[发明专利]一种内圆柱面气流辅助磨粒流抛光加工装置

说明书

技术领域

本发明属于流体表面研磨/抛光技术领域，尤其涉及一种内圆柱面气流辅助磨粒流抛光加工装置。

背景技术

在国防、航空航天及民用工业领域的一些特殊应用场合，需要一类圆柱面的管形工件，其内壁橫截面为圆，该类工件的内壁表面需满足较高的粗糙度和面形精度要求，且不能有加工变质层和亚表面损伤，以达到在实际应用过程中的高精密性、稳定性和高可靠性目标。对于这类工件的内表面抛光加工，硬性或软性接触式的加工方法因其易造成加工变质层和亚表面损伤而不适用，故通常采用非接触式的磨粒流加工方法，比如液固两相软性磨粒流抛光加工方法。

前期出现的液固两相软性磨粒流抛光加工是以磨粒流的湍流为理论依据，以磨粒之间的相互碰撞以及磨粒与壁面间的碰撞为基础，对磨粒进行动力学分析，利用湍流流场中磨粒对壁面的切削作用，对工件的壁面粗糙处进行精密抛光加工。

目前，液固两相磨粒流抛光加工所用的流道采用单入口、单出口的方式，流体从流道的入口流入，出口流出，最终回流至磨粒流储存箱。按照两相磨粒流的加工原理，对工件进行加工的磨粒流在流道内必须形成湍流流动，湍流中磨粒运动的随机性有利于提高表面纹理的均匀性，直至实现工件表面无工具镜面级加工效果。基于前期的研究状况，简单的单输入输出的加工流道存在以下缺点：①增压泵的压力或者流量较低的时候，增压泵输出的液固两相磨粒流的流速不能达到产生湍流的最小速度，导致磨粒流道内的磨粒流处于层流状态，进而导致磨粒流中的磨粒对工件表面的切削概率很低，加工效果不明显；②增压泵输出磨粒流的流速达到了在流道内形成湍流的最小速度，由于加工流道较长，在流动过程中能量损失，湍动能下降，导致工件加工效果不均匀。③当遇到被加工工件尺寸形状分布宽泛，依靠前面所述的加工方法十分费时费力，需要开发出一种自适应能力强且经济绿色的精密抛光加工方法及装置。

发明内容

为了解决在现有加工方法对圆管形工件内壁面抛光的不适应、效果不明显或者不均匀的问题，本发明提出了一种内圆柱面气流辅助磨粒流抛光加工装置。

本发明所采用的技术方案是：

所述的一种内圆柱面气流辅助磨粒流抛光加工装置，用于抛光圆管形工件，包括安装机架，其特征在于所述安装机架上设置精密三轴伺服驱动系统、磨粒流循环系统及伺服电机驱动系统，圆柱形抛光加工工具连接定位其位置的精密三轴伺服驱动系统和驱动其自身旋转的伺服电机驱动系统，圆柱形抛光加工工具及圆管形工件置于磨粒流循环系统内，圆柱形抛光加工工具内置于圆管形工件中，且圆柱形抛光加工工具与圆管形工件同轴心，圆柱形抛光加工工具外壁面和圆管形工件内壁面之间形成圆环形缝隙区域。

所述的一种内圆柱面气流辅助磨粒流抛光加工装置，其特征在于所述安装机架为双层架构，包括机架和机架面板，所述机架面板上设置用来安装精密三轴伺服驱动系统的三轴伺服驱动系统安装架，所述机架面板表面中部安装有加工储液槽。

所述的一种内圆柱面气流辅助磨粒流抛光加工装置，其特征在于所述精密三轴伺服驱动系统包括X轴精密伺服驱动滑台、X轴驱动连接板Ⅰ、Y形连接件Ⅰ、Y轴精密伺服驱动滑台、Y轴直线导轨、Z轴精密伺服驱动滑台、Z轴滑动安装板、Y轴驱动系统安装板、Y形连接件Ⅱ、X轴驱动连接板Ⅱ、X轴直线导轨及齿轮驱动安装板，所述X轴直线导轨分别为两个，X轴精密伺服驱动滑台固定在三轴伺服驱动系统安装架相对两边上，X轴直线导轨与X轴精密伺服驱动滑台配合连接，其中一个X轴直线导轨上部通过X轴驱动连接板Ⅰ连接Y形连接件Ⅰ，另一个X轴直线导轨上部通过X轴驱动连接板Ⅱ连接Y形连接件Ⅱ；所述Y轴驱动系统安装板两端连接Y形连接件Ⅰ和Y形连接件Ⅱ，Y轴精密伺服驱动滑台固定在Y轴驱动系统安装板上并与Y轴直线导轨配合连接；所述Z轴滑动安装板固定在Y轴驱动系统安装板中部，Z轴精密伺服驱动滑台固定在Z轴滑动安装板上，且与齿轮驱动安装板连接，所述齿轮驱动安装板能在Z轴精密伺服驱动滑台上上下滑动，齿轮驱动安装板用于夹持圆柱形抛光加工工具。

所述的一种内圆柱面气流辅助磨粒流抛光加工装置，其特征在于所述伺服电机驱动系统包括伺服电机安装板及伺服电机，所述伺服电机安装板固定在齿轮驱动安装板上，伺服电机安装在伺服电机安装板上，伺服电机通过联轴器连接直齿圆柱齿轮Ⅱ，直齿圆柱齿轮Ⅱ与直齿圆柱齿轮Ⅰ啮合连接，直齿圆柱齿轮Ⅰ的输出轴与圆柱形抛光加工工具连接，并由齿轮轴锁紧螺母固定，伺服电机带动圆柱形抛光加工工具旋转。