CN107009199A - 一种内表面微织构成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内表面微织构成形方法，用于在工件的内腔壁加工微织构。该方法包括以下步骤：S101：将工件安装至工作台装置上。S102：定位装置推动驱动装置和加工装置移动至一移动位置，使得加工装置上凸出加工装置表面的磨粒贴合在工件的内腔壁上。S103：运转驱动装置转动以驱动加工装置转动，使磨粒磨削工件的内腔壁。S104：循环执行步骤S102至S103直至工件加工完成。磨粒设于加工装置的外表面，并随着加工装置的转动加工工件的内腔壁以形成微织构，加工效率高。磨粒在加工工件时，自身在加工盘上转动，使磨料磨损均匀，使用寿命长。定位装置带动加工装置移动至一移动位置，使加工装置处于工件的预设加工位置，定位精度高。

Description

一种内表面微织构成形方法
技术领域
本发明涉及精密加工技术领域，尤其是涉及一种内表面微织构成形方法。
背景技术
在一些精密设备上具有相对运动的表面加工出微织构，该微织构处可以存储油脂、润滑液等。在相对表面的滑动过程中，在滑动表面处形成具有润滑的滑动薄膜，使得该精密设备之间具有良好的润滑性能。其中，微织构为平整表面上设置的纳米级或微米级的凹槽或凹坑。
在零件的表面上加工出微织构，不影响零件之间的精密配合，而且在零件的滑动表面处具有微织构，使得零件具有良好的润滑效果，且降低摩擦力和零件的发热量，降低磨损，延长使用寿命。
在零件的内表面加工微织构，如零件中配合用的孔壁表面或腔体的内表面上加工微织构。加工装置需深入零件的内表面，从而对工件表面加工。然而，现有的在零件内表面加工微织构方法通常采用光刻加工、电解加工等，这些加工工艺复杂，成本高，而且加工位置调节不方便，加工精度低，加工的微织构效果差。因此，需要进行改进。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种内表面微织构成形方法。它具有加工效率高，可在型腔面上加工微织构的特点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种内表面微织构成形方法，用于在工件的内腔壁加工微织构，该方法包括以下步骤：
S101：将工件安装至工作台装置上；
S102：定位装置推动驱动装置和加工装置移动至一移动位置，使得加工装置上凸出加工装置表面的磨粒贴合在工件的内腔壁上；
S103：控制所述驱动装置转动以驱动所述加工装置转动，使所述磨粒磨削工件的内腔壁；
S104：循环执行步骤S102至S103直至工件加工完成。
进一步的，所述定位装置包括旋转机构、设于旋转机构上的横向移动机构和设于所述横向移动机构上的纵向伸缩机构，所述驱动装置和加工装置设于所述纵向伸缩机构上，在S102中还包括以下步骤：
S201：所述旋转机构带动所述横向移动机构和纵向伸缩机构转动至一加工角度；
S202：所述纵向伸缩机构推动所述驱动装置和加工装置沿工件内腔的轴线方向移动；
S203：所述横向移动机构带动所述加工装置向内腔壁方向移动，以使得所述加工装置上的磨粒贴合在内腔壁上。
进一步的，所述定位装置包括旋转机构、设于旋转机构上的横向移动机构和设于所述横向移动机构上的纵向伸缩机构，所述驱动装置和加工装置设于所述纵向伸缩机构上，所述磨粒磨削工件的内腔壁还包括以下步骤：
所述驱动装置转动以驱动所述加工装置转动，同时，纵向伸缩机构沿工件内腔的轴线方向往复移动，和/或旋转机构旋转；和/或工作台装置带动工件运动。
进一步的，所述加工装置包括加工盘和设于所述加工盘上的镶块，所述镶块上设有限位空间，所述磨粒设于所述限位空间内且至少部分凸出所述镶块。
进一步的，所述加工盘上设有与所述限位空间导通的润滑通道，所述润滑通道设有润滑液。
进一步的，所述磨粒均匀环绕设于所述加工盘的外表面。
进一步的，所述磨粒采用微粒刀、圆形颗粒或表面具有不规则凸起颗粒中的一种。
进一步的，所述驱动装置包括主驱动轮和与所述主驱动轮啮合连接的从动轮，所述加工装置设于所述从动轮上。
进一步的，所述驱动装置还包括与所述主驱动轮连接的驱动单元，所述驱动单元设于所述定位装置上。
进一步的，所述定位装置上安装有用于检测所述加工装置的移动位置及加工位置的检测装置。
采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：
磨粒设于加工装置的外表面，并随着加工装置的转动加工工件的内腔壁以形成微织构，加工效率高。磨粒在加工工件时，自身在加工盘上转动，使磨料磨损均匀，使用寿命长。定位装置带动加工装置移动至一移动位置，使加工装置处于工件的预设加工位置，定位精度高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是本发明中磨粒加工工件处的结构示意图。
图3是本发明中加工装置的主视结构示意图。
图4是本发明中加工装置的立体结构示意图。
图中：定位装置10；旋转机构11；横向移动机构12；纵向伸缩机构13；驱动装置20；主驱动轮21；从动轮22；加工装置30；加工盘31；润滑通道311；镶块32；限位空间321；支撑板33；检测装置40；机架50；导柱51；横梁板52；工作台装置53；磨粒60；工件70。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
实施例，见图1至图4所示：一种内表面微织构成形方法，用于在工件70的内腔壁加工微织构。该方法通过对应的内表面微织构成形设备以实现，如图1所示，该设备包括：定位装置10、设于定位装置10上的驱动装置20、及设于驱动装置20上的加工装置30。该设备还包括机架50、安装在机架50上的至少两平行的导柱51及滑设或固设于导柱51上的横梁板52，定位装置10安装在横梁板52上。该方法包括以下步骤：
S101：将工件70安装至工作台装置53上。
在机架50上设有工作台装置53，工件70放置在工作台装置53上，在一实施例中，工件70的内腔为圆孔，其轴线平行于竖直方向。工作台装置53包括沿水平方向移动的横向移动组件和沿水平方向移动的纵向移动组件，横向移动组件与纵向移动组件相互垂直，横向移动组件与纵向移动组件用以带动工件70在水平方向上移动。通过移动和调节横向移动组件与纵向移动组件的移动位置，使工件70处于预设的安装位置。
S102：定位装置推动驱动装置20和加工装置30移动至一移动位置，使得加工装置30上凸出加工装置30表面的磨粒60贴合在工件70的内腔壁上。
其中，定位装置10包括旋转机构11、设于旋转机构11上的横向移动机构12和设于横向移动机构12上的纵向伸缩机构13，加工装置30与驱动装置20设于纵向伸缩机构13上。旋转机构11带动横向移动机构12和纵向伸缩机构13转动，横向移动机构12带动纵向伸缩机构13移动。
S103：控制驱动装置20转动以驱动加工装置30转动，使磨粒60磨削工件的内腔壁。
S104：循环执行步骤S102至S103直至工件加工完成。
其中，步骤S102为定位装置10调节加工装置30至预设的加工位置30的步骤：具体包括如下步骤：
S201：旋转机构11带动横向移动机构12和纵向伸缩机构13转动至一加工角度。
S202：纵向伸缩机构13推动驱动装置20和加工装置30沿工件内腔的轴线方向移动。
S203：横向移动机构12带动加工装置30向内腔壁方向移动，以使得加工装置30上的磨粒60贴合在内腔壁上。
其中，在步骤S103磨粒60磨削工件的内腔壁的同时，还可以同时进行以下动作。具体动作包括如下：驱动装置20转动以驱动加工装置30转动。同时，纵向伸缩机构13沿工件内腔的轴线方向往复移动，和/或旋转机构11旋转。和/或工作台装置53带动工件运动。
相应的，驱动装置20转动以驱动加工装置30转动的同时，纵向伸缩机构13沿轴线方向往复移动。或旋转机构11旋转。又或旋转机构11旋转的同时纵向伸缩机构13沿工件内腔的轴线方向往复移动。又或旋转机构11旋转或纵向伸缩机构13的移动再结合工作台装置53的运动。
在上述运动过程中或运动之前，横向移动机构12带动加工装置30向内腔壁方向移动，以使得加工装置30上的磨粒60贴合在内腔壁上。
在加工装置30加工过程中，旋转机构11转动带动设于旋转机构11输出轴上的横向移动机构12、纵向伸缩机构13及驱动装置20转动，以实现内腔壁的单点区域加工，或者持续转动实现内腔壁的圆周方向圆形微织构加工。或者纵向伸缩机构13带动驱动装置20沿内腔壁的轴线方向移动，以实现内腔壁的轴线方向的长条微织构加工。又或旋转机构11转动，同时纵向伸缩机构13沿内腔壁的轴线方向移动往复运动，以实现内腔壁的曲线微织构加工。又或者定位装置10结合工作台装置53的运动，以实现内腔壁的曲线微织构加工，在工件70表面加工微织构的方法巧妙，加工方便。
在一实施例中，旋转机构11为安装在横梁板52上的电机、马达、与电机直接连接或通过如皮带类的中间介质传递动能的驱动轴。旋转机构11转动带动设于旋转机构11输出轴上的横向移动机构12和纵向伸缩机构13及驱动装置20转动。
横向移动机构12设于旋转机构11上并沿预设方向移动，如其移动方向为接近或远离内腔壁。例如横向移动机构12采用齿条齿轮机构、传输带机构、丝杠螺母机构等直线移动机构。通过横向移动机构12带动纵向伸缩机构13及驱动装置20接近或远离工件70的内腔壁，移动方便。
纵向伸缩机构13设于横向移动机构12上，其移动方向平行与内腔壁的轴线方向，可以带动驱动装置20沿内腔壁的轴线方向移动，从而达到预设的内腔壁加工位置。其中，纵向伸缩机构13可采用伸缩气缸，液压杆，丝杠螺母等直线移动机构。
通过旋转机构11旋转控制驱动装置20上的加工装置30在内腔壁上的加工角度，通过横向移动机构12控制加工装置30加工前接近内腔壁及加工后远离内腔壁，实现加工装置30的横向调节，在结合纵向伸缩机构13带动加工装置30沿内墙壁的纵向移动，以调节加工装置30的加工位置，精确控制加工装置30对内腔壁的指定位置进行微织构加工，加工方便，精确度高。
如图3和图4所示，驱动装置20用以驱动加工装置30在工件70的内腔壁上加工出微织构。在一实施例中，加工装置30呈圆柱形，加工装置30的外周面上设有若干至少部分凸出加工装置30表面的磨粒60。定位装置10推动驱动装置20移动至一移动位置，使得磨粒60贴合在工件70的内腔壁上。驱动装置20驱动加工装置30转动，使磨粒60磨削工件70的内腔壁。
磨粒60分布在加工装置30的外表面上，驱动装置20驱动加工装置30转动，使凸出加工装置30表面的磨粒60逐一切削在工件70的内腔壁上，磨粒60在切削过程中绕自身轴线旋转。加工装置30转动以在工件70的内腔壁上加工出微织构，加工效率高，磨粒60使用寿命长。
其中，磨粒60在加工装置30上的分布形状，包括单圈分布在加工装置30的圆周面上，或呈平行的多圈分布在加工装置30的外表面上，或交错分布等。通过调节磨粒60在加工装置30上的位置和分布，控制磨粒60在工件70上的加工位置及区域，加工方便。
如图2和图3所示，加工装置30包括加工盘31和设于加工盘31上的镶块32。加工盘31呈圆盘形或圆柱形，镶块32设于加工盘31的外表面上。镶块32上设有限位空间321，磨粒60设于限位空间321内且至少部分凸出镶块32。可选地，镶块32由两块板合拢形成，限位空间321设于合拢处。磨粒60先安装至镶块32上的限位空间321内，镶块32协同磨粒60安装至加工盘31上，磨粒60的安装方便，结构巧妙。可选地，磨粒60均匀环绕设于加工盘31的外表面。
在加工盘31上设有与限位空间321导通的润滑通道311，润滑通道311设有润滑液。其中，润滑液可由外接润滑系统提供。在加工盘31上设有润滑通道311，镶块32安装至加工盘31后，润滑通道311内的润滑液进入到限位空间321中，使磨粒60与镶块32之间具有润滑液，磨粒60避免直接与镶块32进行摩擦接触。在磨粒60加工工件70的内腔壁时，磨粒60随着加工盘31公转，同时，磨粒60在限位空间321内自转。磨粒60的磨削均匀，加工效果好。
其中，磨粒60采用微粒刀、圆形颗粒或表面具有不规则凸起的颗粒中的一种。其中，微粒刀包括有刀本体和刀头，刀头设计成至少一个凸尖形状，它外凸地设置于刀本体的外表面上，刀头的几何尺寸为10nm～1mm。
如图1和图2所示，加工装置30与驱动装置20连接，可以通过加工盘31与驱动装置20直接连接，也可以通过其他连接结构间接连接。在一实施例中，加工装置30还包括与加工盘31固定连接的支撑板33，支撑板33与驱动装置20连接。加工装置30上设置支撑板33，可以调节加工盘31与驱动装置20直接的相对位置和连接部位，对两者的安装位置进行精确调整，加工精度高。
驱动装置20包括主驱动轮21、与主驱动轮21啮合连接的从动轮22、及与主驱动轮21连接的驱动单元，加工装置30设于从动轮22上。其中，驱动单元设于定位装置10上。主驱动轮21与从动轮22可采用齿轮啮合连接。
在纵向伸缩机构13上设有驱动主驱动轮21的动力源，主驱动轮21安装在动力源的输出轴上或与动力源上安装的驱动机构连接，以带动主驱动轮21转动，如皮带机构、齿轮啮合机构等。从动轮22与主驱动轮21啮合连接，使得从动轮22带动加工装置30转动，以在工件70的内腔壁上加工微织构，加工方便。
在定位装置10上安装有用于检测加工装置30的移动位置及加工位置的检测装置40。检测装置40可采用如CCD(charge coupled device)/工业数字摄像机等，用以监控加工装置30的移动位置及加工位置，确保加工的准确性和加工精度，相应的检测装置40还包括照明灯。
控制工件70移动或转动的结构目前已广泛使用，其它结构和原理与现有技术相同，这里不再赘述。

Claims (10)

1.一种内表面微织构成形方法，用于在工件的内腔壁加工微织构，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S101：将工件安装至工作台装置上；
S102：定位装置推动驱动装置和加工装置移动至一移动位置，使得加工装置上凸出加工装置表面的磨粒贴合在工件的内腔壁上；
S103：控制所述驱动装置转动以驱动所述加工装置转动，使所述磨粒磨削工件的内腔壁；
S104：循环执行步骤S102至S103直至工件加工完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位装置包括旋转机构、设于旋转机构上的横向移动机构和设于所述横向移动机构上的纵向伸缩机构，所述驱动装置和加工装置设于所述纵向伸缩机构上，在S102中还包括以下步骤：
S201：所述旋转机构带动所述横向移动机构和纵向伸缩机构转动至一加工角度；
S202：所述纵向伸缩机构推动所述驱动装置和加工装置沿工件内腔的轴线方向移动；
S203：所述横向移动机构带动所述加工装置向内腔壁方向移动，以使得所述加工装置上的磨粒贴合在内腔壁上。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位装置包括旋转机构、设于旋转机构上的横向移动机构和设于所述横向移动机构上的纵向伸缩机构，所述驱动装置和加工装置设于所述纵向伸缩机构上，所述磨粒磨削工件的内腔壁还包括以下步骤：
所述驱动装置转动以驱动所述加工装置转动，同时，纵向伸缩机构沿工件内腔的轴线方向往复移动，和/或旋转机构旋转；和/或工作台装置带动工件运动。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加工装置包括加工盘和设于所述加工盘上的镶块，所述镶块上设有限位空间，所述磨粒设于所述限位空间内且至少部分凸出所述镶块。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述加工盘上设有与所述限位空间导通的润滑通道，所述润滑通道设有润滑液。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述磨粒均匀环绕设于所述加工盘的外表面。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磨粒采用微粒刀、圆形颗粒或表面具有不规则凸起颗粒中的一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动装置包括主驱动轮和与所述主驱动轮啮合连接的从动轮，所述加工装置设于所述从动轮上。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述驱动装置还包括与所述主驱动轮连接的驱动单元，所述驱动单元设于所述定位装置上。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位装置上安装有用于检测所述加工装置的移动位置及加工位置的检测装置。
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