CN104608041A - 涡流式孔表面滚磨光整加工装置及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种涡流式孔表面滚磨光整加工装置及其加工方法，属于机械零件表面光整加工技术领域，其特征在于是一种通过外部控制电机转速的大小调节球形磨料与孔表面间的作用力，从而实现恒压加工，保证加工均匀性的经济、操作简单的，实时控制加工参数，达到加工的柔性化、自动化、可控化的孔表面光整加工装置。该装置解决了一般的孔表面光整加工装置不易挪动，对于大型零部件和较难定位装夹的零部件的孔表面加工较为困难的问题，且经济性好、易操作。本发明结构简单、成本低、控制方便，同一尺寸光整头可加工一定尺寸范围的孔表面。
Description
技术领域
本发明涡流式孔表面滚磨光整加工装置及其加工方法，属于机械零件表面光整加工技术领域，具体涉及一种通过外部控制电机转速的大小调节球形磨料与孔表面间的作用力，从而实现恒压加工，保证加工均匀性的经济、操作简单的，实时控制加工参数，达到加工的柔性化、自动化、可控化的孔表面光整加工装置。
背景技术
零件的表面质量严重影响着机械产品的性能、可靠性和使用寿命。在传统的机械加工中，孔的加工占有机械加工总量相当大的比例。提高孔的加工质量对提高产品质量有着至关重要的意义。但在零件表面光整加工中，孔表面光整加工相对较困难，而且加工设备昂贵。为此，如何有效且经济地解决孔表面的光整加工问题，对于提高零件质量，乃至我国的装备制造水平具有重要意义。目前国内的孔表面光整加工技术主要有：珩磨、滚压、电化学抛光等，虽然每种加工方法都有优点，但这些加工方法仍存在一些问题。以珩磨为例，珩磨是利用高粒度油石组成的珩磨头，以往复运动和旋转运动相互叠加，加工孔表面的一种光整加工工艺。其优点是：加工精度高；可有效地提高尺寸精度、形状精度和减小零件的表面粗糙度值，缺点是：机构繁琐、容易损坏；机床占地空间大、不易挪动且设备成本高等。近年来，德国学者发现孔表面分布规则的微坑可有效提高孔表面质量，从而减少摩擦，降低润滑油消耗等。目前，微坑表面的加工方法主要有超声冲击加工、自激振动加工和激光珩磨加工等。但由于各种微坑加工技术还存在各种不足，所以还未投入实际应用。相对成熟的激光珩磨技术也只能加工出螺旋形凹腔表面。所以寻找一种经济有效实用的加工技术是这一领域的亟待解决的难题。
发明内容
本发明涡流式孔表面滚磨光整加工装置及其加工方法目的在于：为解决上述问题提供一种通过外部控制电机转速的大小调节球形磨料与孔表面间的作用力，从而实现恒压加工，保证了加工的均匀性的经济、操作简单的孔表面光整加工装置，并可通过外部控制，实时控制加工参数，达到加工的柔性化、自动化、可控化。
本发明一种涡流式孔表面滚磨光整加工装置，其特征在于是一种通过外部控制电机转速的大小调节球形磨料与孔表面间的作用力，从而实现恒压加工，保证了加工均匀性的加工装置，该装置由球形磨料1、圆螺母2、中心轴3、平键4、离心圆盘5、工作台6和工件7组成；所述的离心圆盘5通过平键4和中心轴3连接在一起，并通过圆螺母2实现轴向固定，形成柔性光整加工头；所述的工件7固定在工作台6上；所述的柔性光整加工头放置在工件7内部；所述的球形磨料1装填在加工装置的离心圆盘5上；所述的离心圆盘5与被加工工件7间有空隙且小于球形磨料1的直径的2/3，避免球形磨料嵌入间隙；所述的柔性光整加工头做上下进给运动，实现对工件整个内孔表面的加工；所述的柔性光整加工头转速范围是：300～1000r/min；所述的离心圆盘5的直径和中心轴3的长度以适应不同孔径和深度的孔表面光整加工进行改变。
上述涡流式光整加工装置进行加工的方法，其特征在于先把工件7固定在工作台6上，然后将整个柔性光整头放置在工件7内部，将球形磨料1装填在加工装置的离心圆盘5上；利用离心原理，当离心圆盘5旋转并且转速达到300～1000r/min后，装填在离心圆盘5上的球形磨料1与孔表面发生碰撞和挤压，实现孔表面的光整加工，加工时可以通过改变球形磨料的尺寸和材质，适用于不同的加工要求。
本发明涡流式光整加工装置及其加工方法的优点为：该装置为一种对孔表面进行光整加工的柔性装置，成本低廉且操作简单，该装置加工后不仅可以有效降低孔表面粗糙度，还可以在孔表面形成微坑，微坑储油结构可显著改善孔表面的润滑状态，同时该装置能够解决一般的孔表面光整加工装置不易挪动，对于大型零部件和较难定位装夹的零部件加工较为困难等问题，实现孔表面光整加工的自动化、柔性化以及可控化。本发明的有益效果在于：本发明通过外部控制电机转速的大小调节球形磨料与孔表面间的作用力，从而实现恒压加工，保证了加工的均匀性；整个孔表面光整加工装置结构简单、占地面积小、控制方便、易实现自动化。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
图2是实际加工的运动状态照片。
图中：1-球形磨料，2-圆螺母，3-中心轴，4-平键，5-离心底盘，6-工作台，7-工件。
具体实施方式：
该装置由球形磨料1、圆螺母2、中心轴3、平键4、离心圆盘5、工作台6和工件7组成；所述的离心圆盘5通过平键4和中心轴3连接在一起，并通过圆螺母2实现轴向固定，形成柔性光整加工头；所述的工件7固定在工作台6上；所述的柔性光整加工头放置在工件7内部；所述的球形磨料1装填在加工装置的离心圆盘5上；所述的离心圆盘5与被加工工件7间有空隙且小于球形磨料1的直径的2/3，避免球形磨料嵌入间隙；所述的柔性光整加工头做上下进给运动，实现对工件整个内孔表面的加工；所述的柔性光整加工头转速范围是：300～1000r/min；所述的离心圆盘5的直径和中心轴3的长度以适应不同孔径和深度的孔表面光整加工进行改变，其加工步骤为：先把工件7固定在工作台6上，然后将整个柔性光整头放置在工件7内部，将球形磨料1装填在加工装置的离心圆盘5上；利用离心原理，当离心圆盘5旋转并且转速达到300～1000r/min后，装填在离心圆盘5上的球形磨料1与孔表面发生碰撞和挤压，实现孔表面的光整加工，加工时可以通过改变球形磨料的尺寸和材质，适用于不同的加工要求。
实施方式1：
涡流式孔表面滚磨光整加工装置，其离心圆盘5外径为Φ148mm，球形磨料1材质为氧化铝，直径为5mm，工件为牌号45，规格φ150×10mm的无缝钢管，加工前的孔表面粗糙度值为Ra2.935μm，其具体加工方法的步骤为：
1、把工件置于工作台上，将柔性光整头放入待加工孔内。
2、接通电源，通过打开调速器，并将离心圆盘5的速度值通过调速器设定为400r/min。
3、启动柔性光整加工头，离心圆盘5开始旋转并且带动球形磨料对孔表面进行加工。
4、加工10min后，取出装置。
经测试加工后的孔表面粗糙度值可达Ra0.427μm。
实施方式2：
涡流式孔表面滚磨光整加工装置，其离心圆盘5外径为Φ148mm，球形磨料1材质为氧化铝，直径为8mm，工件为牌号45，规格φ150×10mm的无缝钢管，加工前的孔表面粗糙度值为Ra2.935μm，
其具体具体加工方法的步骤为：
1、把工件置于工作台上，将柔性光整头放入待加工孔内。
2、接通电源，通过打开调速器，并将离心圆盘5的速度值通过调速器设定为600r/min。
3、启动柔性光整头，离心圆盘5开始旋转并且带动球形磨料对孔表面进行加工。
4、加工10min后，取出装置。
经测试加工后的孔表面粗糙度值可达Ra0.487μm。
实施方式3：
涡流式孔表面滚磨光整加工装置，其离心圆盘5外径为Φ148mm，球形磨料1材质为氧化铝，直径为10mm，工件为牌号45规格φ150×10mm的无缝钢管，加工前的孔表面粗糙度值为Ra2.935μm，其具体加工方法的步骤为：
1、把工件置于工作台上，将柔性光整头放入待加工孔内。
2、接通电源，通过打开调速器，并将离心圆盘5的速度值通过调速器设定为800r/min。
3、启动柔性光整加工装置，离心圆盘5开始旋转并且带动球形磨料对孔表面进行加工。
4、加工10min后，取出装置。
经测试加工后的孔表面粗糙度值可达Ra0.587μm。
Claims (2)
1.一种涡流式孔表面滚磨光整加工装置，其特征在于是一种通过外部控制电机转速的大小调节球形磨料与孔表面间的作用力，从而实现恒压加工，保证了加工均匀性的加工装置，该装置由球形磨料（1）、圆螺母（2）、中心轴（3）、平键（4）、离心圆盘（5）、工作台（6）和工件（7）组成；所述的离心圆盘（5）通过平键（4）和中心轴（3）连接在一起，并通过圆螺母（2）实现轴向固定，形成柔性光整加工头；所述的工件（7）固定在工作台（6）上；所述的柔性光整加工头放置在工件（7）内部；所述的球形磨料（1）装填在加工装置的离心圆盘（5）上；所述的离心圆盘（5）与被加工工件（7）间有空隙且小于球形磨料（1）的直径的2/3，避免球形磨料嵌入间隙；所述的柔性光整加工头做上下进给运动，实现对工件整个内孔表面的加工；所述的柔性光整加工头转速范围是：300~1000r/min；所述的离心圆盘（5）的直径和中心轴（3）的长度以适应不同孔径和深度的孔表面光整加工进行改变。
2.权利要求1所述的涡流式光整加工装置进行加工的方法，其特征在于先把工件（7）固定在工作台（6）上，然后将整个柔性光整头放置在工件（7）内部，将球形磨料（1）装填在加工装置的离心圆盘（5）上；利用离心原理，当离心圆盘（5）旋转并且转速达到300~1000r/min后，装填在离心圆盘（5）上的球形磨料（1）与孔表面发生碰撞和挤压，实现孔表面的光整加工，加工时可以通过改变球形磨料的尺寸和材质，适用于不同的加工要求。
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