[发明专利]一种用于薄壁微小孔的微应力磨料流体研抛方法

说明书

本发明涉及机械加工微细研抛加工技术领域，尤其是一种适用于薄壁小孔的微应力研抛方法。在超精密机床上实施，是将带有表面纹理研磨头的研磨棒装夹到超精密机床上，偏置放入被加工的薄壁微小孔腔内，进行研抛加工；在启动研磨棒转动时，保持偏置量S情况下绕薄壁微小孔的中心公转；并在研磨棒对薄壁微小孔内腔进行研抛加工的部位，加入含有磨料粒子的液体磨料实施加工。研磨棒高速回转带动磨料流体流动，在楔形流场空间形成动压磨料流体层，使磨料粒子冲蚀微小孔壁面，实现冲蚀抛光作用。由于研磨头与薄壁微小孔孔壁不接触，对孔壁面实现无变形精密研抛。研磨头的表面纹理使磨料的动能有效增加，提高了材料去除率，有效提高了加工质量和效率。

一、技术领域

本发明涉及机械加工微细研抛加工技术领域，尤其是一种适用于薄壁小孔的微应力研抛方法。

二、背景技术

随着航空科技的迅速发展，对于航空装备零件质量提出了更高要求，光整加工的加工精度和加工质量对零件性能、服役寿命等起着至关重要的作用。目前研磨、抛光等光整加工技术的很多场合都需要采用手工研磨、手工抛光等手工光整加工方法，对从事加工者的技术要求极高，加工效率很低，并且其中特别对薄壁微小孔的光整加工，很难达到其预期效果。因此，严重制约了薄壁微小孔光整加工的加工精度、加工质量和加工效率。

三、发明内容

本发明的发明目的，是克服现有的薄壁微小孔光整加工的手工方法存在的缺陷，提供一种用于薄壁微小孔的微应力磨料流体研抛方法。

一种用于薄壁微小孔的微应力磨料流体研抛方法，在超精密机床上实施，其技术方案是将带有表面纹理研磨头的研磨棒装夹到超精密机床上，偏置放入被加工的薄壁微小孔腔内，进行研抛加工；在启动研磨棒转动的同时保持偏置量S情况下，绕薄壁微小孔的中心公转；并在研磨棒对薄壁微小孔内腔进行研抛加工的部位，加入含有磨料粒子的液体磨料实施加工。

所述的研磨棒由研磨棒柄和研磨头构成，研磨头的表面纹理为单面齿，其深度为h＝0.1d，单面齿形铲背角度为α，齿顶圆的齿槽宽对应圆心角β＝α，单向齿齿数Z＝5/6×360/α＝300/α。

所述的薄壁微小孔内径D≤3mm；研磨棒上研磨头的直径为d，0.5D≤d≤0.8D；研磨头的外径与被加工的孔壁间最小距离为△，3da≤△≤4da，da为磨料粒子平均粒径；偏置量S＝0.5(D-d)-△；研磨棒自转转速n，10000r/min≤n≤30000r/min；保持偏置量S，公转转速N,1r/min≤N≤3r/min，对薄壁微小孔进行光整加工。

发明机理：带单面齿形表面纹理研磨头的研磨棒，与被加工的孔偏置安装，利用研磨棒上的研磨头与被加工孔壁间，在最小间距附近形成楔形流场空间，研磨棒高速回转时，带动磨料流体流动，在楔形流场空间形成动压层，靠近窄端处流体流速增大，从而使磨料流体中的磨料粒子冲蚀微小孔壁面，实现冲蚀抛光作用。形成具有一定冲蚀动能的磨料流体层，实现薄壁微小孔壁面的微应力冲蚀抛光，提高了光整加工的精度和加工效率。

本发明取得的有益效果：研磨棒高速回转带动磨料流体流动，在楔形流场空间形成动压磨料流体层，从而使磨料流体中的磨料粒子冲蚀微小孔壁面，实现冲蚀抛光作用。由于研磨头与薄壁微小孔孔壁不接触，可对孔壁面实现无变形精密研抛。研磨头的表面纹理可使磨料流体中磨料的动能有效增加，提高了抛光过程中的材料去除率，有效提高了抛光加工的效率。

四、附图说明

图1为本发明微应力磨料流体研抛加工方法示意图的截面图；

图2为带单向齿形槽研磨头的研磨棒整体结构示意图的主视图；

图3为图2的右视图；

图4为研磨头上单向齿形槽的结构示意图的放大图；

图5为微应力磨料流体研抛方法的原理图。

附图标记：