CN1069567C

CN1069567C - 等压塑性研磨法

Info

Publication number: CN1069567C
Application number: CN97121895A
Authority: CN
Inventors: 曾绍谦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 2001-08-15
Anticipated expiration: 2017-12-11
Also published as: CN1219452A

Abstract

一种等压塑性研磨法，是利用一具有提升液压能力及产生超声波振动能力的容器，在此容器内置入待磨工件、研磨剂以及研磨粒；并运用巴斯卡(Pascal)原理，提升容器内研磨剂的液压至一定值，促使容器内的高压研磨剂以及研磨粒能一同对工件行使等方加压作用力；再配合容器内形成有超声波的振动运作，能产生Blaha(布拉哈)效应以及Cavitation(空化)效应，降低金属或合金的待磨工件的应力及张力；使工件达到全域性等压研磨工件壁表，提高研磨工件的塑性研整能力及研磨精度与效率。

Description

等压塑性研磨法

本发明涉及一种对金属工件的研磨加工方法，尤指一种等压塑性研磨法。

传统，利用振动研磨技术来对工件进行细切削的抛光处理的加工技术，早已为人所熟知，其主要是将液态研磨剂与研磨粒置入振动研磨机的研磨槽室中，藉研磨机上配置有偏重块的振动马达，产生特定角度的振动力，促使研磨槽室中的研磨剂、研磨粒与待磨工件间，产生扰动碰撞式的研磨切削作用，致使工件表层获得平整光滑的表面，而达到抛光研磨的效果。

然而，在上述振动研磨的已知技术中，振动马达所能产生振动角度范围的配置技术极其重要，因为良好的设计可使研磨槽室中的工件、研磨粒与研磨剂三者间取得三维涡流扰动式的碰撞研削效果，对促进研削一般工件品质的提升具有极大的助益。

惟却知，在实践中最顶极的三维振动研磨技术中仍具有其难于克服的技术障碍，因为再好的三维振动研磨技术，均难于对工件上具有轴孔或细缝处进行研磨抛光的处理；同时对于一些硬度较高的金属或合金粗坯及表壁又具有棱角、棱线等部位的工件，在为了能够取得整体三维造型壁表的研磨光滑度的同时，势必将难予保持棱角、棱线的原有精锐度；更甚者，针对一些具有较复杂的三维艺术轮廓形体(指表层壁凸不规则)的批量生产工件，难予应用振动研磨技术对其进行研磨抛光的加工，亦是业界所周知的技术障碍。

造成以上难于采用已知的三维振动研磨技术，来研磨工件的轴孔、细缝，或是复杂轮廓形体工件的问题，并非仅出现在于研磨粒及研磨剂等材料的选配工作上，事实上，其最大的问题是在已知振动研磨技术中，该研磨槽内接受三维振动的工件、研磨粒与研磨剂三者间，是为产生不等压的扰动碰撞现象，且是利用此现象而促使研磨剂能带动研磨粒与工件表层间产生切线速度的碰撞，进而达到研磨切削的效果；惟知该切线式扰动研磨在不等压的环境中，将使研磨粒难予进入轴孔、细缝内形成切线速，亦即轴孔、细缝内缺乏足够的空间，供给研磨粒产生切线速的碰撞研磨，是为振动研磨已知技术无法对工件的轴孔、细缝或异形工件进行研削抛光的问题主因。再者，具有切线速的振动研磨，经常会对工件上一些具有尖锐棱角、棱线的部位造成撞伤及碰伤，同是为其一大缺失的问题点；又，金属或合金硬度过高的工件，在利用具有切线速的振动研磨方式加工时，由于工件硬度高，且是在无等压的环境下进行研磨，导致摩擦系数严重不足的困扰，因而不符合经济效益。

本发明的目的，就是要解决传统振动研磨技术中，难于针对工件的轴孔、细缝，以及异形轮廓体表的工件进行研磨的困扰，进而提供一种运用等压及超声波振动二大作用要素相融合所产生的等压塑性研磨方法，以利针对各款简单轮廓或具有尖锐棱角、棱线、细缝、轴孔等复杂轮廓形体的工件，在超声波的Blaha效应配合下，降低金属或合金的应力及张力，进行全域性工件体表的等压研磨暨抛光运作，并促使提升其研磨的精度品质与效率。

为达此目的，本发明的一种等压塑性研磨法，是实施于一积层式高压容器内，可自外界加压注入液态研磨剂，并可于容器内的研磨剂中置入研磨粒，及利用一栏网载装待磨的金属或合金工件一同置入容器内，同时利用超声波振动手段，达到等压塑性研磨的作用，

在该等压塑性研磨方法中，必须藉外力提高容器内研磨剂的液压至一定值，藉由巴斯卡原理，在该金属或合金工件的全域性壁面上产生等方加压作用力，促使高压研磨剂与研磨粒，能对该工件产生全域性的等压研磨，同时在该容器内经由超声波振动而产生Blaha(布拉哈)效应，降低金属或合金工件上的应力及张力，以提升工件的塑性成型性，因而降低工件的硬度，并且在工件上产生超声波振动的全域性空化效应，使工件全域壁面上皆一同被研磨整平至所需尺寸精度，形成等压塑性研磨具有棱角、棱线、轴孔、细缝或是异形轮廓工件的特有方法。

其中容器内具有产生超声波振动的能力，是藉助在容器的内壁设置有振动元件。

综上所述，本发明的一种等压塑性研磨法，特别是指能够应用于研磨具有三维造型的较硬质金属或合金工件的方法，其包含运用一可承受高压及产生超声波振动的容器，在此容器内置入待磨工件以及所需的研磨粒与研磨剂，然后增强研磨剂的液压至一定值，使工件表层间皆能受到研磨剂带动研磨粒的等压推力(Pascal原理)作用，并配合容器内产生超声波振动力的附加作用，促使已受到等压使用的金属或合金工件的应力及张力皆大为降低(即Blaha效应)，再经由超声波振动所形成的空化效应(即Cavitation效应)以及等压环境下，促使研磨剂与研磨粒对工件产生较佳的研磨效果。

本发明的技术是具有以下的特点：

1、运用Pascal(巴斯卡)原理，提高容器内研磨剂的液压，促使容器内的研磨粒、研磨剂与工件体表三者间形成等压凝聚的作用力，利用此等压作用力，促使工件的全部壁面(包含细缝、轴孔及其他异形轮廓的壁面)皆能一同承受研磨剂与研磨粒的等方均匀施压，以达将研磨工件的有效范围提升成为全域性的研磨。

2、运用超声波振动所产生的Blaha(布拉哈)效应，以降低金属或合金工件壁面上的应力及张力，并藉此增加塑性，因而降低硬度，促使工件的塑性研磨性更佳。

3、结合工件全域壁而上所受到的等压作用力，以及高振频的超声波振动力(指音波强度)的共同作用下，可有效降低工件全域壁面上的应力及张力，因而促使工件硬度大为降低，并有效率的去接受研磨粒与研磨剂的全域摩擦，亦即在工件壁面上产生全域性的Cavitation(空化)效应相配合，以达研磨抛光工件整体轮廓的尺寸精度及效益。

有关本发明的技术内容与实施例，兹配合附图说明如下：

附图的简单说明：

图1：是为本发明所使用的容器构造示意图；

图表1：是以不锈钢为例在超声波作用场合的应力及应变显示图；

图表2：是以铍为例在超声波作用场合的应力及应变显示图。

附图的标号说明：

1......容器 10......容器盖

11......超声波振动元件 12......流体增压口

2......工件 3......研磨剂

4......研磨粒 5.......栏网

请参阅图1所示，本发明所揭示的等压塑性研磨法，是实施于一高压容器1内，此容器1的内壁设置有超声波振动元件11，以及容器1顶端的容器盖10，容器1底端并设有一流体增压口12。其间该容器的周围壁面，皆是采用积层式架构形成具有承载极高内压作用能力者(属采用已知技术所能完成的技术)。且流体增压口12，是供给作为自外界注入高压液体研磨剂3的孔道使用；其高压注入研磨剂3的方式(亦属已知技术可完全的技术)，是可在流体增压口12内设置一抗压性极强的止回阀，使与外界强压施力的研磨剂传送管相组接，进而对容器1内进行单向给送高压研磨剂的运作。促使容器1内，具备有提增液压以及产生超声波振动的双重能力。

将研磨粒置入容器1内，并利用一栏网5载装待磨工件2一同置入容器1内(在图1中的栏网5内仅以载装一只工件2作为放大的标示，事实上是可在栏网5内同时载装多数待磨工件2)，藉外力自流体增压口12注入高压研磨剂3，使容器1内的液压能依工件2的材质、待研磨量及待研削尺寸精度等状况需求，而提升至一定值，促使容器1内产生Pascal原理的等方加压作用力(如图1中箭头所示)，以促进工件2的全域壁表皆能够受到研磨剂3与研磨粒4之间的等压摩擦。

在增压完成后，并启动超声波振动元件11产生高频率的振荡，其振动音波强度(或称功率)约可调控在30～95w/cm²之间，以降低金属或合金工件2上全域壁面的应力、引力及张力，即形成所谓的Blaha效应，促使工件的塑性成型性更佳；如以不锈钢以及铍为例，这两种金属在无超声波振动的作用场合，以及在具有高、低超声波强度(或称功率)的作用场合，其应力与应变的变化情形，是可分别由图表1及图表2见悉，并取得印证，亦即随着超声波强度与应变量的增高，可使不锈钢及铍甚至于其他金属或合金的应力大幅降低，因而提增它的塑性成型性，以降低金属或合金的硬度。

在结合工件2的等压全域作用力，以及高振频的超声波强度与振动力的共同作用环境下，即可促使应力及张力逐渐降低的工件2壁面，有效率的再去接受研磨粒4与研磨剂3的全域研磨，进而促使工件2壁面上产生全域性的Cavitation(空化)效应，藉此提升研磨抛光工件的尺寸精度及效益。

在前述提增容器1内压至所需定值的压力范围时，该研磨剂3的选配可以有如下的选择：

1、当容器的内压在6000kgf/cm²以下时，可用水做为研磨剂。

2、当容器的内压在6000kgf/cm²以上时，可用乙二醇或甘油与甲醇的混合液等作为研磨剂(因水做压媒时，在压力超过6500kgf/cm²时将会凝固)。

3、当容器的内压在15000kgf/cm²时，采用汽油来作研磨剂(因在此压力下汽油不会固化)。

而前述的研磨粒4是依待研磨工件2的硬度，而在研磨剂3中选择加入#800～3000(Mesh目)的高硬度研磨粒4，如选用Al₂O₃、SiC、SiO₂，B₄C…等等作为研磨粒4。

总结上述的内容，本发明是在一容器1中利用高压的液态研磨剂3以及研磨粒4，对工件2表面产生一全域性的等压作用力，并藉由超声波振动所形成的Blaha效应与Cavitation效应的双重配合下，可以使该金属或合金工件2的应力降低，张力减小，塑性成型性提高，进而达到可研磨较硬质的各款金属或合金工件2的目的，同时亦可达到研磨具棱角、棱线、轴孔、细缝或是具有复杂轮廓形体的异形工件的全域塑性研磨目的，并提升研磨抛光的效益，显然具备相当的进步性；同理，举凡熟知传统研磨技术的人士，在了解本发明的技术特征之后，其所为的不脱离本发明的主要技术的任何改变，均应属于本发明的技术方案所涵盖的范畴。

Claims

1、一种等压塑性研磨法，其特征在于：是实施于一积层式高压容器(1)内，自外界加压注入液态研磨剂(3)，并藉外力提高容器(1)内的研磨剂(3)的液压至一定值，并于容器(1)内的研磨剂中置入研磨粒(4)，及利用一栏网(5)载装待磨的金属或合金工件(2)一同置入容器(1)内，同时利用超声波振动手段，实现等压塑性研磨的作用。

2、如权利要求1所述的等压塑性研磨法，其特征在于：容器(1)的内壁设置有使容器(1)内具有产生超声波振动能力的振动元件(11)。