部的类似于膨胀型的孔，常规的打磨工具难以深入其中进行打磨，甚至连最前沿的流体打磨技术也收效甚微，这是因为隐藏孔的膨胀特征，流体在经过隐藏孔时方向发生变化，导致冲击动力减弱，越深的隐藏孔打磨效果越差，因此难以真正有效的对隐藏孔进行行之有效甚至是高质量的打磨，从而提升金属产品质量。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于柱形隐藏孔的充盈式双态打磨装置，它可以实现以双态转化液为基质，在一定条件下可以实现液体至固体之间的双向转变，先利用液体的流动特性，辅以膨胀导向限位作用实现对柱形隐藏孔的充盈，充盈贴合后使之转变为固体进行对隐藏孔的打磨，打磨完成后去掉外界条件后可以自行恢复至液态，方便进行收缩退出隐藏孔，可以重复打磨，大大提高了对柱形隐藏孔的打磨效果和便捷性，且成本较低，仅存在打磨介质的损耗，可以适用于各种尺寸及形状的柱形隐藏孔的深度打磨，十分灵活。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种适用于柱形隐藏孔的充盈式双态打磨装置，包括一体成型的工作台和安装支架，且安装支架位于工作台上端，所述工作台上端安装有夹持组件，所述工作台上侧设有充盈打磨筒，所述充盈打磨筒包括上下依次分布的上固定筒、双态形变囊和下固定筒，且双态形变囊固定连接于上固定筒和下固定筒之间，所述上固定筒内滑动连接有活塞板，所述充盈打磨筒上端固定连接有倒u型板，所述安装支架上安装有立式电动机，所述立式电动机的输出轴贯穿安装支架并固定连接有传动轴，且传动轴与倒u型板之间固定连接，所述倒u型板下端安装有第一电动推杆，且第一电动推杆的伸长端与活塞板之间固定连接，所述上固定筒和下固定筒之间固定连接有伸缩套筒，且双态形变囊包裹在伸缩套筒外侧，所述双态形变囊和伸缩套筒之间形成有形变空腔，所述上固定筒内端壁上开凿有多个与形变空腔相连通的连通孔，所述上固定筒内端固定连接有定深挡板，且定深挡板位于活塞板下侧，所述下固定筒内端底壁安装有第二电动推杆，所述第二电动推杆的伸长端与定深挡板之间固定连接。

进一步的，所述双态形变囊包括基材和防护垫，且防护垫粘接在基材外端，所述防护垫上镶嵌有多个均匀分布的打磨珠，基材起到承纳双态转化液的作用，防护垫一方面起到对基材的保护作用，避免在打磨过程中因摩擦或者碎屑导致基材破裂后的双态转化液泄漏，另一方面可以提供打磨工作面，实现对打磨珠的嵌装，打磨珠充当打磨介质对柱形隐藏孔进行打磨处理，所以硬度要求比较高，可以采用金刚石。

进一步的，所述防护垫外端固定连接有多个均匀分布的回弹金属片，且回弹金属片呈上下对称分布，所述回弹金属片具有向外凹陷的弹力，回弹金属片一方面可以提高防护垫的整体强度，不易因为变形过大导致损坏，另一方面提供弹力辅助防护垫进行收缩复位，且对防护垫在纵向上的膨胀变形具有一定的抵抗作用，迫使防护垫优先向柱形隐藏孔内进行充盈。

进一步的，所述回弹金属片的厚度为0.1-0.2mm，且打磨珠高出防护垫0.2-0.5mm，回弹金属片为一定薄度且具有弹力的合金材料制成。

进一步的，所述伸缩套筒外端固定连接有多个均匀分布的吸附磁铁，所述双态形变囊内端固定连接有多个回缩磁铁，且回缩磁铁与吸附磁铁相互靠近一端为异名磁极，通过吸附磁铁和回缩磁铁之间的磁吸力来绑定收缩双态形变囊，方便从柱形隐藏孔中进入或者退出，不易受到磨损。

进一步的，所述上固定筒和下固定筒相互靠近一端外壁上开凿有环形收纳槽，所述环形收纳槽内固定连接有限位气囊，所述下固定筒内还安装有压缩气泵，所述压缩气泵通过双通气管与一对限位气囊连通，通过压缩气泵对一对限位气囊进行充气膨胀并“硬化”，实现对双态形变囊的充盈方向的限位，防止双态形变囊沿纵向进行充盈，迫使双态形变囊沿柱形隐藏孔进行快速精准的充盈。

进一步的，所述活塞板与定深挡板之间填充有双态转化液，所述双态转化液为电流变液、磁流变液或者电磁流变液中的任意一种，可以在外加电场或者磁场中出现电流变效应或磁流变效应，实现液态和固态之间的双向可控转变。

进一步的，所述基材采用热塑性聚氨酯高分子复合材料制成的水囊，强度高质量轻，耐老化性和耐水性优异，所述防护垫采用泡沫硅橡胶材质制成，具有高弹性和高延展性，可以配合基材进行形变扩张。

进一步的，所述限位气囊为采用高强聚酰胺纤维制成的有涂层全成型织物气囊，所述涂层为纳米耐磨涂层，限位气囊具有良好的物理机械性能，强度高质量轻，拥有良好的摩擦性能和高弹性。

进一步的，所述安装支架上还安装有控制器，且立式电动机、第一电动推杆、第二电动推杆和压缩气泵均电性连接，方便由控制器进行自动化控制，降低人力成本，提高打磨效率。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现以双态转化液为基质，在一定条件下可以实现液体至固体之间的双向转变，先利用液体的流动特性，辅以膨胀导向限位作用实现对柱形隐藏孔的充盈，充盈贴合后使之转变为固体进行对隐藏孔的打磨，打磨完成后去掉外界条件后可以自行恢复至液态，方便进行收缩退出隐藏孔，可以重复打磨，大大提高了对柱形隐藏孔的打磨效果和便捷性，且成本较低，仅存在打磨介质的损耗，可以适用于各种尺寸及形状的柱形隐藏孔的深度打磨，十分灵活。

(2)双态形变囊包括基材和防护垫，且防护垫粘接在基材外端，防护垫上镶嵌有多个均匀分布的打磨珠，基材起到承纳双态转化液的作用，防护垫一方面起到对基材的保护作用，避免在打磨过程中因摩擦或者碎屑导致基材破裂后的双态转化液泄漏，另一方面可以提供打磨工作面，实现对打磨珠的嵌装，打磨珠充当打磨介质对柱形隐藏孔进行打磨处理，所以硬度要求比较高，可以采用金刚石。

(3)防护垫外端固定连接有多个均匀分布的回弹金属片，且回弹金属片呈上下对称分布，回弹金属片具有向外凹陷的弹力，回弹金属片一方面可以提高防护垫的整体强度，不易因为变形过大导致损坏，另一方面提供弹力辅助防护垫进行收缩复位，且对防护垫在纵向上的膨胀变形具有一定的抵抗作用，迫使防护垫优先向柱形隐藏孔内进行充盈。

(4)回弹金属片的厚度为0.1-0.2mm，且打磨珠高出防护垫0.2-0.5mm，回弹金属片为一定薄度且具有弹力的合金材料制成。

(5)伸缩套筒外端固定连接有多个均匀分布的吸附磁铁，双态形变囊内端固定连接有多个回缩磁铁，且回缩磁铁与吸附磁铁相互靠近一端为异名磁极，通过吸附磁铁和回缩磁铁之间的磁吸力来绑定收缩双态形变囊，方便从柱形隐藏孔中进入或者退出，不易受到磨损。

(6)上固定筒和下固定筒相互靠近一端外壁上开凿有环形收纳槽，环形收纳槽内固定连接有限位气囊，下固定筒内还安装有压缩气泵，压缩气泵通过双通气管与一对限位气囊连通，通过压缩气泵对一对限位气囊进行充气膨胀并“硬化”，实现对双态形变囊的充盈方向的限位，防止双态形变囊沿纵向进行充盈，迫使双态形变囊沿柱形隐藏孔进行快速精准的充盈。

(7)活塞板与定深挡板之间填充有双态转化液，双态转化液为电流变液、磁流变液或者电磁流变液中的任意一种，可以在外加电场或者磁场中出现电流变效应或磁流变效应，实现液态和固态之间的双向可控转变。

(8)基材采用热塑性聚氨酯高分子复合材料制成的水囊，强度高质量轻，耐老化性和耐水性优异，防护垫采用泡沫硅橡胶材质制成，具有高弹性和高延展性，可以配合基材进行形变扩张。

(9)限位气囊为采用高强聚酰胺纤维制成的有涂层全成型织物气囊，涂层为纳米耐磨涂层，限位气囊具有良好的物理机械性能，强度高质量轻，拥有良好的摩擦性能和高弹性。

(10)安装支架上还安装有控制器，且立式电动机、第一电动推杆、第二电动推杆和压缩气泵均电性连接，方便由控制器进行自动化控制，降低人力成本，提高打磨效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明柱形隐藏孔内收缩状态下的结构示意图；

图3为图2中a处的结构示意图；

图4为本发明柱形隐藏孔内充盈状态下的结构示意图；

图5为图4中b处的结构示意图；

图6为本发明双态形变囊平铺后的结构示意图；

图7为本发明双态形变囊部分的剖视图；

图8为本发明回弹金属片回弹的结构示意图。

图中标号说明：

1工作台、2安装支架、3充盈打磨筒、31上固定筒、32下固定筒、33双态形变囊、331基材、332防护垫、333回弹金属片、334打磨珠、4倒u型板、5立式电动机、6传动轴、7第一电动推杆、8活塞板、9第二电动推杆、10定深挡板、11连通孔、12伸缩套筒、13回缩磁铁、14限位气囊、15压缩气泵、16双通气管、17吸附磁铁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种适用于柱形隐藏孔的充盈式双态打磨装置，包括一体成型的工作台1和安装支架2，且安装支架2位于工作台1上端，工作台1上端安装有夹持组件，作为现有技术，用来夹持具有柱形隐藏孔的待打磨工件，工作台1上侧设有充盈打磨筒3，充盈打磨筒3包括上下依次分布的上固定筒31、双态形变囊33和下固定筒32，且双态形变囊33固定连接于上固定筒31和下固定筒32之间，上固定筒31内滑动连接有活塞板8，充盈打磨筒3上端固定连接有倒u型板4，安装支架2上安装有立式电动机5，立式电动机5的输出轴贯穿安装支架2并固定连接有传动轴6，且传动轴6与倒u型板4之间固定连接，倒u型板4下端安装有第一电动推杆7，且第一电动推杆7的伸长端与活塞板8之间固定连接，上固定筒31和下固定筒32之间固定连接有伸缩套筒12，且双态形变囊33包裹在伸缩套筒12外侧，伸缩套筒12具有伸缩结构，具有调节长短的功能，用来始终保持与双态形变囊33之间的形变空腔的密封性，双态形变囊33和伸缩套筒12之间形成有形变空腔，上固定筒31内端壁上开凿有多个与形变空腔相连通的连通孔11，上固定筒31内端固定连接有定深挡板10，且定深挡板10位于活塞板8下侧，下固定筒32内端底壁安装有第二电动推杆9，第二电动推杆9的伸长端与定深挡板10之间固定连接，活塞板8与定深挡板10之间填充有双态转化液，双态转化液为电流变液、磁流变液或者电磁流变液中的任意一种，可以在外加电场或者磁场中出现电流变效应或磁流变效应，实现液态和固态之间的双向可控转变。

请参阅图3，伸缩套筒12外端固定连接有多个均匀分布的吸附磁铁17，双态形变囊33内端固定连接有多个回缩磁铁13，且回缩磁铁13与吸附磁铁17相互靠近一端为异名磁极，通过吸附磁铁17和回缩磁铁13之间的磁吸力来绑定收缩双态形变囊33，方便从柱形隐藏孔中进入或者退出，不易受到磨损，上固定筒31和下固定筒32相互靠近一端外壁上开凿有环形收纳槽，环形收纳槽内固定连接有限位气囊14，限位气囊14为采用高强聚酰胺纤维制成的有涂层全成型织物气囊，涂层为纳米耐磨涂层，限位气囊14具有良好的物理机械性能，强度高质量轻，拥有良好的摩擦性能和高弹性，下固定筒32内还安装有压缩气泵15，压缩气泵15通过双通气管16与一对限位气囊14连通，通过压缩气泵15对一对限位气囊14进行充气膨胀并“硬化”，实现对双态形变囊33的充盈方向的限位，防止双态形变囊33沿纵向进行充盈，迫使双态形变囊33沿柱形隐藏孔进行快速精准的充盈。

请参阅图6-8，双态形变囊33包括基材331和防护垫332，且防护垫332粘接在基材331外端，防护垫332上镶嵌有多个均匀分布的打磨珠334，基材331起到承纳双态转化液的作用，防护垫332一方面起到对基材331的保护作用，避免在打磨过程中因摩擦或者碎屑导致基材331破裂后的双态转化液泄漏，另一方面可以提供打磨工作面，实现对打磨珠334的嵌装，打磨珠334充当打磨介质对柱形隐藏孔进行打磨处理，所以硬度要求比较高，可以采用金刚石，防护垫332外端固定连接有多个均匀分布的回弹金属片333，且回弹金属片333呈上下对称分布，回弹金属片333具有向外凹陷的弹力，回弹金属片333一方面可以提高防护垫332的整体强度，不易因为变形过大导致损坏，另一方面提供弹力辅助防护垫332进行收缩复位，且对防护垫332在纵向上的膨胀变形具有一定的抵抗作用，迫使防护垫332优先向柱形隐藏孔内进行充盈，回弹金属片333的厚度为0.1-0.2mm，且打磨珠334高出防护垫3320.2-0.5mm，回弹金属片333为一定薄度且具有弹力的合金材料制成，基材331采用热塑性聚氨酯高分子复合材料制成的水囊，强度高质量轻，耐老化性和耐水性优异，防护垫332采用泡沫硅橡胶材质制成，具有高弹性和高延展性，可以配合基材331进行形变扩张。

安装支架2上还安装有控制器，且立式电动机5、第一电动推杆7、第二电动推杆9和压缩气泵15均电性连接，本实施例对控制器的具体型号、功能和结构不做限定，技术人员可以根据现场实际情况自行选择安装，任何起到控制作用的控制部件均可以，且落入本发明的保护范围，方便由控制器进行自动化控制，降低人力成本，提高打磨效率。

打磨时，请参阅图1-2，先控制第二电动推杆9伸长至上固定筒31和双态形变囊33之间的距离与柱形隐藏孔的高度一致，即双态形变囊33与柱形隐藏孔的高度一致，接着启动压缩气泵15向一对限位气囊14充气至与柱形隐藏孔口接触，然后启动第一电动推杆7伸长推动活塞板8挤压双态转化液，双态转化液经过连通孔11流至形变空腔内，并挤压双态形变囊33向柱形隐藏孔变形扩张，请参阅图4-5，在一对限位气囊14的限位和回弹金属片333的抵抗作用下，双态形变囊33快速在柱形隐藏孔内实现充盈与孔壁贴合，通过控制器施加一定强度的外部电场或者磁场，迫使双态转化液由液态向固态转化，转化完成后实现硬化定形，最后启动立式电动机5间接带动双态形变囊33进行转动，由打磨珠334对柱形隐藏孔进行深度打磨处理，打磨完成后停机立式电动机5，去掉电场或者磁场后，双态转化液重新由固态转化为液态，第一电动推杆7启动缩短带动活塞板8复位，双态形变囊33依靠弹力及气压作用将双态转化液输送回上固定筒31内，同时在回弹金属片333的弹力作用及吸附磁铁17和回缩磁铁13的磁吸作用下完成收缩，退出柱形隐藏孔。

本发明可以实现以双态转化液为基质，在一定条件下可以实现液体至固体之间的双向转变，先利用液体的流动特性，辅以膨胀导向限位作用实现对柱形隐藏孔的充盈，充盈贴合后使之转变为固体进行对隐藏孔的打磨，打磨完成后去掉外界条件后可以自行恢复至液态，方便进行收缩退出隐藏孔，可以重复打磨，大大提高了对柱形隐藏孔的打磨效果和便捷性，且成本较低，仅存在打磨介质的损耗，可以适用于各种尺寸及形状的柱形隐藏孔的深度打磨，十分灵活。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。