CN104526472B - 金属微小内凹球面高频振动抛光装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属微小内凹球面高频振动抛光装置及方法，包括支架，所述支架的一侧延伸有平行设置的第一支撑架和第二支撑架，所述第一支撑架上安装有升程调整装置，所述升程调整装置的输出端穿过第一支撑架并连接高频振动发生器，所述高频振动发生器的底部夹持仿形工具头；所述第二支撑架下部固定有电机，所述电机的输出轴穿过第二支撑架并连接夹具，所述夹具的回转中心与仿形工具头位于同一轴线位置，金属微小内凹球面零件装夹在夹具上，所述金属微小内凹球面零件的内凹球面涂覆抛光剂；上述升程调整装置、高频振动发生器和电机均通过线束与控制装置相连。满足表面粗糙度要求，工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及表面加工技术领域，尤其是一种金属微小内凹球面高频振动抛光装置及方法。
背景技术
针对金属微小内凹球面表面粗糙度小于Ra0.1的要求，现有技术中，主要抛光技术手段为研磨抛光，抛光过程需要人工辅助操作，抛光后粗糙度水平为Ra0.1~0.2，不能满足使用要求。且研磨抛光用时超过3分钟，抛光效率低。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种金属微小内凹球面高频振动抛光装置及方法，从而提高金属微小内凹球面抛光后表面粗糙度，满足使用要求；同时提高金属微小内凹球面抛光效率。
本发明所采用的技术方案如下：
一种金属微小内凹球面高频振动抛光装置，包括支架，所述支架的一侧延伸有平行设置的第一支撑架和第二支撑架，所述第一支撑架上安装有升程调整装置，所述升程调整装置的输出端穿过第一支撑架并连接高频振动发生器，所述高频振动发生器的底部夹持仿形工具头；所述第二支撑架下部固定有电机，所述电机的输出轴穿过第二支撑架并连接夹具，所述夹具的回转中心与仿形工具头位于同一轴线位置，金属微小内凹球面零件装夹在夹具上，所述金属微小内凹球面零件的内凹球面涂覆抛光剂；上述升程调整装置、高频振动发生器和电机均通过线束与控制装置相连。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述夹具的安装结构为：包括基座，所述基座中部开有下部成大孔径上部成小孔径的阶梯孔，所述大孔径处连接电机的输出轴，所述输出轴通过锁紧块固定，所述小孔径端口设置有内锥面，所述小孔径内安装“T”字形限位杆，所述限位杆上部套有定位收紧套，所述定位收紧套的外圆周上设置有上锥面与下锥面，所述定位收紧套的下锥面与小孔径的内锥面贴合，所述金属微小内凹球面零件放置于定位收紧套中部，金属微小内凹球面零件的底面靠限位杆限位；还包括锁紧盖，所述锁紧盖与基座顶部通过螺纹连接，锁紧盖的锥面与定位收紧套的上锥面配合贴紧。
所述限位杆的底部与基座小口径孔成过渡配合。
所述仿形工具头头部的结构与金属微小内凹球面零件的内凹球面相吻合。
所述夹具的回转中心与仿形工具头的同轴度小于等于0.05mm。
所述仿形工具头采用硬木材质。
一种金属微小内凹球面高频振动抛光方法，包括如下抛光步骤：
第一步：将金属微小内凹球面零件用夹具定位夹紧，并在金属微小内凹球面零件的内凹球面上涂覆抛光剂；
第二步：通过控制装置调节升程调整装置的行程，将仿形工具头压在内凹球面上，并进一步调节升程调整装置，将压力调整至工作压力，工作压力为5-50N；
第三步：通过控制装置开启电机，电机以设定的转速带动夹具和金属微小内凹球面零件一起转动，设定的转速为10-200rpm；同时，开启高频振动发生器，调整振动频率至设定值，设定值为10kHz-22kHz，带动仿形工具头高频振动；高频振动发生器开启的同时，开始抛光计时，并设定抛光时间40s-60s；
第四步：当抛光装置完成设定的抛光时间后，先通过升程调整装置抬起仿形工具头，再停止高频振动发生器和电机，从夹具上取下金属微小内凹球面零件，完成零件抛光加工。
作为上述技术方案的进一步改进：
第二步中，升程调整装置的工作压力为20N；
第三步中，高频振动发生器的振动频率为15kHz；
第四步中，抛光时间为50s。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，制作方便，通过高频振动装置对金属零件微小内凹球面进行抛光，仿形工具头向抛光表面施加一定压力，并以设定的频率振动，同时工件以一定的速度旋转，除了工件旋转时带动抛光剂中磨粒刮擦抛光表面，主要通过高频振动带动抛光剂中磨粒撞击抛光表面，去除抛光表面凸出部分，提高表面粗糙度。而研磨抛光时仿形工具头仅是以一定速度旋转，并向抛光表面施加压力，带动抛光剂中磨粒刮擦抛光表面，去除抛光表面凸出部分，提高表面粗糙度。
利用本发明金属微小内凹球面抛光后表面粗糙度可达Ra0.02-Ra0.08，优于研磨后粗糙度（Ra0.1-Ra0.2），满足产品使用要求。
本发明抛光效率高，抛光时间不超过1分钟，仅为研磨抛光用时的三分之一。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明夹具安装示意图。
其中：1、支架；2、升程调整装置；3、高频振动发生器；4、仿形工具头；5、抛光剂；6、金属微小内凹球面零件，；7、夹具；71、锁紧盖；72、定位收紧套；73、限位杆；74、基座；75、锁紧块；8、电机；9、线束；10、控制装置；11、输出轴；12、第一支撑架；13、第二支撑架。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的金属微小内凹球面高频振动抛光装置，包括支架1，支架1的一侧延伸有平行设置的第一支撑架12和第二支撑架13，第一支撑架12上安装有升程调整装置2，升程调整装置2的输出端穿过第一支撑架12并连接高频振动发生器3，高频振动发生器3的底部夹持仿形工具头4；第二支撑架13下部固定有电机8，电机8的输出轴11穿过第二支撑架13并连接夹具7，夹具7的回转中心与仿形工具头4位于同一轴线位置，金属微小内凹球面零件6装夹在夹具7上，金属微小内凹球面零件6的内凹球面涂覆抛光剂5；上述升程调整装置2、高频振动发生器3和电机8均通过线束9与控制装置10相连。
如图2所示，夹具7的安装结构为：包括基座74，基座74中部开有下部成大孔径上部成小孔径的阶梯孔，大孔径处连接电机8的输出轴11，输出轴11通过锁紧块75固定，小孔径端口设置有内锥面，小孔径内安装“T”字形限位杆73，限位杆73上部套有定位收紧套72，定位收紧套72的外圆周上设置有上锥面与下锥面，定位收紧套72的下锥面与小孔径的内锥面贴合，金属微小内凹球面零件6放置于定位收紧套72中部，金属微小内凹球面零件6的底面靠限位杆73限位；还包括锁紧盖71，锁紧盖71与基座74顶部通过螺纹连接，锁紧盖71的锥面与定位收紧套72的上锥面配合贴紧。
限位杆73的底部与基座74小口径孔成过渡配合。
仿形工具头4头部的结构与金属微小内凹球面零件6的内凹球面相吻合。
夹具7的回转中心与仿形工具头4的同轴度小于等于0.05mm。
仿形工具头4采用硬木材质。
本实施例的金属微小内凹球面高频振动抛光方法，包括如下抛光步骤：
第一步：将金属微小内凹球面零件6用夹具7定位夹紧，并在金属微小内凹球面零件6的内凹球面上涂覆抛光剂5；
第二步：通过控制装置10调节升程调整装置2的行程，将仿形工具头4压在内凹球面上，并进一步调节升程调整装置2，将压力调整至工作压力，工作压力为20N；
第三步：通过控制装置10开启电机8，电机8以设定的转速带动夹具7和金属微小内凹球面零件6一起转动，设定的转速为100rpm；同时，开启高频振动发生器3，调整振动频率至设定值，设定值为15kHz，带动仿形工具头4高频振动；高频振动发生器3开启的同时，开始抛光计时，并设定抛光时间50s；
第四步：当抛光装置完成设定的抛光时间后，先通过升程调整装置2抬起仿形工具头4，再停止高频振动发生器3和电机8，从夹具7上取下金属微小内凹球面零件6，完成零件抛光加工。
本发明所述的夹具7的工作原理为：将金属微小内凹球面零件6放置于定位收紧套72中部，金属微小内凹球面零件6的底部与限位杆73上端面贴合，由于锁紧盖71与基座74通过螺纹连接，增加螺纹旋进长度，使锁紧盖71的锥面对定位收紧套72上锥面施加下压力，定位收紧套72收缩中孔周向夹紧金属微小内凹球面零件6。
本发明所述的升程调整装置2行程范围连续可调，并可实时测量仿形工具头4对金属微小内凹球面零件6的压力。
本发明所述的电机8转速连续可调。
本发明所述的高频振动发生器3振动频率可调。
本发明的抛光时间可通过控制装置10进行设定控制。
本发明所述的高频振动发生器3的振动频率随抛光加工所处阶段实时变化。
本发明利用一种高频振动装置对金属零件微小内凹球面进行抛光，仿形工具头4向抛光表面施加一定压力，并以设定的频率振动，同时工件以一定的速度旋转，除了工件旋转时带动抛光剂中磨粒刮擦抛光表面，主要通过高频振动带动抛光剂中磨粒撞击抛光表面，去除抛光表面凸出部分，提高表面粗糙度。而研磨抛光时仿形工具头4仅是以一定速度旋转，并向抛光表面施加压力，带动抛光剂中磨粒刮擦抛光表面，去除抛光表面凸出部分，提高表面粗糙度。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (9)
1.一种金属微小内凹球面高频振动抛光装置，其特征在于：包括支架（1），所述支架（1）的一侧延伸有平行设置的第一支撑架（12）和第二支撑架（13），所述第一支撑架（12）上安装有升程调整装置（2），所述升程调整装置（2）的输出端穿过第一支撑架（12）并连接高频振动发生器（3），所述高频振动发生器（3）的底部夹持仿形工具头（4）；所述第二支撑架（13）下部固定有电机（8），所述电机（8）的输出轴（11）穿过第二支撑架（13）并连接夹具（7），所述夹具（7）的回转中心与仿形工具头（4）位于同一轴线位置，金属微小内凹球面零件（6）装夹在夹具（7）上，所述金属微小内凹球面零件（6）的内凹球面涂覆抛光剂（5）；上述升程调整装置（2）、高频振动发生器（3）和电机（8）均通过线束（9）与控制装置（10）相连；所述夹具（7）的安装结构为：包括基座（74），所述基座（74）中部开有下部成大孔径上部成小孔径的阶梯孔，所述大孔径处连接电机（8）的输出轴（11），所述输出轴（11）通过锁紧块（75）固定，所述小孔径端口设置有内锥面，所述小孔径内安装“T”字形限位杆（73），所述限位杆（73）上部套有定位收紧套（72），所述定位收紧套（72）的外圆周上设置有上锥面与下锥面，所述定位收紧套（72）的下锥面与小孔径的内锥面贴合，所述金属微小内凹球面零件（6）放置于定位收紧套（72）中部，金属微小内凹球面零件（6）的底面靠限位杆（73）限位；还包括锁紧盖（71），所述锁紧盖（71）与基座（74）顶部通过螺纹连接，锁紧盖（71）的锥面与定位收紧套（72）的上锥面配合贴紧。
2.如权利要求1所述的金属微小内凹球面高频振动抛光装置，其特征在于：所述限位杆（73）的底部与基座（74）小口径孔成过渡配合。
3.如权利要求1所述的金属微小内凹球面高频振动抛光装置，其特征在于：所述仿形工具头（4）头部的结构与金属微小内凹球面零件（6）的内凹球面相吻合。
4.如权利要求1所述的金属微小内凹球面高频振动抛光装置，其特征在于：所述夹具（7）的回转中心与仿形工具头（4）的同轴度小于等于0.05mm。
5.如权利要求1所述的金属微小内凹球面高频振动抛光装置，其特征在于：所述仿形工具头（4）采用硬木材质。
6.一种利用权利要求1所述的金属微小内凹球面高频振动抛光装置进行抛光的方法，其特征在于：包括如下抛光步骤：
第一步：将金属微小内凹球面零件（6）用夹具（7）定位夹紧，并在金属微小内凹球面零件（6）的内凹球面上涂覆抛光剂（5）；
第二步:通过控制装置（10）调节升程调整装置（2）的行程，将仿形工具头（4）压在内凹球面上，并进一步调节升程调整装置（2），将压力调整至工作压力,工作压力为5-50N；
第三步：通过控制装置（10）开启电机（8），电机（8）以设定的转速带动夹具（7）和金属微小内凹球面零件（6）一起转动,设定的转速为10-200rpm；同时，开启高频振动发生器（3），调整振动频率至设定值，设定值为10kHz-22kHz，带动仿形工具头（4）高频振动；高频振动发生器（3）开启的同时，开始抛光计时，并设定抛光时间40s-60s；
第四步：当抛光装置完成设定的抛光时间后，先通过升程调整装置（2）抬起仿形工具头（4），再停止高频振动发生器（3）和电机（8），从夹具（7）上取下金属微小内凹球面零件（6），完成零件抛光加工。
7.如权利要求6所述的抛光方法，其特征在于：第二步中，升程调整装置（2）的工作压力为20N。
8.如权利要求6所述的抛光方法，其特征在于：第三步中，高频振动发生器（3）的振动频率为15kHz。
9.如权利要求6所述的抛光方法，其特征在于：第四步中，抛光时间为50s。
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