[发明专利]一种金属表面的微束等离子抛光装置及方法

说明书

本发明属于金属材料表面加工相关技术领域，其公开了一种金属表面的微束等离子抛光装置及方法，该装置包括控制组件、表面轮廓探测仪、联动机构、气体保护喷嘴及等离子加工枪，该表面轮廓探测仪及该联动机构分别连接于该控制组件；该气体保护喷嘴连接于该联动机构，该等离子加工枪连接于该气体保护喷嘴；上一遍抛光完成后，该表面轮廓探测仪测量当前的抛光区域的表面轮廓，并将得到的数据传输给该控制组件，进而该控制组件计算得到覆盖上一遍扫描搭接处产生的凸起条纹的最佳抛光参数，该控制组件根据该最佳抛光参数控制该等离子加工枪运动以进行下一遍抛光，由此覆盖掉该凸起条纹。本发明提高了抛光表面的质量及抛光效率，且便于使用。

技术领域

本发明属于金属材料表面加工相关技术领域，更具体地，涉及一种金属表面的微束等离子抛光装置及方法。

背景技术

通过增材制造技术获得的零件，因表面一般会留有未完全熔化的金属大颗粒，表面粗糙度较大。利用传统机械加工，如采用铣削、电火花、线切割等方法获得的金属零件以及模具，同样有表面粗糙度较大问题，不能直接投入使用。通过表面精加工技术可以减小金属表面粗糙度，传统的表面精加工方法多为机械抛光，不可避免产生金属粉末和形成表面裂纹，而电解抛光和光化学抛光等接触式抛光又将产生环境污染等问题。所以，寻求新的表面精加工方法已经迫在眉睫。

高能抛光作为一种新型非接触式表面精密处理技术有着良好发展前景。目前，等离子束已经成功应用于金属的表面抛光上，利用高纯Ar气电离，在放电钨极和阳极材料表面之间形成等离子弧。在等离子弧高能量密度束流作用下，材料表层金属达到熔点并熔化，由于待处理表面是凹凸不平的，粗糙表面的凸起峰尖处最先受热熔化，在自身重力及表面张力作用下，熔融液最先向凹陷处流动填补沟壑，随后迅速凝固，最终获得平滑光亮的作用表面。

等离子束抛光过程中，熔池内液态金属在表面张力和热毛细力的共同作用下形成轴对称的环流，熔池中部液态金属在环流作用下到达边界并凝固，以形成融道两侧微凸起，而且等离子弧热输入越大，凸起越明显。这样虽然熔池中部局部粗糙度很低，但是对于整个抛光面来说粗糙度不能降低到最理想状态。对于必须采用多道扫描才能完成抛光的金属表面而言，加工呈现出平行带状条纹。而原始粗糙度较大的金属工件，又必须使用较高热输入进行多道扫描才可以平滑不规则粗糙表面。相应地，本领域存在着发展一种抛光质量较好的金属表面的微束等离子抛光装置及方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种金属表面的微束等离子抛光装置及方法，其基于金属表面的抛光特点，研究及设计了一种使用简单、抛光质量较好的金属表面的微束等离子抛光装置及方法。所述抛光装置工作时基于前一遍等离子扫描在搭接处进行下一遍扫描，且当前扫描的各项参数是根据表面轮廓探测仪得到的数据计算获得的，如此金属不规则粗糙表面经过第一遍等离子抛光工序后变为规则带状条纹表面，随后下一遍抛光将覆盖上一遍抛光搭接处的凸起条纹，直到获得所需平整表面，提高抛光表面的质量，生产效率较高，且便于使用。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种金属表面的微束等离子抛光装置，所述抛光装置包括控制组件、表面轮廓探测仪、联动机构、气体保护喷嘴、等离子加工枪及导电工作平台，所述表面轮廓探测仪连接于所述控制组件；所述联动机构连接于所述控制组件，所述气体保护喷嘴连接于所述联动机构，所述等离子加工枪连接于所述气体保护喷嘴，所述导电工作平台固定在所述等离子加工枪的下方，其用于承载待抛光金属工件；

其中，当上一遍抛光完成后，所述表面轮廓探测仪测量当前的所述待抛光金属工件的抛光区域的表面轮廓，并将得到的数据传输给所述控制组件，进而所述控制组件根据金属表面粗糙度及轮廓线计算得到覆盖上一遍抛光时扫描搭接处所产生的带状凸起条纹的最佳抛光参数，此后，所述控制组件根据所述最佳抛光参数控制所述联动机构带动所述等离子加工枪进行运动以对所述待抛光金属工件进行下一遍抛光，由此覆盖掉所述带状凸起条纹。