[发明专利]一种自增压高速磨粒流孔内表面抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及超精密加工，尤其涉及一种针对特殊孔(不规则异型孔、螺纹 孔、膛线孔、细微孔、群微孔等)内表面进行抛光的自增压高速磨粒流孔内表 面抛光装置。

背景技术

随着现代科技进步，各种特殊孔在航天、航空、汽车、武器、电器、化工、 液压、医疗等行业中的应用越来越广泛，如枪炮管的膛线孔、精密机床中的螺 纹孔、内燃机燃料喷嘴、电路板上群微孔等，其中枪炮管的膛线孔精度要求变 形量不超过1μm以及内表面粗糙度达到0.2μm以上，电路板上群微孔的微孔数 多达数万个，孔径小于50μm。目前对这些特殊孔的加工精度和表面质量要求也 越来越严格，利用常规的技术加工这类特殊孔后内表面精度都不够理想，难以 满足产品日益提高的精密化的质量要求，需要进一步抛光才能满足其使用要求， 因而亟需能高效、高精度对这些特殊孔内表面进行超精密抛光的技术。

目前运用于孔加工的方法主要有：机械钻孔、激光打孔、电火花加工等。 但是，用机械钻孔的方法，在孔的出口处会留下毛刺，这种毛刺会影响使用效 果；用激光和电火花加工都会在孔壁处留下再铸层，从而影响孔的使用寿命， 使孔的表面质量发生恶化，因此需要对这类孔的内表面进行抛光。而目前对特 殊孔的抛光方法主要有传统抛光、离子束抛光、气囊抛光、磨料射流抛光等。 传统抛光主要是靠人工采用柔性毛刷对内孔进行来回擦拭抛光，不仅劳动强度 大、效率低、损害工人的健康，而且无法适用于细长孔和微孔等。离子束抛光 等可获得极高的表面粗糙度，但材料去除率极低，通常仅用于CMP等抛光工艺 后，进一步减小工件表面损伤层，提高表面质量，且加工成本高。气囊抛光去 除率有限，抛光方法及装置复杂，主要运用于非球面光学元件的抛光。但这些 方法最大的缺陷是不适合细长孔和微细孔的加工，尤其是细长螺旋孔的抛光就 更无能为力，这是由于这些抛光方法需要将抛光工具深入到孔内表面近距离进 行抛光，细长孔的尺寸限制要求抛光工具必须非常细长，而这些抛光方法的抛 光工具由于工艺要求不可能做到这一点，这就限制了这些抛光方法在细长孔和 微细孔内表面抛光的应用。

常用的磨粒射流抛光技术(如水射流抛光、气射流抛光)的优点很多，应 用前景也较好，其主要通过由喷嘴小孔高速喷出的混有细小磨料粒子的抛光液 作用于工件表面,通过磨料粒子的高速碰撞剪切作用达到磨削去除材料的射流 抛光原理。由于这些射流抛光技术中微磨粒射流离开喷嘴后会迅速发散，不能 形成准直的加工束，因而需要喷嘴近距离接触工件表面进行微抛光，另外由于 喷嘴尺寸较小，在微磨料射流加工过程中，极易堵塞，造成射流抛光效率较低。 更为重要的是，目前的水射流或者气射流技术都是采用单喷嘴方式进行抛光加 工，加工作用点小，加工效率较低，而且，由于采用单喷嘴近距离抛光，如果 要加工内孔，需要将喷嘴伸入内孔内，这就要求内孔孔径要能够容纳喷嘴的放 入，限制了欲抛光的内孔孔径，对于内孔中的非直线沟槽(如螺旋槽、膛线等) 也无法顺利抛光。

磨料流加工(AbrasiveFlowMachining，简称“AFM”)在国内也称为挤压珩 磨，其原理是在挤压珩磨机作用下挤压半固状磨粒对被加工的零件表面进行摩 擦，从而对零件表面进行抛光。但磨料流抛光技术尚未得到很好应用，由于半 固相磨粒流是磨粒相对于被加工表面的挤压运动实现的，孔越小则抛光工艺越 难以实现，所需要的挤压力越大，因而目前磨粒流工艺无法抛光孔径小于50微 米的微孔、集群阵列微孔、细长孔；另一方面，目前磨粒流抛光装置主要靠挤 压珩磨机挤压半固相磨粒流在工件孔道内缓慢流动，则磨粒流压强小、流速慢、 加工效率低，同时慢速流动的磨粒会划伤工件表面影响加工精度。因此，磨粒 流如何高压、高速射入工件孔道便是需要解决的难题。再者现有的磨粒流抛光 方法及装置不能兼顾大直径的不规则孔、细长孔和群微孔的抛光，且磨粒流抛 光装置结构复杂，操作难，造价高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对特殊孔(不规则异型孔、螺纹孔、 膛线孔、细微孔、群微孔等)难抛光的问题，提出一种精度高、加工效率高、 损伤小、成本低的自增压高速磨粒流孔内表面抛光装置，简化孔内表面抛光的 操作技术，减少劳动强度。