CN111070073A - 一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，包括抛光模块、基座模块、高压气体注入模块、磨粒流循环模块和控制系统，抛光模块安装在基座模块上的磨粒流加工池内，高压气体注入模块的气体出口位于磨粒流加工池的底部，高压气体注入模块产生的高压气体经过气体出口注入磨粒流加工池内，对磨粒进行气吹式搅拌；磨粒流循环模块的循环磨粒流出口与加工池入口连接，磨粒流循环模块的循环磨粒流入口与加工池出口连接；本发明涉及的螺旋式空化抛光工具可以对螺旋式抛光工具一端的螺旋结构的牙型、螺距等参数进行水力结构设计，通过螺旋式抛光工具的连续自转，可实现磨粒流对管形零件内圆柱面抛光时的全域范围空化增强。

Description

一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统
技术领域
本发明涉及超精密抛光加工技术领域，更具体的说，尤其涉及一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统。
背景技术
在航空航天、生物工程、电子信息等领域的一些特殊应用场合，需要一类圆柱面的管形工件，其横截面为圆形，在使用过程中需要内圆柱面具有较高的表面粗糙度，且不能有加工变质层和亚表面损伤。流体抛光方法采用柔性极好的流体作为磨粒驱动介质，可有效避免由于磨粒受力不均导致的亚表面损伤，广泛应用于各类零件的抛光中。但是，由于柔性流体驱动力较弱，使得流体抛光方法抛光效率较低，特别是针对经过表面强化处理的金属圆管类零件。
在流体抛光中引入空化效应，可有效提升流体抛光效率。空化效应是指当液体高速流经微距缝隙或受到外界声波、激光等物理作用后，液体局部压力低于饱和蒸汽压，在该区域出现的空泡形成、发展、溃灭的过程。在流体抛光中，借助空泡群溃灭产生的能量，可显著增强磨粒对工件表面的冲蚀动能，进而提高流体抛光效率。
由于空化增强方法无污染、能量高等优点，使得该方法成为提高流体抛光效率的主要方法之一。比如专利号为CN201710977225.6的发明专利提出了一种基于空化效应的气液固三相磨粒流平面抛光系统，该发明通过在抛光工具上设计环形窄缝流道，实现环形区域的空化均匀性。但是，该方法只适用于大平面或曲率变换缓和的大曲面类工件抛光，无法适应管形工件的内圆柱面。专利号为CN201910362390.X的发明专利提出了一种超声空化辅助射流抛光系统及抛光方法，该发明结合超声波和声透镜的方式，产生聚点空化，有效提高射流抛光效率。但是，相比于水力结构产生空化，该发明采用的声波振动方式，其成本较高，同时，该发明提出的方法和装置并不适用于管形零件的内表面抛光。因此，研发一种适用于管形零件内表面空化增强磨粒流抛光系统，是一件非常有实际意义的工作。
发明内容
本发明的目的在于解决现有空化增强流体抛光方法难以适应管型零件内圆柱面的超精密抛光问题，提出了一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，能够适应管型零件内圆柱面的超精密抛光。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，用于对带有内圆柱面的待加工工件的内圆柱面进行加工，包括抛光模块、基座模块、高压气体注入模块、磨粒流循环模块和控制系统，所述抛光模块安装在所述基座模块上的磨粒流加工池内，所述高压气体注入模块的气体出口位于所述磨粒流加工池的底部，高压气体注入模块产生的高压气体经过气体出口注入磨粒流加工池内，对磨粒流加工池底部沉积的磨粒进行气吹式搅拌；所述磨粒流循环模块的循环磨粒流出口与磨粒流加工池的加工池入口连接，所述磨粒流循环模块的循环磨粒流入口与所述磨粒流加工池的加工池出口连接，在磨粒流循环模块的作用下，所述磨粒流加工池内部的磨粒流持续循环运动；所述控制系统与高压气体注入模块、磨粒流循环模块、抛光模块电连接并控制高压气体注入模块、磨粒流循环模块、抛光模块的工作；
所述抛光模块包括快拆夹具、一号转拇指型夹紧器、螺旋式抛光工具、陶瓷轴承座和从动带轮，所述快拆夹具包括固定在磨粒流加工池底部的固定底座和活动上座，活动上座和固定底座之间通过四个一号转拇指型夹紧器进行固定，所述活动上座和固定底座之间设置有与待加工工件外壁相贴合的安装槽，待加工工件固定在快拆夹具的活动上座和固定底座之间，待加工工件安装时待加工工件的内圆柱面水平设置；所述螺旋式抛光工具的一端设置有矩形螺纹，螺旋式抛光工具的另一端为轴端，螺旋式抛光工具的轴端通过两个陶瓷轴承座支撑在磨粒流加工池的底部，螺旋式抛光工具的矩形螺纹端伸入待加工工件的内圆柱面内，螺旋式抛光工具的矩形螺纹的牙顶和待加工工件的内圆柱面的内壁之间留有间隙，从动带轮固定在螺旋式抛光工具的轴端；
所述基座模块包括磨粒流加工池、二号转拇指型夹紧器、固定法兰、导向柔管、主动带轮、同步带和伺服电机，抛光模块安装在磨粒流加工池内，磨粒流加工池内盛有覆没整个抛光模块的磨粒流；所述固定法兰设置在快拆夹具的一侧，固定法兰的轴心线与待加工工件的内圆柱面的轴心线位于同一条直线上，固定法兰的一侧面贴合快拆夹具一个侧面且固定法兰的圆孔与待加工工件的内圆柱面的一端相连通，所述磨粒流加工池的加工池入口连接导向柔管的一端，导向柔管的另一端固定在固定法兰上且穿过固定法兰连通到待加工工件的内圆柱面的一端，固定法兰之间通过二号转拇指型夹紧器连接在磨粒流加工池的底部；所述伺服电机通过电机座固定在基座模块上，伺服电机的活动端连接主动带轮，所述主动带轮和从动带轮之间通过同步带连接；
所述伺服电机运动时通过主动带轮、同步带和从动带轮组成的同步带机构带动螺旋式抛光工具转动，所述磨粒流循环模块的循环磨粒流出口流出的磨粒流经过磨粒流加工池的加工池入口、导向柔管和固定法兰后流入待加工工件的内圆柱面内并对内圆柱面进行抛光，磨粒流经过动螺旋式抛光工具的矩形螺纹的牙顶和待加工工件的内圆柱面的内壁之间留有的间隙时产生空化效应，空化效应产生的动能对待加工工件的内圆柱面进行进一步抛光加工。
进一步的，所述磨粒流循环模块包括自吸泵、磨粒流管路、伺服阀、磨粒流流量计和磨粒流压力表，所述自吸泵的出口和磨粒流加工池的加工池入口之间通过磨粒流管路连接，且在连接所述自吸泵的出口和磨粒流加工池的加工池入口的磨粒流管路上依次设置有伺服阀、磨粒流流量计和磨粒流压力表；所述磨粒流加工池的加工池出口和自吸泵的入口之间通过另一根磨粒流管路连接。
进一步的，所述高压气体注入模块包括高压气泵、高压气管、电气比例阀、气体开关、气压表、单向阀、平头型空气喷嘴，所述高压气管的一端连接高压气泵的出气端，高压气管的另一端连接平头型空气喷嘴，按照高压气体的流动方向，高压气管上依次设置有电气比例阀、气体开关、压力表和单向阀，高压气泵产生的高压气体在高压气管中依次经过电气比例阀、气体开关、压力表和单向阀后进去平头型空气喷嘴中，所述平头型空气喷嘴水平安装在所述磨粒流加工池的底部。
进一步的，所述高压气管的出口端通过三通阀分成两条管路，高压气管的出口端的两条管路上分别连接一个平头型空气喷嘴。两个平头型空气喷嘴对称设置在待加工工件的内圆柱面轴心线的左右两侧的磨粒流加工池底部。
进一步的，所述磨粒流加工池的加工池出口设置在磨粒流加工池的一侧侧面上，加工池出口设置有沿同一水平面等高分布的四个，磨粒流加工池的四个加工池出口通过四根分支管路汇流到连接自吸泵的入口的磨粒流管路中。
进一步的，所述一号转拇指型夹紧器和二号转拇指型夹紧器均采用带凸轮结构的转拇指型夹紧器。
进一步的，所述磨粒流循环模块的自吸泵、伺服阀、磨粒流流量计和磨粒流压力表均与控制系统电连接，控制系统监控磨粒流流量计和磨粒流压力表的读数，并根据磨粒流流量计和磨粒流压力表监控到的磨粒流流量和磨粒流压力对自吸泵和伺服阀进行反馈控制，实现对磨粒流的流速进行控制。
进一步的，所述高压气体注入模块的高压气泵、电气比例阀和气压表均与控制系统电连接，气压表的读数直接传输到控制系统中，控制系统通过控制高压气泵的开启、电气比例阀的开关比例控制来对高压气体的通入量和通入速率进行控制。
进一步的，所述伺服电机与控制系统电连接，控制系统通过控制伺服电机的转速来控制螺旋式抛光工具的转速，进而控制抛光效率。
进一步的，所述螺旋式抛光工具设置有不同牙型、不同螺距和不同最大对外径的多个，根据待加工工件的内圆柱面的尺寸选择不同型号的螺旋式抛光工具安装在抛光模块中，实现对不同待加工工件的不同尺寸内圆柱面的加工。
本发明的有益效果在于：
1、本发明涉及的螺旋式空化抛光工具可以对螺旋式抛光工具一端的螺旋结构的牙型、螺距等参数进行水力结构设计，通过螺旋式抛光工具的连续自转，可实现磨粒流对管形零件内圆柱面抛光时的全域范围空化增强。
2、本发明采用一号转拇指型夹紧器对装夹待加工工件的快拆夹具进行快拆式设计，可以实现待加工工件的快速上下料。
3、本发明采用二号转拇指型夹紧器的涉及方便导向柔管快速安装在固定法兰上，能够实现待加工工件的快速上下料后导向柔管的快速定位安装。
4、本发明采用高精度的伺服电机、电气比例阀和伺服阀，可对螺旋式抛光工具的转速、磨粒流流速、高压气体气压等工艺参数进行精确控制，实现了空化抛光过程的精确控制。
5、本发明采用循环式磨粒流对待加工工件进行反复抛光，并通过高压气流对磨粒流加工池内的淤积磨粒进行持续搅拌，可有效提高磨粒利用效率，减少污水排放，实现清洁加工，绿色环保。
6、本发明的平头型空气喷嘴设置有两个，对称分布在待加工工件的内圆柱面轴心线的两侧，能够对磨粒流加工池底部淤积的磨粒进行更匀称的搅拌，提高磨粒的循环效率。
7、本发明通过伺服电机和同步带机构对螺旋形抛光工具进行驱动，能实现螺旋形抛光工具的转速精确控制，提高空化抛光加工的稳定性。
附图说明
图1是本发明一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统的整体结构示意图。
图2是本发明抛光模块的剖视图。
图3是本发明抛光模块的俯视图。
图4是本发明基座模块的结构示意图。
图5是本发明基座模块中A角度的局部视图。
图6是本发明高压气体注入模块的整体结构示意图。
图7是本发明高压气体注入模块中B角度的部分结构俯视视图。
图8是本发明磨粒流循环模块的整体结构示意图。
图9是本发明磨粒流循环模块中C角度的部分结构俯视视图。
图10是本发明一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统的抛光原理示意图。
图中，01-抛光模块、02-基座模块、03-高压气体注入模块、04-磨粒流循环模块、05-控制系统，0101-待加工工件、0102-快拆夹具、0103-一号转拇指型夹紧器、0104-螺旋式抛光工具、0105-陶瓷轴承座、0106-从动带轮、0201-磨粒流加工池，0202-导向柔管、0203-固定法兰、0204-二号转拇指型夹紧器、0205-主动带轮、0206-伺服电机、0207-电机座、0208-加工池入口、0209-加工池出口、0301-高压气泵、0302-高压气管、0303-电气比例阀、0304-气体开关、0305-气压表、0306-单向阀、0307-平头型空气喷嘴、0401-自吸泵、0402-磨粒流管路、0403-伺服阀、0404-磨粒流流量计、0405-磨粒流压力表、0406-循环磨粒流出口、0407-循环磨粒流入口、0408-微距缝隙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1～10所示，一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，用于对带有内圆柱面的待加工工件0101的内圆柱面进行加工，其特征在于：包括抛光模块01、基座模块02、高压气体注入模块03、磨粒流循环模块04和控制系统05，所述抛光模块01安装在所述基座模块02上的磨粒流加工池0201内，所述高压气体注入模块03的气体出口位于所述磨粒流加工池0201的底部，高压气体注入模块03产生的高压气体经过气体出口注入磨粒流加工池0201内，对磨粒流加工池0201底部沉积的磨粒进行气吹式搅拌；所述磨粒流循环模块04的循环磨粒流出口0406与磨粒流加工池0201的加工池入口0208连接，所述磨粒流循环模块04的循环磨粒流入口0407与所述磨粒流加工池0201的加工池出口0209连接，在磨粒流循环模块04的作用下，所述磨粒流加工池0201内部的磨粒流持续循环运动；所述控制系统05与高压气体注入模块03、磨粒流循环模块04、抛光模块01电连接并控制高压气体注入模块03、磨粒流循环模块04、抛光模块01的工作。
所述抛光模块01包括快拆夹具0102、一号转拇指型夹紧器0103、螺旋式抛光工具0104、陶瓷轴承座0105和从动带轮0106，所述快拆夹具0102包括固定在磨粒流加工池0201底部的固定底座和活动上座，活动上座和固定底座之间通过四个一号转拇指型夹紧器0103进行固定，所述活动上座和固定底座之间设置有与待加工工件0101外壁相贴合的安装槽，待加工工件0101固定在快拆夹具0102的活动上座和固定底座之间，待加工工件0101安装时待加工工件0101的内圆柱面水平设置；所述螺旋式抛光工具0104的一端设置有矩形螺纹，螺旋式抛光工具0104的另一端为轴端，螺旋式抛光工具0104的轴端通过两个陶瓷轴承座0105支撑在磨粒流加工池0201的底部，螺旋式抛光工具0104的矩形螺纹端伸入待加工工件0101的内圆柱面内，螺旋式抛光工具0104的矩形螺纹的牙顶和待加工工件0101的内圆柱面的内壁之间留有间隙，从动带轮0106固定在螺旋式抛光工具0104的轴端。
所述基座模块02包括磨粒流加工池0201、二号转拇指型夹紧器0204、固定法兰0203、导向柔管0202、主动带轮0205、同步带和伺服电机0206，抛光模块01安装在磨粒流加工池0201内，磨粒流加工池0201内盛有覆没整个抛光模块01的磨粒流；所述固定法兰0203设置在快拆夹具0102的一侧，固定法兰0203的轴心线与待加工工件0101的内圆柱面的轴心线位于同一条直线上，固定法兰0203的一侧面贴合快拆夹具0102一个侧面且固定法兰0203的圆孔与待加工工件0101的内圆柱面的一端相连通，所述磨粒流加工池0201的加工池入口0208连接导向柔管0202的一端，导向柔管0202的另一端固定在固定法兰0203上且穿过固定法兰0203连通到待加工工件的内圆柱面的一端，固定法兰0203之间通过二号转拇指型夹紧器0204连接在磨粒流加工池0201的底部；所述伺服电机0206通过电机座0207固定在基座模块02上，伺服电机0206的活动端连接主动带轮0205，所述主动带轮0205和从动带轮0106之间通过同步带连接。
所述伺服电机0206运动时通过主动带轮0205、同步带和从动带轮0106组成的同步带机构带动螺旋式抛光工具0104转动，所述磨粒流循环模块04的循环磨粒流出口0406流出的磨粒流经过磨粒流加工池0201的加工池入口0208、导向柔管0202和固定法兰0203后流入待加工工件0101的内圆柱面内并对内圆柱面进行抛光，磨粒流经过螺旋式抛光工具0104的矩形螺纹的牙顶和待加工工件0101的内圆柱面的内壁之间留有的间隙时产生空化效应，空化效应产生的动能对待加工工件0101的内圆柱面进行进一步抛光加工。
所述磨粒流循环模块04包括自吸泵0401、磨粒流管路0402、伺服阀0403、磨粒流流量计0404和磨粒流压力表0405，所述自吸泵0401的出口和磨粒流加工池0201的加工池入口0208之间通过磨粒流管路0402连接，且在连接所述自吸泵0401的出口和磨粒流加工池0201的加工池入口0208的磨粒流管路0402上依次设置有伺服阀0403、磨粒流流量计0404和磨粒流压力表0405；所述磨粒流加工池0201的加工池出口0209和自吸泵0401的入口之间通过另一根磨粒流管路0402连接。
所述高压气体注入模块03包括高压气泵0301、高压气管0302、电气比例阀0303、气体开关0304、气压表0305、单向阀0306、平头型空气喷嘴0307，所述高压气管0302的一端连接高压气泵0301的出气端，高压气管0302的另一端连接平头型空气喷嘴0307，按照高压气体的流动方向，高压气管0302上依次设置有电气比例阀0303、气体开关0304、压力表和单向阀0306，高压气泵0301产生的高压气体在高压气管0302中依次经过电气比例阀0303、气体开关0304、压力表和单向阀0306后进去平头型空气喷嘴0307中，所述平头型空气喷嘴0307水平安装在所述磨粒流加工池0201的底部。
所述高压气管0302的出口端通过三通阀分成两条管路，高压气管0302的出口端的两条管路上分别连接一个平头型空气喷嘴0307。
所述磨粒流加工池0201的加工池出口0209设置在磨粒流加工池0201的一侧侧面上，加工池出口0209设置有沿同一水平面等高分布的四个，磨粒流加工池0201的四个加工池出口0209通过四根分支管路汇流到连接自吸泵0401的入口的磨粒流管路0402中。在本发明中，所述磨粒流加工池0201的磨粒流入口位于磨粒流加工池0201左端侧壁中部偏上方位置，入口数量为一；所述磨粒流加工池0201的磨粒流出口位于磨粒流加工池0201右端侧壁下方位置，沿所述磨粒流加工池0201的截面方向布置有4个出口。
所述磨粒流循环模块04的自吸泵0401、伺服阀0403、磨粒流流量计0404和磨粒流压力表0405均与控制系统05电连接，控制系统05监控磨粒流流量计0404和磨粒流压力表0405的读数，并根据磨粒流流量计0404和磨粒流压力表0405监控到的磨粒流流量和磨粒流压力对自吸泵0401和伺服阀0403进行反馈控制，实现对磨粒流的流速进行控制。
所述高压气体注入模块03的高压气泵0301、电气比例阀0303和气压表0305均与控制系统05电连接，气压表0305的读数直接传输到控制系统中，控制系统05通过控制高压气泵0301的开启、电气比例阀0303的开关比例控制来对高压气体的通入量和通入速率进行控制。
所述伺服电机0206与控制系统05电连接，控制系统05通过控制伺服电机0206的转速来控制螺旋式抛光工具0104的转速，进而控制抛光效率。
所述螺旋式抛光工具0104设置有不同牙型、不同螺距和不同最大对外径的多个，根据待加工工件0101的内圆柱面的尺寸选择不同型号的螺旋式抛光工具0104安装在抛光模块01中，实现对不同待加工工件0101的不同尺寸内圆柱面的加工。
在本发明中，所述螺旋式抛光工具0104的螺旋部分嵌套于待加工工件0101的内圆柱面中，螺旋式抛光工具0104的牙顶和待加工工件0101内圆柱面形成有一定平行距离的微距缝隙；螺旋部分的牙宽、螺距以及螺旋结构的牙顶到所述待加工工件0101内圆柱面的距离需要结合磨粒流流速、液固两相磨粒流的空化阈值进行流体动力学计算确定，保证在每一个螺旋牙型结构处均能稳定产生水力空化。
在本发明中，所述一号转拇指型夹紧器0103和二号转拇指型夹紧器0204采用凸轮结构设计，通过手动旋转即可实现联接结构的快速拆装。
在本发明中，所述导向柔管0202具有较好的柔性，转动二号转拇指型夹紧器0204后，导向柔管0202可沿轴向缩短，再转动一号转拇指型夹紧器0103后，可对夹具进行快速拆装，最终实现待加工工件0101的快速安装和拆卸。
在本发明中，所述磨粒流为低粘性液-固两相流体，在自吸泵0401的驱动下，能够在待加工工件0101的内圆柱面发展为充分湍流流动。
抛光开始时，首先往磨粒流加工池0201内注入磨粒流，直至没过整个抛光装置01；磨粒流在外置自吸泵0401的驱动下，在磨粒流加工池0201内形成循环磨粒流；磨粒流持续经过导向柔管0202注入到待加工工件0101的内圆柱面中，形成高速流动，对内圆柱面产生抛光作用；磨粒流通过牙顶和待加工工件0101内圆柱面形成的微距缝隙0408时，根据伯努利原理，流体局部压力减小，进而在微距缝隙0408中产生空化效应，借助空化效应产生的能量，有效提升磨粒流抛光效率；螺旋式抛光工具0104始终以一定转速自转，实现对待加工工件0101内圆柱面全域范围的空化增强；在抛光过程中，外置的高压气泵0301通过平头型空气喷嘴0307持续向磨粒流加工池0201底面注入高速气流，有效防止底层磨粒淤积。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (10)

1.一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，用于对带有内圆柱面的待加工工件(0101)的内圆柱面进行加工，其特征在于：包括抛光模块(01)、基座模块(02)、高压气体注入模块(03)、磨粒流循环模块(04)和控制系统(05)，所述抛光模块(01)安装在所述基座模块(02)上的磨粒流加工池(0201)内，所述高压气体注入模块(03)的气体出口位于所述磨粒流加工池(0201)的底部，高压气体注入模块(03)产生的高压气体经过气体出口注入磨粒流加工池(0201)内，对磨粒流加工池(0201)底部沉积的磨粒进行气吹式搅拌；所述磨粒流循环模块(04)的循环磨粒流出口(0406)与磨粒流加工池(0201)的加工池入口(0208)连接，所述磨粒流循环模块(04)的循环磨粒流入口(0407)与所述磨粒流加工池(0201)的加工池出口(0209)连接，在磨粒流循环模块(04)的作用下，所述磨粒流加工池(0201)内部的磨粒流持续循环运动；所述控制系统(05)与高压气体注入模块(03)、磨粒流循环模块(04)、抛光模块(01)电连接并控制高压气体注入模块(03)、磨粒流循环模块(04)、抛光模块(01)的工作；
所述抛光模块(01)包括快拆夹具(0102)、一号转拇指型夹紧器(0103)、螺旋式抛光工具(0104)、陶瓷轴承座(0105)和从动带轮(0106)，所述快拆夹具(0102)包括固定在磨粒流加工池(0201)底部的固定底座和活动上座，活动上座和固定底座之间通过四个一号转拇指型夹紧器(0103)进行固定，所述活动上座和固定底座之间设置有与待加工工件(0101)外壁相贴合的安装槽，待加工工件(0101)固定在快拆夹具(0102)的活动上座和固定底座之间，待加工工件(0101)安装时待加工工件(0101)的内圆柱面水平设置；所述螺旋式抛光工具(0104)的一端设置有矩形螺纹，螺旋式抛光工具(0104)的另一端为轴端，螺旋式抛光工具(0104)的轴端通过两个陶瓷轴承座(0105)支撑在磨粒流加工池(0201)的底部，螺旋式抛光工具(0104)的矩形螺纹端伸入待加工工件(0101)的内圆柱面内，螺旋式抛光工具(0104)的矩形螺纹的牙顶和待加工工件(0101)的内圆柱面的内壁之间留有间隙，从动带轮(0106)固定在螺旋式抛光工具(0104)的轴端；
所述基座模块(02)包括磨粒流加工池(0201)、二号转拇指型夹紧器(0204)、固定法兰(0203)、导向柔管(0202)、主动带轮(0205)、同步带和伺服电机(0206)，抛光模块(01)安装在磨粒流加工池(0201)内，磨粒流加工池(0201)内盛有覆没整个抛光模块(01)的磨粒流；所述固定法兰(0203)设置在快拆夹具(0102)的一侧，固定法兰(0203)的轴心线与待加工工件(0101)的的内圆柱面的轴心线位于同一条直线上，固定法兰(0203)的一侧面贴合快拆夹具(0102)一个侧面且固定法兰(0203)的圆孔与待加工工件(0101)的内圆柱面的一端相连通，所述磨粒流加工池(0201)的加工池入口(0208)连接导向柔管(0202)的一端，导向柔管(0202)的另一端固定在固定法兰(0203)上且穿过固定法兰(0203)连通到待加工工件的内圆柱面的一端，固定法兰(0203)之间通过二号转拇指型夹紧器(0204)连接在磨粒流加工池(0201)的底部；所述伺服电机(0206)通过电机座(0207)固定在基座模块(02)上，伺服电机(0206)的活动端连接主动带轮(0205)，所述主动带轮(0205)和从动带轮(0106)之间通过同步带连接；
所述伺服电机(0206)运动时通过主动带轮(0205)、同步带和从动带轮(0106)组成的同步带机构带动螺旋式抛光工具(0104)转动，所述磨粒流循环模块(04)的循环磨粒流出口(0406)流出的磨粒流经过磨粒流加工池(0201)的加工池入口(0208)、导向柔管(0202)和固定法兰(0203)后流入待加工工件(0101)的内圆柱面内并对内圆柱面进行抛光，磨粒流经过动螺旋式抛光工具(0104)的矩形螺纹的牙顶和待加工工件(0101)的内圆柱面的内壁之间留有的间隙时产生空化效应，空化效应产生的动能对待加工工件(0101)的内圆柱面进行进一步抛光加工。
2.根据权利要求1所述的一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，其特征在于：所述磨粒流循环模块(04)包括自吸泵(0401)、磨粒流管路(0402)、伺服阀(0403)、磨粒流流量计(0404)和磨粒流压力表(0405)，所述自吸泵(0401)的出口和磨粒流加工池(0201)的加工池入口(0208)之间通过磨粒流管路(0402)连接，且在连接所述自吸泵(0401)的出口和磨粒流加工池(0201)的加工池入口(0208)的磨粒流管路(0402)上依次设置有伺服阀(0403)、磨粒流流量计(0404)和磨粒流压力表(0405)；所述磨粒流加工池(0201)的加工池出口(0209)和自吸泵(0401)的入口之间通过另一根磨粒流管路(0402)连接。
3.根据权利要求1所述的一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，其特征在于：所述高压气体注入模块(03)包括高压气泵(0301)、高压气管(0302)、电气比例阀(0303)、气体开关(0304)、气压表(0305)、单向阀(0306)、平头型空气喷嘴(0307)，所述高压气管(0302)的一端连接高压气泵(0301)的出气端，高压气管(0302)的另一端连接平头型空气喷嘴(0307)，按照高压气体的流动方向，高压气管(0302)上依次设置有电气比例阀(0303)、气体开关(0304)、压力表和单向阀(0306)，高压气泵(0301)产生的高压气体在高压气管(0302)中依次经过电气比例阀(0303)、气体开关(0304)、压力表和单向阀(0306)后进去平头型空气喷嘴(0307)中，所述平头型空气喷嘴(0307)水平安装在所述磨粒流加工池(0201)的底部。
4.根据权利要求3所述的一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，其特征在于：所述高压气管(0302)的出口端通过三通阀分成两条管路，高压气管(0302)的出口端的两条管路上分别连接一个平头型空气喷嘴(0307)。
5.根据权利要求2所述的一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，其特征在于：所述磨粒流加工池(0201)的加工池出口(0209)设置在磨粒流加工池(0201)的一侧侧面上，加工池出口(0209)设置有沿同一水平面等高分布的四个，磨粒流加工池(0201)的四个加工池出口(0209)通过四根分支管路汇流到连接自吸泵(0401)的入口的磨粒流管路(0402)中。
6.根据权利要求1所述的一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，其特征在于：所述一号转拇指型夹紧器(0103)和二号转拇指型夹紧器(0204)均采用带凸轮结构的转拇指型夹紧器。
7.根据权利要求2所述的一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，其特征在于：所述磨粒流循环模块(04)的自吸泵(0401)、伺服阀(0403)、磨粒流流量计(0404)和磨粒流压力表(0405)均与控制系统(05)电连接，控制系统(05)监控磨粒流流量计(0404)和磨粒流压力表(0405)的读数，并根据磨粒流流量计(0404)和磨粒流压力表(0405)监控到的磨粒流流量和磨粒流压力对自吸泵(0401)和伺服阀(0403)进行反馈控制，实现对磨粒流的流速进行控制。
8.根据权利要求3所述的一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，其特征在于：所述高压气体注入模块(03)的高压气泵(0301)、电气比例阀(0303)和气压表(0305)均与控制系统(05)电连接，气压表(0305)的读数直接传输到控制系统中，控制系统(05)通过控制高压气泵(0301)的开启、电气比例阀(0303)的开关比例控制来对高压气体的通入量和通入速率进行控制。
9.根据权利要求1所述的一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，其特征在于：所述伺服电机(0206)与控制系统(05)电连接，控制系统(05)通过控制伺服电机(0206)的转速来控制螺旋式抛光工具(0104)的转速，进而控制抛光效率。
10.根据权利要求1所述的一种内圆柱面水力空化增强磨粒流抛光系统，其特征在于：所述螺旋式抛光工具(0104)设置有不同牙型、不同螺距和不同最大对外径的多个，根据待加工工件(0101)的内圆柱面的尺寸选择不同型号的螺旋式抛光工具(0104)安装在抛光模块(01)中，实现对不同待加工工件(0101)的不同尺寸内圆柱面的加工。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111604817A (zh) * 2020-06-01 2020-09-01 吉林大学 一种磨粒流精密光整加工方法及装置
CN111843853A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 山东大学 基于水力空化射流的内表面精加工强化系统
CN112692576A (zh) * 2020-12-20 2021-04-23 王浩权 一种铝合金型材用切割及去毛刺一体机
CN117140206A (zh) * 2023-10-24 2023-12-01 江苏全硕新成电力材料有限公司 一种用于电缆保护管的加工设备

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993023983A1 (en) * 1992-05-18 1993-12-09 Sovmestnoe Sovetsko-Germanskoe Predpriyatie 'nova' Device for processing internal surface of articles
US20060065518A1 (en) * 1997-11-10 2006-03-30 Nissin Unyu Kogyo Co., Ltd. Method and apparatus for polishing an internal surface of an aluminum extrusion hollow shape
CN104325411A (zh) * 2014-10-24 2015-02-04 浙江工业大学 螺旋式约束磨粒流加工装置
CN204221621U (zh) * 2014-10-24 2015-03-25 浙江工业大学 螺旋式约束磨粒流加工装置
CN105252405A (zh) * 2015-09-22 2016-01-20 浙江工业大学 一种内圆柱面气流辅助磨粒流抛光加工方法
CN105396719A (zh) * 2015-12-09 2016-03-16 中国海洋工程公司 一种脉冲导流空化发生器
CN105538155A (zh) * 2015-12-07 2016-05-04 河南理工大学 一种用于超声elid内圆磨削空化效应的在线监测装置
CN108326053A (zh) * 2017-12-22 2018-07-27 宁波科尼管洁净科技有限公司 管清洗设备及其清洗方法
CN109464954A (zh) * 2018-11-23 2019-03-15 太原理工大学 磁流变抛光液强混合流场分散装置和方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993023983A1 (en) * 1992-05-18 1993-12-09 Sovmestnoe Sovetsko-Germanskoe Predpriyatie 'nova' Device for processing internal surface of articles
US20060065518A1 (en) * 1997-11-10 2006-03-30 Nissin Unyu Kogyo Co., Ltd. Method and apparatus for polishing an internal surface of an aluminum extrusion hollow shape
CN104325411A (zh) * 2014-10-24 2015-02-04 浙江工业大学 螺旋式约束磨粒流加工装置
CN204221621U (zh) * 2014-10-24 2015-03-25 浙江工业大学 螺旋式约束磨粒流加工装置
CN105252405A (zh) * 2015-09-22 2016-01-20 浙江工业大学 一种内圆柱面气流辅助磨粒流抛光加工方法
CN105538155A (zh) * 2015-12-07 2016-05-04 河南理工大学 一种用于超声elid内圆磨削空化效应的在线监测装置
CN105396719A (zh) * 2015-12-09 2016-03-16 中国海洋工程公司 一种脉冲导流空化发生器
CN108326053A (zh) * 2017-12-22 2018-07-27 宁波科尼管洁净科技有限公司 管清洗设备及其清洗方法
CN109464954A (zh) * 2018-11-23 2019-03-15 太原理工大学 磁流变抛光液强混合流场分散装置和方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111604817A (zh) * 2020-06-01 2020-09-01 吉林大学 一种磨粒流精密光整加工方法及装置
CN111843853A (zh) * 2020-07-31 2020-10-30 山东大学 基于水力空化射流的内表面精加工强化系统
CN111843853B (zh) * 2020-07-31 2021-08-03 山东大学 基于水力空化射流的内表面精加工强化系统
CN112692576A (zh) * 2020-12-20 2021-04-23 王浩权 一种铝合金型材用切割及去毛刺一体机
CN117140206A (zh) * 2023-10-24 2023-12-01 江苏全硕新成电力材料有限公司 一种用于电缆保护管的加工设备
CN117140206B (zh) * 2023-10-24 2024-01-23 江苏全硕新成电力材料有限公司 一种用于电缆保护管的加工设备

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