CN110587776A - 一种3d打印陶瓷管内表面的加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种3D打印陶瓷管内表面的加工装置，包括旋转超声波装置和电动缸；所述旋转超声波装置后端连接固定有卡盘，卡盘后端面有限位结构，电动缸后端固定在电动缸支架上，有研磨装置以下端固定在电动缸的前端动力输出轴上，研磨装置的轴线垂直于电动缸的轴线，研磨装置内腔中有弹簧置于在下端，弹簧上端有微型高速电机，微型高速电机的动力输出轴上端固定聚磁磁极。本发明通过压力传感器采集信号传递给控制器，使得旋转电机带动丝杠旋转从而带动电动缸上下微调，自适应实现了在加工过程中磁力刷给工件研磨压力恒定。
Description
技术领域
本发明涉及一种3D打印陶瓷管内表面的加工装置。
背景技术
随着科学技术的高速发展，各种高硬度、高耐腐蚀性的材料被广泛的运用于航空航天领域，尤其是以陶瓷材料为最优，因为陶瓷材料具有高硬度、高耐腐蚀性、化学性能稳定以及低温超塑性等优良性能；但是由于其具有高硬度，脆性大，在加工过程中容易产生裂纹等弊端，如何加工出优质的陶瓷表面成为了一个亟待解决的难题，磁力研磨作为一种精密加工方法被广泛的运用于难以加工的零件表面抛光，所用磁极均为普通磁极；为了提高效率，通常加超声波来实现，但这些方法研磨轨迹单一，磁极对磨料吸附力度不大，研磨时磁力刷给工件表面的压力不均匀，加工效率低下且加工后表面会出现深浅划痕，加工质量不好，从而提出一种3D打印陶瓷管内表面加工的技术。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种3D打印陶瓷管内表面的加工装置，该3D打印陶瓷管内表面的加工装置结构简单、研磨轨迹交叉且压力恒定，能有效提高3D打印陶瓷管内表面加工质量和加工效率。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种3D打印陶瓷管内表面的加工装置，包括旋转超声波装置和电动缸；所述旋转超声波装置后端连接固定有卡盘，卡盘后端面有限位结构，电动缸后端固定在电动缸支架上，有研磨装置以下端固定在电动缸的前端动力输出轴上，研磨装置的轴线垂直于电动缸的轴线，研磨装置内腔中有弹簧置于在下端，弹簧上端有微型高速电机，微型高速电机的动力输出轴上端固定聚磁磁极。
所述电动缸支架滑动固定在立柱和丝杠上并啮合于丝杠，立柱和丝杠垂直并列固定，立柱上固定有旋转电机，旋转电机带动丝杠旋转，旋转电机由安装在立柱上的控制器连接控制。
所述研磨装置由中空圆筒状的套筒组成，在套筒内腔端面和弹簧端部之间有压力传感器，套筒的上端面有挡板对微型高速电机限位。
所述聚磁磁极上安装固定有磁力刷。
在所述卡盘和电动缸之间的位置有水槽置于底部。
有管道连至水槽内，管道上接有液压泵。
所述管道接至水槽的管道端部有滤网。
所述聚磁磁极的上端面有十字槽，十字槽截面为Y型开口。
本发明的有益效果在于：通过压力传感器采集信号传递给控制器，使得旋转电机带动丝杠旋转从而带动电动缸上下微调，自适应实现了在加工过程中磁力刷给工件研磨压力恒定；运动轨迹主要是由旋转超声波装置提供的轴向旋转与轴向高频振动、微型高效电机提供的径向旋转组成，研磨装置的轴向进给运动主要是由电动缸提供；所述各旋转速度、振动频率自主可控；实现了研磨轨迹交错更为细密，研磨后表面更为均匀细致；采用了十字槽Y型开口聚磁磁极，能更加有效地将磁性磨料吸附在聚磁磁极上，形成了更具有刚性的磁力刷；电动缸轴线与卡盘轴线可不同轴线，降低了安装精度，且电动缸带动研磨装置上下移动，可适应不同型号的工件。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中研磨装置的结构示意图；
图3是图1中聚磁磁极的十字槽截面结构示意图；
图4是3D打印陶瓷管加工前表面粗糙度图；
图5是常规磁力研磨对3D打印陶瓷管加工后的表面粗糙度图；
图6是本发明对3D打印陶瓷管加工后表面粗糙度图。
图中：1-旋转超声波装置，2-卡盘，3-研磨装置，4-电动缸，5-电动缸支架，6-控制器，7-立柱，8-旋转电机，9-丝杠，10-液压泵，11-滤网，12-管道，13-水槽，14-磁力刷，15-聚磁磁极，16-套筒，17-微型高速电机，18-弹簧，19-压力传感器，20-挡板。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图3所示的一种3D打印陶瓷管内表面的加工装置，包括卡盘2、电动缸4、电动缸支架5、立柱7、丝杠9、旋转电机8、压力传感器19、控制器6、液压泵10、水槽13、旋转超声波装置1、弹簧18、聚磁磁极15、微型高速电机17。
卡盘2连接在旋转超声波装置1上，压力传感器19、微型高速电机17、弹簧18、聚磁磁极15共同组成研磨装置3，研磨装置3与电动缸4以及电动缸支架5依次连接，电动缸支架5装配在立柱7上并与丝杠9螺纹连接，旋转电机8固定在立柱7上，并分别与丝杠9、控制器6连接；水槽13置于工件下方，液压泵10和水槽13通过管道12连接，在管道12下端设有滤网11，研磨液通过液压泵10从水槽13中抽取；陶瓷管夹持在卡盘2上，通过旋转超声波装置1提供一个轴向转动和轴向高频振动，磁性磨料通过聚磁磁极15吸附形成强力磁力刷14，并通过微型高速电机17提供一个径向转动，电动缸4提供一个轴向进给；磁性磨料与陶瓷工件内表面形成复杂交叉运动轨迹，实现高效精密加工；在加工过程中通过压力传感器19反馈磁性磨料与陶瓷工件内表面接触压力信号给控制器6，控制旋转电机8带动丝杠9旋转从而带动电动缸4上下微调，来自适应控制研磨压力均匀恒定，从而自适应高效完成陶瓷管内表面超精密加工。
聚磁磁极为十字槽Y型开口聚磁磁极，能使得形成的磁力刷更具有锐性。研磨装置置于电动缸前端，包括微型高速电机、压缩弹簧、挡板、套筒、聚磁磁极、压力传感器。套筒内壁光洁，压力传感器、压缩弹簧、微型高速电机从下到上依次放置于套筒内，微型电机上端设有挡板，聚磁磁极置于挡板上端与微型高速电机轴连接。
电动缸安装在电动缸支架上，电动缸支架装配在立柱上并与丝杠螺纹连接，旋转电机固定在立柱上并与丝杠连接，由旋转电机驱动丝杠，使得电动缸做上下直线运动。
加工运动轨迹主要是由旋转超声波装置提供的轴向旋转与轴向高频振动、微型高效电机提供的径向旋转组成，研磨装置的轴向进给运动主要是由电动缸提供；所述各旋转速度、振动频率自主可控。加工中的研磨压力通过压力传感器采集信号，传递给控制器，使得旋转电机带动丝杠旋转从而带动电动缸上下微调，来自适应控制研磨压力均匀恒定。
实施例1
采用上述方案，以如下步骤对3D打印陶瓷管内表面进行加工：
1)将陶瓷管夹持在卡盘上，研磨装置在电动缸的带动下以磁极距离陶瓷管内表面5mm的距离进入到陶瓷管内腔。
2)将粒径为150um～180um的粘连磁性磨料(Al2O3与Fe粘连而成)与W2.5的金刚石研磨膏混合均匀，填充至十字槽Y型开口聚磁磁极。
3)在控制器内设定研磨压力值，控制旋转电机带动丝杠旋转从而带动电动缸上下微调，使得磁力刷与陶瓷管内表面之间压力值达到预设值0.1MPa。
4)通过液压泵从水槽中抽取水基研磨液到陶瓷管内腔，同时启动旋转超声波装置及微型高速电机，旋转超声波装置通过卡盘带动陶瓷管以1000r/min的旋转速度、18KHZ的振动频率运动，微型高速电机转速为1800r/min；使得具有锐性的磁性磨料对陶瓷管内表面进行交叉研磨。同时电动缸以60mm/min的速度轴向进给。形成复杂交叉研磨轨迹。
5)通过压力传感器反馈加工中的压力信号到控制器，通过控制器控制旋转电机带动丝杠旋转从而带动电动缸上下微调，实现研磨压力0.1MPa恒定不变。在挤压划擦作用下，完成对陶瓷管内表面的研磨。
在进行上述加工前3D打印陶瓷管内表面的表面粗糙度如图4所示，进行上述加工后3D打印陶瓷管内表面的表面粗糙度如图6所示，而采用常规方法对3D打印陶瓷管内表面进行加工所得到的3D打印陶瓷管内表面的表面粗糙度如图5所示。
可见本发明在操作研磨后表面更为均匀细致。
Claims (8)
1.一种3D打印陶瓷管内表面的加工装置，包括旋转超声波装置(1)和电动缸(4)，其特征在于：所述旋转超声波装置(1)后端连接固定有卡盘(2)，卡盘(2)后端面有限位结构，电动缸(4)后端固定在电动缸支架(5)上，有研磨装置(3)以下端固定在电动缸(4)的前端动力输出轴上，研磨装置(3)的轴线垂直于电动缸(4)的轴线，研磨装置(3)内腔中有弹簧(18)置于在下端，弹簧(18)上端有微型高速电机(17)，微型高速电机(17)的动力输出轴上端固定聚磁磁极(15)。
2.如权利要求1所述的3D打印陶瓷管内表面的加工装置，其特征在于：所述电动缸支架(5)滑动固定在立柱(7)和丝杠(9)上并啮合于丝杠(9)，立柱(7)和丝杠(9)垂直并列固定，立柱(7)上固定有旋转电机(8)，旋转电机(8)带动丝杠(9)旋转，旋转电机(8)由安装在立柱(7)上的控制器(6)连接控制。
3.如权利要求1所述的3D打印陶瓷管内表面的加工装置，其特征在于：所述研磨装置(3)由中空圆筒状的套筒(16)组成，在套筒(16)内腔端面和弹簧(18)端部之间有压力传感器(19)，套筒(16)的上端面有挡板(20)对微型高速电机(17)限位。
4.如权利要求1所述的3D打印陶瓷管内表面的加工装置，其特征在于：所述聚磁磁极(15)上安装固定有磁力刷(14)。
5.如权利要求1所述的3D打印陶瓷管内表面的加工装置，其特征在于：在所述卡盘(2)和电动缸(4)之间的位置有水槽(13)置于底部。
6.如权利要求5所述的3D打印陶瓷管内表面的加工装置，其特征在于：有管道(12)连至水槽(13)内，管道(12)上接有液压泵(10)。
7.如权利要求6所述的3D打印陶瓷管内表面的加工装置，其特征在于：所述管道(12)接至水槽(13)的管道端部有滤网(11)。
8.如权利要求4所述的3D打印陶瓷管内表面的加工装置，其特征在于：所述聚磁磁极(15)的上端面有十字槽，十字槽截面为Y型开口。
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