CN107953239B - 一种石英玻璃管的内孔珩磨装置及其珩磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种石英玻璃管的内孔珩磨装置，括用于加工石英玻璃管内孔的珩磨头（1），珩磨头位于固定环（32）一侧，珩磨头（1）具有砂轮部（11）和珩磨杆（12），砂轮部（11）包括粗砂轮（13）、中砂轮（15）、细砂轮（17），所述三个砂轮均有圆柱体外表面，并在外表面上具有螺旋的排屑槽（18），砂轮、中砂轮、细砂轮的排屑槽顺次相接，砂轮、中砂轮之间具有第一接缝，第一接缝与珩磨杆轴线平行，中砂轮、细砂轮之间具有第二接缝，第二接缝与珩磨杆轴线平行，珩磨头加工石英玻璃管时的引起的石英玻璃管振动通过固定环（32）被减振缸（2）减弱和吸收。

Description

一种石英玻璃管的内孔珩磨装置及其珩磨方法

技术领域

本发明涉及石英加工领域，具体涉及一种石英玻璃管的内孔珩磨装置及其珩磨方法。

背景技术

石英玻璃管的内孔加工由于加工空间受限，加工精度很难控制，一直是加工领域的难题。

难题一，现有的内孔加工磨刀头均为多个片状的不同砂度的磨片复合在一起，比如CN205950525U公开的刀具，但从粗砂度磨片到细砂度磨片过渡时，砂度突然变化，使得细砂度磨片在靠近粗砂度磨片的径周上磨损较大，从而降低整个细砂度磨片的加工质量。

难题二，珩磨头进入石英玻璃管的内孔的一端石英玻璃管振动较大，现有技术中，往往只是在这一端设支撑装置，但尚未发现设置减振装置，也没有意识到这里的振动需要减弱的技术问题。

难题三，如何在经判断石英玻璃管在加工时振动是否超出预定范围，也是现有技术的难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种石英玻璃管的内孔珩磨装置，包括固定架，固定架包括上顶架，竖直架和底座，减振缸一端安装在上顶架另一端与固定环连接，竖直架安装固定夹具，石英玻璃管一端被固定夹具固定，另一端被固定环固定，其特征在于：石英玻璃管的内孔珩磨装置还包括用于加工石英玻璃管内孔的珩磨头，珩磨头位于固定环一侧，珩磨头具有砂轮部和珩磨杆，砂轮部包括粗砂轮、中砂轮、细砂轮，所述三个砂轮均有圆柱体外表面，并在外表面上具有螺旋的排屑槽，砂轮、中砂轮、细砂轮的排屑槽顺次相接，砂轮、中砂轮之间具有第一接缝，第一接缝与珩磨杆轴线平行，中砂轮、细砂轮之间具有第二接缝，第二接缝与珩磨杆轴线平行，珩磨头加工石英玻璃管时的引起的石英玻璃管振动通过固定环被减振缸减弱和吸收。

珩磨头的粗砂轮、中砂轮、细砂轮均套设在珩磨杆上并且是花键固定配合，珩磨头还包括锁紧件将粗砂轮、中砂轮、细砂轮之间锁紧并沿轴向方向上固定在珩磨杆的端部，珩磨杆轴向中心具有进水道，排屑槽内及锁紧件中心有排水孔与进水道相适应。

减振缸包括活塞，活塞将减振缸的内腔分为有杆腔和无杆腔，振缸的内腔充满磁流变液体，活塞包括芯杆，芯杆向外依次设置第一线圈、永磁铁、密封环，并且芯杆、第一线圈、永磁铁、密封环整体固定设置，密封环将有杆腔和无杆腔密封隔离，减振缸的活塞与固定环连接，无杆缸侧壁设第一接口，有杆缸侧壁设第二接口，第一接口与第二接口之间设置流量检测部，且第一接口、流量检测部与第二接口形成磁流变液体通路。

以进入第一接口方向为正，正截止的第三单向阀与正通导的第一单向阀串连形成第一支路，正通导的第四单向阀与正截止的第二单向阀串连形成第二支路，第一支路与第二支路并连并通过干路与第一接口和第二接口分别连接，流量检测部的一端接入第一支路的第三单向阀与第一单向阀之间，另一端接入第二支路的第四单向阀与第二单向阀之间，第三单向阀与第四单向阀靠近第一接口，第一单向阀与第二单向阀靠近第二接口。

在干路上还接有限流阀，限流阀包括阀体，阀体内设有第二线圈，第二线圈包围流体道，限位环将第二线圈固定在阀体内的一端，阀芯具有圆柱端和圆椎端，阀芯内具有流道从圆柱端的阀芯入口连接至圆椎端的椎面的阀芯出口，圆柱端被限位环中心孔导向，圆椎端与阀体出口配合，阀体入口、流体道、阀芯入口、阀芯出口、阀体出口依次连接，阀芯为铁磁材料，并被环形弹板偏压向阀体出口，当第二线圈导通产生磁力大于环形弹板偏压力时，阀芯离开阀体出口。

还具有控制单元，控制单元与流量检测部通信连接，与第一线圈、第二线圈控制连接。

本发明还提供一种石英玻璃管的内孔珩磨方法，具体为：

S1：控制单元向第一线圈通电，第一线圈产生与永磁铁等值相反磁通量，磁流变液体处于自然流动状态，活塞处于自然状态，将石英玻璃管固定在固定架内，石英玻璃管一端被固定夹具固定，另一端被固定环固定；

S2：控制单元将第一线圈失电，磁流变液体永磁铁的作用下流动性减弱，将第二线圈通电，阀芯被拉向打开位置，珩磨头从固定环一侧进入石英玻璃管内珩磨内孔；

S3：固定环的振动传递到活塞上转化为无杆缸、有杆缸的体积变化，流量检测部检测正反向通过的磁流变液体的流量值相对值L，并通信传给控制单元；

S4：控制单元判断流量值相对值L大小，当L<L1时，完成珩磨；当L1<L<L2 时，控制单元向第一线圈通电，第一线圈27产生与永磁铁同向磁通量，进一步减小磁流变液体流动性，然后返回S3；当L2<L时，停机，返回S1重新装夹石英玻璃管。

本发明与现有技术相比具有下列的优点：

1）粗砂轮、中砂轮之间的过渡从现有技术的径向缝变为横向缝，在同一径向截面内，同时存在粗砂轮和中砂轮，加上螺旋的砂粒面的存在，石英玻璃管在加工时，在加工同一个径周向上内孔表面时，珩磨头有一个渐变的砂度的变化。

2）本申请中，减振2的磁流变在常态下被永磁铁所磁化，因此在加过工程中一般情况下，第一线圈是不需要通电的，只有需要初始装夹石英玻璃管时或要调整减振缸内的磁场时才会启动第一线圈，而且其产生的磁场的方向和大小可以选。

3）在干路上还接有限流阀，限流阀时通电时，其内部通过的磁流变液体也会被磁化，从而进一步降低磁流变液体在整个流路内的阻尼效应。特别是，向限流阀时通电的过程中，通电的一瞬间，阀芯被打开，但阀体内的流体被瞬间磁化，因此，阀芯也是在有大阻尼的条件下打开，防止流路内液体瞬间大流量运动，保护流量检测部防止其在单位时间内超出量程。

4）本申请将石英玻璃管的振动通过固定环、和活塞传给了磁流变液体，进一步通过流量检测部检测磁流变液体通过量，从而测得石英玻璃管的振动量，控制单元来判断石英玻璃管的振动量是否超出阈值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是珩磨头的立体结构图；

图3是减振缸及控制单元的结构连接图。

主要附图标记说明：

珩磨头1，砂轮部11，珩磨杆12，粗砂轮13，中砂轮15，细砂轮17，第一接缝14，第二接缝16，排屑槽18，锁紧件19，减振缸2，无杆缸21，有杆缸22，第一接口23，第二接口24，磁流变液体25，永磁铁26，第一线圈27，活塞28，密封环281，芯杆282，固定夹具31，固定环32，固定架33，石英玻璃管4，限流阀5，阀体51，阀体入口521，阀芯入口522，阀芯出口523，阀体出口524，第二线圈53，排液腔54，阀芯55，圆椎端551，限位环56，环形弹板57，第一单向阀61，第二单向阀62，第三单向阀63，第四单向阀64，流量检测部7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例作进一步说明，附图和实施例仅是对本发明的解释，本实用性型的技术方案并不限于附图和实施例所描述的内容。

本发明的一种石英玻璃管的内孔珩磨装置，包括固定架33，固定架33包括上顶架，竖直架和底座，减振缸2一端安装在上顶架另一端与固定环32连接，竖直架安装固定夹具31，石英玻璃管4一端被固定夹具31固定，另一端被固定环32固定，其特征在于：石英玻璃管的内孔珩磨装置还包括用于加工石英玻璃管4内孔的珩磨头1，珩磨头1位于固定环32一侧，珩磨头1具有砂轮部11和珩磨杆12，砂轮部11包括粗砂轮13、中砂轮15、细砂轮17，所述三个砂轮均有圆柱体外表面，并在外表面上具有螺旋的排屑槽18，砂轮13、中砂轮15、细砂轮17的排屑槽顺次相接，砂轮13、中砂轮15之间具有第一接缝14，第一接缝14与珩磨杆12轴线平行，中砂轮15、细砂轮17之间具有第二接缝16，第二接缝16与珩磨杆12轴线平行，珩磨头1加工石英玻璃管4时的引起的石英玻璃管4振动通过固定环32被减振缸2减弱和吸收。

粗砂轮13、中砂轮15之间的过渡从现有技术的径向缝变为横向缝，在同一径向截面内，同时存在粗砂轮和中砂轮，加上螺旋的砂粒面的存在，石英玻璃管4在加工时，在加工同一个径周向上内孔表面时，珩磨头1有一个渐变的砂度的变化。

珩磨头1的粗砂轮13、中砂轮15、细砂轮17均套设在珩磨杆12上并且是花键固定配合，珩磨头1还包括锁紧件19将粗砂轮13、中砂轮15、细砂轮17之间锁紧并沿轴向方向上固定在珩磨杆12的端部，珩磨杆12轴向中心具有进水道，排屑槽内及锁紧件19中心有排水孔与进水道相适应。在加工时，水被供向排屑槽，从而利于排屑。

减振缸2包括活塞28，活塞28将减振缸2的内腔分为有杆腔22和无杆腔25，振缸2的内腔充满磁流变液体，活塞28包括芯杆282，芯杆282向外依次设置第一线圈27、永磁铁26、密封环281，并且芯杆282、第一线圈27、永磁铁26、密封环281整体固定设置，密封环281将有杆腔22和无杆腔25密封隔离，减振缸2的活塞与固定环32连接，无杆缸21侧壁设第一接口23，有杆缸22侧壁设第二接口24，第一接口23与第二接口24之间设置流量检测部，且第一接口23、流量检测部与第二接口24形成磁流变液体通路。

磁流变液(Magnetorheological Fluid , 简称MR流体)属可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一支。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的Bingham体特性。本申请中，减振缸2的磁流变在常态下被永磁铁26所磁化，因此在加过工程中一般情况下，第一线圈27是不需要通电的，只有需要初始装夹石英玻璃管4时或要调整减振缸2内的磁场时才会启动第一线圈27，而且其产生的磁场的方向和大小可以选。

以进入第一接口23方向为正，正截止的第三单向阀63与正通导的第一单向阀61串连形成第一支路，正通导的第四单向阀64与正截止的第二单向阀62串连形成第二支路，第一支路与第二支路并连并通过干路与第一接口23和第二接口24分别连接，流量检测部7的一端接入第一支路的第三单向阀63与第一单向阀61之间，另一端接入第二支路的第四单向阀64与第二单向阀62之间，第三单向阀63与第四单向阀64靠近第一接口23，第一单向阀61与第二单向阀62靠近第二接口24。

在干路上还接有限流阀5，限流阀5包括阀体51，阀体51内设有第二线圈53，第二线圈53包围流体道，限位环56将第二线圈53固定在阀体内的一端，阀芯55具有圆柱端和圆椎端551，阀芯内具有流道从圆柱端的阀芯入口522进入从圆椎端的椎面的阀芯出口523排出，圆柱端被限位环56中心孔导向，圆椎端551与阀体出口524配合，阀体入口521、流体道、阀芯入口522、阀芯出口523、阀体出口524依次连接，阀芯55为铁磁材料，并被环形弹板57偏压向阀体出口524，当第二线圈53导通产生磁力大于环形弹板57偏压力时，阀芯55离开阀体出口524。

还具有控制单元，控制单元与流量检测部7通信连接，与第一线圈27、第二线圈53控制连接。

一种石英玻璃管的内孔珩磨方法，

S1：控制单元向第一线圈27通电，第一线圈27产生与永磁铁26等值相反磁通量，磁流变液体25处于自然流动状态，活塞28处于自然状态，将石英玻璃管4固定在固定架33内，石英玻璃管4一端被固定夹具31固定，另一端被固定环32固定；

S2：控制单元将第一线圈27失电，磁流变液体25永磁铁26的作用下流动性减弱，将第二线圈通电，阀芯55被拉向打开位置，珩磨头1从固定环32一侧进入石英玻璃管4内珩磨内孔；

S3：固定环32的振动传递到活塞28上转化为无杆缸21、有杆缸22的体积变化，流量检测部7检测正反向通过的磁流变液体的流量值L，并通信传给控制单元；

S4：控制单元判断流量值值L大小，当L<L1时，完成珩磨；当L1<L<L2 时，控制单元向第一线圈27通电，第一线圈27产生与永磁铁26同向磁通量，进一步减小磁流变液体25流动性，然后返回S3；当L2<L时，停机，返回S1重新装夹石英玻璃管4。

L1是安装偏差下限，L2是安装偏差上限，L1和L2之间认为是虽有安装误差，但可通过调整磁流变的磁场强度来补偿而不需要重新安装石英玻璃管4，但如果检测到流量值L大于L2，说明安装石英玻璃管4时出现了问题，需要重新装夹。

当活塞28被向无杆缸21压缩时，磁流变液体25从第一接口23排出顶开第三单向阀63通过流量检测部7再顶开第二单向阀62后进入第二接口24再进入有杆缸22。

当活塞28被向有杆缸22拉伸时，磁流变液体25从第二接口24排出顶开第一单向阀61通过流量检测部7再顶开第四单向阀64后进入第一接口23再进入无杆缸21。

流量检测部7检测单位时间内的流量是否超过振动阈值。

优选的，在干路上还接有限流阀5，限流阀5时通电时，其内部通过的磁流变液体25也会被磁化，从而进一步降低磁流变液体25在整个流路内的阻尼效应，同时，向限流阀5时通电的过程中，通电的一瞬间，阀芯55被打开，但阀体内的流体被瞬间磁化，因此，阀芯55也是在有大阻尼的条件下打开，防止流路内液体瞬间大流量运动，保护流量检测部7防止其超出量程。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种石英玻璃管的内孔珩磨装置，包括固定架（33），固定架包括上顶架，竖直架和底座，减振缸（2）一端安装在上顶架另一端与固定环连接，竖直架安装固定夹具（31），石英玻璃管（4）一端被固定夹具（31）固定，另一端被固定环（32）固定，其特征在于：石英玻璃管的内孔珩磨装置还包括用于加工石英玻璃管内孔的珩磨头（1），珩磨头位于固定环（32）一侧，珩磨头（1）具有砂轮部（11）和珩磨杆（12），砂轮部（11）包括粗砂轮（13）、中砂轮（15）、细砂轮（17），所述三个砂轮均有圆柱体外表面，并在外表面上具有螺旋的排屑槽（18），粗砂轮、中砂轮、细砂轮的排屑槽顺次相接，粗砂轮、中砂轮之间具有第一接缝，第一接缝与珩磨杆轴线平行，中砂轮、细砂轮之间具有第二接缝，第二接缝与珩磨杆轴线平行，珩磨头加工石英玻璃管时引起的石英玻璃管振动通过固定环（32）被减振缸（2）减弱和吸收；

珩磨头的粗砂轮、 中砂轮、细砂轮均套设在珩磨杆上并且是花键固定配合，珩磨头还包括锁紧件（19）将粗砂 轮、中砂轮、细砂轮之间锁紧并沿轴向方向上固定在珩磨杆的端部，珩磨杆轴向中心具有进 水道，排屑槽内及锁紧件中心有排水孔与进水道相适应；

减振缸（2）包括活 塞（28），活塞（28）将减振缸的内腔分为有杆缸（22）和无杆缸（21），减振缸的内腔充满磁流变液体，活塞（28）包括芯杆（282），芯杆向外依次设置第一线圈（27）、永磁铁（26）、密封环 （281），并且芯杆（282）、第一线圈（27）、永磁铁（26）、密封环（281）整体固定设置，密封环将 有杆缸和无杆缸密封隔离，减振缸的活塞与固定环连接，无杆缸侧壁设第一接口，有杆缸侧 壁设第二接口，第一接口（23）与第二接口（24）之间设置流量检测部，且第一接口、流量检测 部与第二接口形成磁流变液体通路；

以进入第一接口 （23）方向为正，正截止的第三单向阀（63）与正通导的第一单向阀（61）串连形成第一支路， 正通导的第四单向阀（64）与正截止的第二单向阀（62）串连形成第二支路，第一支路与第二 支路并联并通过干路与第一接口（23）和第二接口（24）分别连接，流量检测部（7）的一端接 入第一支路的第三单向阀（63）与第一单向阀（61）之间，另一端接入第二支路的第四单向阀 （64）与第二单向阀（62）之间，第三单向阀（63）与第四单向阀（64）靠近第一接口（23），第一单向阀（61）与第二单向阀（62）靠近第二接口（24）。

2.根据权利要求1所述的石英玻璃管的内孔珩磨装置，其特征在于：在干路上还接有限流阀（5），限流阀包括阀体（51），阀体（51）内设有第二线圈（53），第二线圈（53）包围流体道，限位环（56）将第二线圈（53）固定在阀体内的一端，阀芯（55）具有圆柱端和圆锥端（551），阀芯内具有流道从圆柱端的阀芯入口（522）连接至圆锥端的锥面的阀芯出口（523），圆柱端被限位环（56）中心孔导向，圆锥端（551）与阀体出口（524）配合，阀体入口（521）、流体道、阀芯入口（522）、阀芯出口（523）、阀体出口（524）依次连接，阀芯（55）为铁磁材料，并被环形弹板（57）偏压向阀体出口（524），当第二线圈（53）导通产生磁力大于环形弹板（57）偏压力时，阀芯（55）离开阀体出口。

3.根据权利要求2所述的石英玻璃管的内孔珩磨装置，其特征在于：还具有控制单元，控制单元与流量检测部通信连接，与第一线圈（27）、第二线圈（53）控制连接。

4.一种石英玻璃管的内孔珩磨方法，适用于权利要求3所述的石英玻璃管的内孔珩磨装置，包括以下步骤：

S1：控制单元向第一线圈（27）通电，第一线圈产生与永磁铁（26）等值相反磁通量，磁流变液体（25）处于自然流动状态，活塞（28）处于自然状态，将石英玻璃管（4）固定在固定架（33）内，石英玻璃管一端被固定夹具（31）固定，另一端被固定环（32）固定；

S2：控制单元将第一线圈（27）失电，磁流变液体（25）永磁铁（26）的作用下流动性减弱，将第二线圈通电，阀芯（55）被拉向打开位置，珩磨头从固定环（32）一侧进入石英玻璃管内珩磨内孔；

S3：固定环的振动传递到活塞（28）上转化为无杆缸（21）、有杆缸（22）的体积变化，流量检测部检测向通过的磁流变液体的流量值L，并通信传给控制单元；S4：控制单元判断流量值L大小，L1是安装偏差下限，L2是安装偏差上限，当L<L1时，完成珩磨；当L1<L<L2 时，控制单元向第一线圈（27）通电，第一线圈（27）产生与永磁铁（26）同向磁通量，加大磁场强度，进一步减小磁 流变液体（25）流动性，然后返回S3；当L2<L时，停机，返回S1重新装夹石英玻璃管。

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