[发明专利]一种管状工件内壁的抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及抛光装置，具体涉及一个主方向上有均匀截面的长形工件内壁的抛光装置。

背景技术

抛光加工是指不切除或从工件上切除极薄材料层，以减小工件表面粗糙度为目的的加工方法。在机械制造行业中，许多零件根据其使用要求均需要进行抛光加工以获得合适的粗糙度。

现有技术中抛光加工的手段有很多，如：光磨、喷砂、抛丸、射流抛光和磨料流加工等。不同的加工方法具有各自的特点，工作人员在对不同工件进行抛光加工时会根据需要选择合适的抛光加工方法。

管状工件内壁的抛光加工一直是机械制造业的一个难题。受管状工件的形状限制，一般的抛光加工设备很难伸至其内部进行加工，磨料流加工是目前常用的一种有效加工方法。现有的磨料流加工过程可大致分为两类：双向磨料流加工与单向磨料流加工(刘月普，倒锥形微细喷孔磨料流加工成形研究，太原理工大学硕士学位论文，2014.5:9-11)。双向磨料流加工中工件被固定在特制的位于上下料缸之间的夹具中，上下料缸顺次施加一定压力使流体磨料在磨削区往复流动，完成磨料流对工件的切削加工，工件经双向磨料流加工后，工件的孔径会呈现两端大、中间小的特点。单向磨料流加工中工件被固定在位于料缸下面的特制夹具中，流体磨料在液压的作用下单方向通过工件，完成切削加工，工件经单向磨料流加工后，圆孔工件的孔呈现倒锥形。

分析这两类磨料流加工过程，均存在以下不足：

(1)设备需要庞大的液压系统，而且加工区域的密封要求比较高，导致制造成本比较高。

(2)磨削力沿程衰减，导致抛光不均匀、磨削形状不规则，加工后的管状工件内壁的直径可能会呈现出两端大中间小或一端大一端小的状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种管状工件内壁的抛光装置，该抛光装置具有抛光均匀、效率高的优点。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种管状工件内壁的抛光装置，该抛光装置包括机架、滚筒和曲柄摇杆机构；其中，

所述的机架由底座和设在底座上的摆转框架组成，其中，所述底座的两侧分别向上延伸一支柱；所述摆转框架的两侧边的中部设有耳轴，该耳轴水平支承在底座两侧的支柱上；

所述滚筒的内径与待抛光的管状工件的外径相匹配，其中部设有放置管状工件的装夹口，该装夹口两头的滚筒内分别设有阻挡环；所述装夹口的外侧设有覆盖该装夹口的弧形压盖，该弧形压盖的曲率半径与所述滚筒半径相等；所述滚筒的两端设有与滚筒同轴的另一耳轴，所述的滚筒设在所述摆转框架内，并由该另一耳轴支承在摆转框架的两头；所述另一耳轴一头的摆转框架外侧设有第一电机，该电机的输出轴与该另一耳轴连接；所述滚筒的一头设有带密封盖的装料口；

所述的曲柄摇杆机构由曲柄、连杆和摇杆依次铰接构成，其中，所述曲柄的自由端与设在底座上的第二电机的输出轴固连，所述的摇杆的自由端与所述摆转框架上的耳轴固连，以使滚筒能自-θ至θ往复摆转，其中θ为滚筒摆转至极限位置时其轴线与水平面的夹角；

在所述第一电机和第二电机的驱动下，所述的滚筒绕耳轴转动的旋转中心线与绕另一耳轴摆转的摆转中心线相互垂直且共面，而且，所述滚筒旋转与摆转应满足下式(Ⅰ)～(Ⅳ)：

上式(Ⅰ)～(Ⅳ)中，g为重力加速度；R_g为所述管状工件的内径；θ为滚筒摆转至极限位置时与水平面的夹角，θ小于90；n为滚筒的旋转速度；m为磨料的质量；μ为磨料与管状工件内壁之间的摩擦系数；ω_r为滚筒旋转的角速度；ω_b为滚筒摆转的角速度；R为磨料中心层距离转轴的距离；l为滚筒内磨削区域的长度；v为滚筒摆转时磨料在管状工件内滑动的平均速度；f_r为滚筒旋转的频率；f_b为滚筒摆转的频率；i为正整数。

由流体力学可知，在摆转过程中磨料沿滚筒的下滑速度与磨料的堆积高度正相关。因此，本发明所述抛光装置的一个改进方案为，所述滚筒的中部呈圆柱形，两头呈圆台形，且所述圆柱形的长度大于待抛光的管状工件的长度。这样，当磨料滑落至滚筒的一头再被抬起时，磨料则被集中在直径较小的锥台的头部，即相当于提高了磨料的堆积高度，可显著增大磨料的下滑速度，在摆转角度不变的情况下有利于适当提高滚筒的转速进而增大磨料对工件正压力，以进一步提高抛光的效率。

本发明所述的抛光装置的使用方法如下：