CN103659614A

CN103659614A - 一种基于复合粒子的喷射抛光方法

Info

Publication number: CN103659614A
Application number: CN201310705372.XA
Authority: CN
Inventors: 王西彬; 周天丰; 解丽静; 项瑞乐
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明提供一种基于复合粒子的喷射抛光方法，其包括：步骤1，将M个磨粒粒子和N个基体粒子充分混合，对其进行挤压获得J个复合粒子，且基体粒子的直径是磨粒粒子的直径的10-10000倍，且基体粒子是肖氏硬度为40A～80A、弹性模量为6.0～6.5N/mm²、泊松比为0.48～0.5、密度为0.9-1.1g/mm³的类球体状的高分子化合物；步骤2，通过加速装置使复合粒子获得抛光工件进行抛光所需的速度和入射角度；步骤3，使复合粒子以所述速度和入射角度抛射向所述抛光工件表面进行喷射抛光。本发明属于柔性喷射抛光，其能够抛光复杂表面、超硬表面、超光滑表面，同时减少过程中的加工硬化、磨料浅埋、深划痕等加工缺陷。

Description

一种基于复合粒子的喷射抛光方法

技术领域

本发明属于抛光工艺技术领域，尤其涉及一种基于复合粒子的喷射抛光方法，是一种柔性喷射抛光。

背景技术

抛光属于机械加工的下游工艺，抛光的水平直接决定了产品最终质量。随着产品对表面要求日益提高，传统的抛光方法难以胜任。现有技术中，一般使用磨料喷射加工，它将高压气体和磨料粉末混合后高速喷出，利用磨料的冲击破坏作用去除工件上的材料。该方法虽然能够抛光复杂表面、超硬表面、超光滑表面，但是同时也存在着各种严重的问题。如：磨料直接冲击工件会导致加工硬化、磨料浅埋、深划痕等加工缺陷。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于复合粒子的喷射抛光方法，该喷射抛光方法即既能够实现现有技术中的抛光复杂表面、超硬表面、超光滑表面的目的，同时解决了现有技术抛光过程中的加工硬化、磨料浅埋、深划痕等加工缺陷。

本发明的基于复合粒子的喷射抛光方法包括以下步骤：

步骤1，在密闭腔里混合加入M个磨粒粒子和N个基体粒子，通过旋转轮的转动，将所述M个磨粒粒子和N个基体粒子充分混合，然后通过旋转挤压轴对其进行转动挤压获得J个复合粒子，其中1个复合粒子由i个磨粒粒子和1个基体粒子组成，且所述i个磨粒粒子镶嵌在所述1个基体粒子表面，M、N、J、i为整数，M大于N，N大于等于J，M大于i；

其中，基体粒子的直径是磨粒粒子的直径的10-10000倍，且基体粒子是肖氏硬度为40A～80A、弹性模量为6.0～6.5N/mm²、泊松比为0.48～0.5、密度为0.9-1.1g/mm³的类球体状的高分子化合物；

步骤2，通过加速装置使复合粒子获得抛光工件进行抛光所需的速度和入射角度；

步骤3，使复合粒子以所述速度和入射角度抛射向所述抛光工件表面进行喷射抛光。

进一步的，所述步骤3包括：

复合粒子划擦步骤：复合粒子的磨粒粒子与抛光工件表面弹性接触；

复合粒子耕犁步骤：复合粒子的磨粒粒子切入抛光工件，复合粒子的基体粒子发生形变、吸收所述磨粒粒子的动能；

复合粒子离开步骤：复合粒子的基体粒子恢复形状，使复合粒子离开抛光工件。

进一步的，所述磨粒粒子的莫氏硬度为9.0-10.0、直径为1nm-100μm、表面具有棱角的颗粒状粒子。

进一步的，所述磨粒粒子为金刚石粉末，所述基体粒子为橡胶颗粒或塑料颗粒。

进一步的，所述金刚石粉末的直径范围d=50±10μm，橡胶颗粒的直径范围为D=4±1mm。

进一步的，所述基体粒子的密度为1.0g/mm³。

本发明的有益效果在于：

1.将磨粒粒子镶嵌到基体粒子表面，既露出金刚石切削刃，又保证足够强的结合力，使其在柔性喷射抛光过程中具有良好的加工特性而又不轻易脱落。

2.复合粒子在被加工件表面上产生划擦、翻滚和耕犁，实现材料的微细去除，从而实现改善被加工件表面粗糙度的目的。

3.在抛光过程中，由于基体粒子具有较强的吸收震动和力的能力，能够有效减少金刚石粉末直接打在工件上产生的加工应力和结构破坏。因此加工过程中磨粒粒子对工件的过大冲击动能被基体粒子吸收，减少甚至避免残余应力的产生，达到优化抛光效果的目的。

附图说明

图1是本发明的基于复合粒子的喷射抛光方法的复合粒子制备装置示意图；

图2是本发明的基于复合粒子的喷射抛光方法的复合粒子示意图；

图3是本发明的基于复合粒子的喷射抛光方法的去除机理示意图；

图4是本发明的基于复合粒子的喷射抛光方法的装置示意图。

具体实施方式

图1是本发明的基于复合粒子的喷射抛光方法的复合粒子制备装置示意图。如图1所示，其由圆柱密闭腔1、电机2、旋转轮3三部分组成在旋转轮和圆柱密闭腔内壁之间的间隙里加入磨粒粒子4和基体粒子5。通过旋转轮的转动，使磨粒粒子4和基体粒子5充分混合。在旋转搅拌过程中，由于磨粒粒子4末有锋利的棱角，在旋转轮和圆柱密闭腔内壁的挤压过程中，很容易地刺入基体粒子5，镶嵌在基体粒子5表面。其中磨粒粒子为M个，基体粒子为N个，获得的复合粒子为J个，且1个复合粒子由i个磨粒粒子和1个基体粒子组成，M、N、J、i为整数，M大于N，N大于等于J，M大于i。

图2是本发明的基于复合粒子的喷射抛光方法的复合粒子示意图。如图2所示，通过挤压镶嵌，将i个磨粒粒子1镶嵌到1个基体粒子2表面，既露出磨粒粒子1的切削刃，又保证足够强的结合力，使其在柔性喷射抛光过程中具有良好的加工特性而又不轻易脱落。“基体粒子”都是以橡胶为代表的高分子化合物。我们采用肖氏硬度在40A～80A的橡胶，弹性模量：6.0～6.5N/mm²，泊松比0.48～0.5，密度1g/mm³。

图3是本发明的基于复合粒子的喷射抛光方法的去除机理示意图。去除机理采用图2所示的复合粒子，以速度v、入射角度α抛射到被加工件表面，在被加工件表面上产生划擦、翻滚和耕犁，实现材料的微细去除，从而实现改善被加工件表面粗糙度的目的。并且在抛光过程中，由于基体粒子2是高弹性的高分子化合物，具有较强的吸收震动和力的能力，能够有效减少磨粒粒子1直接打在工件上产生的加工应力和结构破坏。因此加工过程中磨粒粒子1对工件的过大冲击动能被基体粒子2吸收，减少甚至避免残余应力的产生，达到优化抛光效果的目的。

图4是本发明的基于复合粒子的喷射抛光方法的装置示意图。如图4所示，其包括磨料漏斗3、磨料入口4、旋转叶片5三部分。抛光磨粒为复合粒子6，本实施例中采用图2所示的复合粒子。磨料漏斗用以填入磨粒，磨料漏斗下端与磨料入口相连，用以引导磨料进入旋转叶片回转中心；旋转叶片的旋转动力源于电机主轴，主轴直径

主轴转速1200rpm，功率1.5kW。叶片为“匚”截面钢条，叶片半径270mm，截面开口面朝向背离电机一侧。叶片旋转时，磨料入口伸入“匚”截面钢条开口内部，但不接触叶片的任何部分。磨料流入叶片回转中心后，在离心力的作用下高速甩离叶片边缘，粒子离开叶片的速度v约等于叶片半径乘以主轴转速。在距离叶片切线方向300mm处放置被加工件，通过在不同高度安置被加工件即可控制粒子入射角度α，使抛光磨粒能够连续击打在被加工件表面，进行柔性抛光。磨粒对工件的抛光过程在材料去除机理处已经提明，此处不再详述。

本发明优选金刚石粉末作为磨粒粒子，橡胶颗粒作为基体粒子。且所述金刚石粉末的直径范围d=50±10μm，橡胶颗粒的直径范围为D=4±1mm。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于复合粒子的喷射抛光方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于复合粒子的喷射抛光方法，其特征在于，所述步骤3包括：

3.如权利要求1所述的基于复合粒子的喷射抛光方法，其特征在于，

所述磨粒粒子的莫氏硬度为9.0-10.0、直径为1nm-100μm、表面具有棱角的颗粒状粒子。

4.如权利要求1所述的基于复合粒子的喷射抛光方法，其特征在于，

所述磨粒粒子为金刚石粉末，所述基体粒子为橡胶颗粒或塑料颗粒。

5.如权利要求4所述的基于复合粒子的喷射抛光方法，其特征在于，

所述金刚石粉末的直径范围d=50±10μm，橡胶颗粒的直径范围为D=4±1mm。

6.如权利要求1所述的基于复合粒子的喷射抛光方法，其特征在于，所述基体粒子的密度为1.0g/mm³。