CN108705436B - 一种锥体球形刷抛光装置及抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锥体球形刷抛光装置及方法、抛光装置的制备方法，适用于变径管内壁或变径孔的抛光；抛光装置包括支撑杆、尼龙丝以及磨料球；支撑杆通过弹簧钢丝盘旋成麻花状；尼龙丝一端缠绕固定设置于支撑杆上，并与支撑杆芯部的尼龙丝相连，尼龙丝另外一端向外延伸；磨料球通过尼龙丝穿心粘连固定设置于尼龙丝向外延伸的一端；带有磨料球的尼龙丝沿支撑杆呈螺旋状锥形阵列排列，以形成锥体球形刷；本发明提供的方案，具有抛光清理灵活、效率高、可快速实现磨削加工的特点，具有流程短，成本低等优点。

Description

一种锥体球形刷抛光装置及抛光方法

技术领域

本发明属于抛光装置技术领域，具体涉及一种锥体球形刷抛光装置及抛光方法。

背景技术

现有的管、罐内壁毛刺的去除和抛光技术主要包括电解抛光、磁力抛光、磨粒流挤磨抛光和珩磨抛光技术等；但以上这些技术都各有其局限性；具体如下：

电解抛光技术主要适用于不锈钢类管、罐内壁毛刺的去除和抛光；由于电解液的通用性差，使用寿命短和强腐蚀性等缺点，电解抛光的应用范围受到限制，不适用于铝合金、钛合金和部分高温合金；

磁力抛光是利用磁极吸附钢针磨料形成磁力研磨刷对管材内表面进行塑变磨损，使其表面形貌状况得到改善，主要适用于有色金属（铜合金、铝合金、锌合金等）和不锈钢等无磁类材料的表面抛光处理，管材内径φ3~φ100mm，极限长度100mm；

磨粒流挤磨抛光主要适用于工件表面及内部几何结构比较复杂的通孔内壁进行精密加工（均匀研磨、抛光、去行刺、倒角），对于单端开口的盲孔或盲管内壁却无法进行抛光；

珩磨抛光技术主要适用于内径为φ3.2~φ400mm的各类材质等径直管内壁抛光，而不适用于变径直管。

基于上述抛光处理中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种锥体球形刷抛光装置及抛光方法，旨在解决现有抛光装置无法对变径管、罐内壁抛光的问题。

本发明提供一种锥体球形刷抛光装置，适用于变径管内壁或变径孔的抛光；包括支撑杆、尼龙丝以及磨料球；支撑杆通过弹簧钢丝盘旋成麻花状；尼龙丝一端缠绕固定设置于支撑杆上，并与支撑杆芯部的尼龙丝相连，尼龙丝另外一端向外延伸；磨料球通过尼龙丝穿心粘连固定设置于尼龙丝向外延伸的一端；带有磨料球的尼龙丝沿支撑杆呈螺旋状锥形阵列排列，以形成锥体球形刷。

进一步地，支撑杆总长度为20mm~1500mm；锥体球形刷外径为φ3mm~φ600mm，长度为60~150mm。

进一步地，磨料球由磨粒、钾长石、精萘以及糊精烧结制成；磨粒为碳化硅、氮化硼、金刚石或刚玉；磨料球的球径为φ1.8mm~φ30mm，磨料球用烧结材料的粒度为10μm~300μm。

进一步地，磨料球呈盘旋状设置于尼龙丝上；磨料球盘旋方向与钢丝盘旋方向相同。

进一步地，变径管为锥圆形管、锥台形管、文氏管或交叉锥形管；锥圆形管、锥台形管、文氏管或交叉锥形管上设有管孔；锥体球形刷的外径比管孔的外径大10%至15%。

进一步地，还包括有钻头；支撑杆一端固定于钻头上，以带动尼龙丝转动；转动方向与钢丝盘旋方向一致。

本发明还提供一种锥体球形刷抛光方法，包括上述所述的锥体球形刷抛光装置；还包括以下步骤：

S1：将锥体球形刷固定在机床的钻头上；

S2：使用轻质润滑油涂抹在变径管内壁或变径孔内壁；

S3：将变径管或变径孔套入锥体球形刷外；或，将锥体球形刷伸入变径管或变径孔内；

S4：启动机床，以使钻头带动锥体球形刷转动；通过移动使锥体球形刷对变径管或变径孔进行抛光。

本发明还提供一种锥体球形刷抛光装置的制备方法，包括上述所述的锥体球形刷抛光装置；还包括以下步骤：

S10：将磨粒、催熔原料、成孔剂和黏结润湿剂按质量比80:14:5:1的比例进行称量配料；其中所述磨粒为碳化硅、氮化硼、金刚石或刚玉；所述催熔原料为钾长石；所述成孔剂为精萘；所述黏结润湿剂为糊精；

S20：将称量好的磨粒、催熔原料、成孔剂和黏结润湿剂在V型混料机中以20rpm转速均匀混合，过80 目筛，使磨粒、催熔原料、成孔剂和黏结润湿剂都能通过80目筛且混合均匀；

S30：加入聚乙二醇，将粉状干料润湿，然后使用18 目筛造粒，筛多次，使其造粒均匀；

S40：将步骤S30中造粒均匀的磨料球采用密封避光陈腐24 h；

S50：再放入耐高温尼龙丝采用油压机单向干压成型；

S60：随炉升温至600℃保温0.5 h，继续升温至1100 ℃保温1 h；

S70：用制刷机将弹簧钢丝和带磨料球的高温尼龙丝盘旋成麻花形和锥台状。

采用以上锥体球形刷抛光装置及方法技术方案，使得本发明具有如下效果：

第一、锥体球形刷的支撑杆——主支撑弹簧钢丝，具有高强度和高韧性，刷枝——尼龙丝，呈散状伸展可以任意弯曲，便于清洁和抛光；

第二、锥体球形刷的球头——磨料球，硬度高、与尼龙丝枝的结合力强，可快速实现磨削加工；

第三、尼龙丝携带磨料球在支撑杆上均匀有序排列成锥台形，可随形去除内孔或内径渐变的管壁毛刺及未熔合金属颗粒，达到抛光效果；

第四、带有磨料球头的尼龙丝枝相当于同等数量的柔性锉刀，在加工零件时，自然贴合到工件内孔轮廓上，通过旋转或移动麻花钢丝，带动尼龙丝枝携带磨球，对不平坦的内孔进行研磨，将毛刺去掉，锐边倒钝为光滑均匀的圆弧，可实现磨球与零件的柔性接触加工；

第五、抛光清理灵活，效率高；

第六、具有流程短，成本低等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图 1 为本发明一种锥体球形刷抛光装置与机床装配示意图；

图2 为本发明一种锥体球形刷抛光装置立体图；

图3为本发明一种锥体球形刷抛光装置主视图；

图4 为本发明一种锥体球形刷抛光装置横截面剖视图；

图5 为本发明一种锥体球形刷抛光方法流程图。

图中：1、弹簧钢丝；2、尼龙丝；3、磨料球；4、钻头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图 1至图4所示，本发明提供一种锥体球形刷抛光装置，适用于变径管内壁或变径孔的抛光；包括支撑杆1、尼龙丝2以及磨料球3；支撑杆1通过用具有高强度和高韧性的弹簧钢丝盘旋成麻花状而形成主支撑杆，总长度20mm~1500mm；尼龙丝2一端缠绕固定设置于支撑杆1上，并与支撑杆1芯部的尼龙丝相连，尼龙丝2另外一端向外延伸；磨料球3通过尼龙丝2穿心粘连固定设置于尼龙丝2向外延伸的一端；带有磨料球3的尼龙丝2沿支撑杆1呈螺旋状锥形阵列排列，以形成锥体球形刷，即整个刷体部位成锥体状；锥体球形刷的刷枝是由尼龙丝整齐有序排列并固定在刷干上面向外伸展形成散状锥体伸枝，锥体球形刷的外径φ3mm~φ600mm，长度60~150mm；在每根尼龙丝顶端带有一个磨料球，磨料球由磨粒钾长石（催熔原料）、精萘（成孔剂）和糊精（黏结润湿剂）配制混和烧结制成，其中磨粒为碳化硅、氮化硼、碳化钛、金刚石或刚玉；磨料球3球径φ1.8mm~φ30mm，磨料球用烧结材料的粒度为10μm~300μm；带有磨料球的尼龙丝相当于同等数量的柔性锉刀，在加工零件时，可以任意弯曲，自然贴合到工件内孔轮廓上，对不平坦的内孔进行研磨，将毛刺去掉，锐边倒钝为光滑均匀的圆弧；对于成品的最终抛光加工，具有其他抛光方法不可替代的优势，可随形锥状贴合旋转移动清理抛光；与传统的电解工艺、磁力工艺、磨粒流挤磨工艺相比较，本发明提供的抛光装置工序简化、流程短、效率高，不仅是一种灵活的清理装置，更是针对锥形直盲孔的最终抛光装置。

优选地，结合上述方案，如图 1至图4所示，本实施例中，磨料球3由碳化硅、氮化硼、金刚石或刚玉单种材料烧结制成；磨料球3呈盘旋状设置于尼龙丝2上，并且磨料球3盘旋方向与弹簧钢丝盘旋方向相同，这样主要是可以在支撑杆1转动时，保证锥体球形刷旋转方向和弹簧钢丝盘旋方向相同，避免支撑杆脱散，同时提高抛光效果。

优选地，结合上述方案，如图 1至图4所示，本实施例中，变径管为锥圆形管、锥台形管、文氏管或交叉锥形管；锥圆形管、锥台形管、文氏管或交叉锥形管上设有管孔，本发明提供的锥体球形刷抛光装置可以针对锥圆形管、锥台形管、文氏管或交叉锥形管的管壁进行抛光，也可对锥圆形管、锥台形管、文氏管或交叉锥形管上的管孔或盲孔进行抛光；并且，基于实际的工艺要求，形成锥体球形刷的外径比管孔的外径大10%至15%，发明人通过实际研究经验得出这样效果较好。

优选地，结合上述方案，如图 1至图4所示，本实施例中，还包括有机床为行程适当的台钻、立钻、车床、珩磨机等设备；机床上设有钻头4；支撑杆1一端固定于钻头4上，以带动尼龙丝2转动；转动方向与钢丝盘旋方向一致，这样便于加工，避免支撑杆脱散。

相应地，结合上述方案，如图5所示，本发明还提供一种锥体球形刷抛光方法，包括上述所述的锥体球形刷抛光装置；还包括以下步骤：

S1：将锥体球形刷固定在机床的钻头上；机床为行程适当的台钻、立钻、车床、珩磨机等设备；

S2：使用轻质润滑油涂抹在变径管内壁或变径孔内壁，轻质润滑油为硫化切削油，它的主要作用是冷却、润滑、清洗和防锈，便于提高抛光效果；

S3：将变径管或变径孔套入锥体球形刷外；或，将锥体球形刷伸入变径管或变径孔内；

S4：启动机床，以使钻头带动锥体球形刷转动；通过移动使锥体球形刷对变径管或变径孔进行抛光。

优选地，结合上述方案，在启动机床前，根据变径管或变径孔材料和光洁度，控制钻头转速为40~100rpm之间。

优选地，结合上述方案，在步骤S4中，在锥体球形刷转动情况下进行移动加工，移动所述使锥体球形刷的速度控制在100~400mm/s；在步骤S4中，往复移动次数控制在8~10次，以去除毛刺和达到要求光洁度和尺寸精度为止。

表1

转速（rpm） 移动速度（mm/s） 往复移动次数 备注

40~100 100~400 8~10 视管孔材质和光洁度的要求选择参数

相应地，结合上述方案，本发明还提供一种根据上述所述的锥体球形刷抛光装置制备方法包括上述所述的抛光装置，还包括以下步骤：

S10配料：将磨粒、催熔原料、成孔剂和黏结润湿剂按质量比80:14:5:1的比例进行称量配料；其中磨粒为碳化硅、氮化硼、金刚石或刚玉；催熔原料为钾长石；成孔剂为精萘；黏结润湿剂为糊精；

S20混料：将称量好的磨粒、催熔原料、成孔剂和黏结润湿剂在V型混料机中以20rpm转速均匀混合1h至3h，过80 目筛，使磨粒、催熔原料、成孔剂和黏结润湿剂都能通过80目筛且混合均匀；

S30造粒：加入聚乙二醇400，将粉状干料润湿，使得原来可以成球但又不会过于湿润；然后使用18 目筛造粒，筛多次，具体可以为三次或四次，使其造粒均匀；聚乙二醇的量为总质量的0.1%至0.3%，一般为0.2%；

S40陈腐：将步骤S30中造粒均匀的磨料球采用密封避光陈腐24 h；

S50成型：随后再放入耐高温尼龙丝采用315吨油压机单向干压成型；

S60烧成：随炉升温至600℃保温0.5 h，继续升温至1100 ℃保温1 h；

S70盘制：用制刷机将弹簧钢丝和带磨料球的高温尼龙丝盘旋成麻花形和锥台状。

通过采用以上锥体球形刷抛光装置及方法的技术方案，能对单端开口的变径直管和变径盲孔进行柔性随形抛光；其次，可借助设备高效加工，保证零件表面的均匀一致性；具体优点如下：

第一、锥体球形刷的支撑杆——主支撑弹簧钢丝，具有高强度和高韧性，刷枝——尼龙丝，呈散状伸展可以任意弯曲，便于清洁和抛光；

第二、锥体球形刷的球头——磨料球，硬度高、与尼龙丝枝的结合力强，可快速实现磨削加工；

第三、尼龙丝携带磨料球在支撑杆上均匀有序排列成锥台形，可随形去除内孔或内径渐变的管壁毛刺及未熔合金属颗粒，达到抛光效果；

第四、带有磨料球头的尼龙丝枝相当于同等数量的柔性锉刀，在加工零件时，自然贴合到工件内孔轮廓上，通过旋转或移动麻花钢丝，带动尼龙丝枝携带磨球，对不平坦的内孔进行研磨，将毛刺去掉，锐边倒钝为光滑均匀的圆弧，可实现磨球与零件的柔性接触加工；

第五、抛光清理灵活，效率高；

第六、具有流程短，成本低等优点。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种锥体球形刷抛光装置，适用于变径管内壁或变径孔的抛光；其特征在于，包括支撑杆、尼龙丝以及磨料球；所述支撑杆通过弹簧钢丝盘旋成麻花状；所述尼龙丝一端缠绕固定设置于所述支撑杆上，并与所述支撑杆芯部的尼龙丝相连，所述尼龙丝另外一端向外延伸；所述磨料球通过所述尼龙丝穿心粘连固定设置于所述尼龙丝向外延伸的一端；带有所述磨料球的所述尼龙丝沿所述支撑杆呈螺旋状锥形阵列排列，以形成锥体球形刷；

上述锥体球形刷抛光装置的制备方法包括如下步骤：

S10：将磨粒、催熔原料、成孔剂和黏结润湿剂按质量比80:14:5:1的比例进行称量配料；其中所述磨粒为碳化硅、氮化硼、金刚石或刚玉；所述催熔原料为钾长石；所述成孔剂为精萘；所述黏结润湿剂为糊精；

S20：将称量好的磨粒、催熔原料、成孔剂和黏结润湿剂在V型混料机中以20rpm转速均匀混合，过80目筛，使磨粒、催熔原料、成孔剂和黏结润湿剂都能通过80目筛且混合均匀；

S30：加入聚乙二醇，将粉状干料润湿，然后使用18目筛造粒，筛多次，使其造粒均匀；

S40：将步骤S30中造粒均匀的磨料球采用密封避光陈腐24h；

S50：再放入耐高温尼龙丝采用油压机单向干压成型；

S60：随炉升温至600℃保温0.5h，继续升温至1100℃保温1h；

S70：用制刷机将弹簧钢丝和带磨料球的高温尼龙丝盘旋成麻花形和锥台状。

2.根据权利要求1所述的锥体球形刷抛光装置，其特征在于，所述支撑杆总长度为20mm~1500mm；所述锥体球形刷外径为φ3mm~φ600mm，长度为60~150mm。

3.根据权利要求1或2所述的锥体球形刷抛光装置，其特征在于，所述磨料球由磨粒、钾长石、精萘以及糊精烧结制成；所述磨粒为碳化硅、氮化硼、金刚石或刚玉；所述磨料球的球径为φ1.8mm~φ30mm，所述磨料球用烧结材料的粒度为10μm~300μm。

4.根据权利要求1所述的锥体球形刷抛光装置，其特征在于，所述磨料球呈盘旋状设置于所述尼龙丝上；所述磨料球盘旋方向与所述钢丝盘旋方向相同。

5.根据权利要求1所述的锥体球形刷抛光装置，其特征在于，所述变径管为锥圆形管、锥台形管、文氏管或交叉锥形管；所述锥圆形管、所述锥台形管、所述文氏管或所述交叉锥形管上设有管孔；所述锥体球形刷的外径比所述管孔的外径大10%至15%。

6.根据权利要求1所述的锥体球形刷抛光装置，其特征在于，还包括有钻头；所述支撑杆一端固定于所述钻头上，以带动所述尼龙丝转动；所述转动方向与所述钢丝盘旋方向一致。

7.一种锥体球形刷抛光方法，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的锥体球形刷抛光装置；还包括以下步骤：S1：将锥体球形刷固定在机床的钻头上；S2：使用轻质润滑油涂抹在变径管内壁或变径孔内壁；S3：将所述变径管或所述变径孔套入所述锥体球形刷外；或，将所述锥体球形刷伸入所述变径管或所述变径孔内；S4：启动机床，以使所述钻头带动所述锥体球形刷转动；通过移动所述使锥体球形刷对所述变径管或所述变径孔进行抛光。

8.根据权利要求7所述的锥体球形刷抛光方法，其特征在于，在启动机床前，根据变径管或变径孔材料和光洁度，控制钻头转速为40~100rpm之间。

9.根据权利要求7或8所述的锥体球形刷抛光方法，其特征在于，在步骤S4中，移动所述使锥体球形刷的速度控制在100~400mm/s；往复移动次数控制在8~10次。