CN111531462B - 一种管类工件流体磨料光整加工装置及其光整加工方法 - Google Patents

Abstract

一种管类工件流体磨料光整加工装置及其光整加工方法，属于零件内表面抛光技术领域，解决磨料进入工件与夹具之间的缝隙的技术问题，本装置包括机架、液压缸、推料缸和管类工件夹具，机架上表面的右侧设置有导轨，左支撑架设置于机架左侧的上方，右支撑架沿导轨作水平往复运动；下液压缸沿水平方向固定安装在右支撑架下方的机架上，管类工件装夹于所述管类工件夹具的内腔中，管类工件夹具的左右两端相对设置橡胶垫，左橡胶垫的左端安装于左挤料管中，右橡胶垫的左端安装于右挤料管中，管类工件的左端安装于左橡胶垫中，管类工件的右端安装于右橡胶垫中。本发明能够使磨料全部进入到待加工管类工件内，加工效果明显，管类工件两端不会产生端面效应。

Description

一种管类工件流体磨料光整加工装置及其光整加工方法

技术领域

本发明属于零件内表面抛光技术领域，具体涉及一种管类工件流体磨料光整加工装置及其光整加工方法。

背景技术

随着制造业的发展和社会需求的多样化，对产品高质量光滑表面的需求愈加广泛，对零部件光整加工的效果要求越来越高。大量的圆管类零件如航空发动机输油管等细圆管类零件内表面在特定的使用场合都对低粗糙度光滑表面有较高的光整加工需求，特别是要求将粗糙度值降低到Ra0.1以下。电解和化学等抛光方法虽然可以达到较低的表面粗糙度，但环境污染严重等问题使其难以大规模使用，所以急需研究开发新的抛光工艺来达到对零部件光整加工低粗糙度、高质量表面的要求。

磨料流加工作为一种新的超精密加工方法，对内壁加工有独特的优点，可以适应不同形状的工件，不会对环境造成污染，而且加工效果好，粗糙度可降低到Ra0.1以下。管材类工件的加工为了提高加工效率，可以用专用夹具将多根工件成组加工。而在加工多根管材类工件过程中，推料缸与工件夹具之间的衔接部分会导致部分磨料进入工件与夹具之间的缝隙，对工件外壁造成破坏，不能达到加工要求，导致加工失败。

现有技术中，在申请号为201811322793.3的专利中给出了一种圆管内壁超声振动辅助磨料流精密光整加工方法，沿圆周方向上施加超声振动，磨料加工过程中形成波浪形轨迹，大量相互交织的波浪形划痕在工件内壁形成光滑的表面，但在加工过程中，超声振动会使得工件夹具在密封性能上有所降低，产生磨料泄露；专利201910042286.2给出了一种椭圆振动复合静压磨料流的圆管内壁精密光整加工装置，该装置在轴向和圆周方向上施加超声振动，提高加工效率，表面精度较高，但是工件加工过程中可能在工件与夹具之间出现磨料泄露，影响加工效果。

发明内容

为了克服现有技术的不足，解决如何保证磨料不进入工件与夹具之间的缝隙内，还可以将多个工件成组加工，解决夹具密封性问题，本发明提供一种管类工件流体磨料光整加工装置及其光整加工方法。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种管类工件流体磨料光整加工装置，它包括机架、液压缸、推料缸和管类工件夹具，液压缸包括左液压缸、右液压缸和下液压缸，推料缸包括左推料缸和右推料缸，其中：

所述机架上表面的右侧设置有导轨，左支撑架设置于机架左侧的上方，右支撑架设置于导轨的上方，右支撑架沿导轨作水平往复运动；

所述左推料缸沿水平方向固定安装在左支撑架上，左液压缸设置于左推料缸的左侧，左液压缸的活塞杆由左推料缸的左端伸入左推料缸中，左液压缸的活塞杆上安装有左推料活塞，左推料缸的右端固定安装左挤料管，左推料缸靠近左挤料管一端的上方设置有加料筒，流体磨料由加料筒装填至左推料缸中；

所述右推料缸沿水平方向固定安装在右支撑架上，右推料缸与左推料缸同轴并相对设置，右推料缸的前侧壁和后侧壁上沿右推料缸的直径方向对称设置有第一限位轴；右支撑架上固定安装固定台，固定台上安装销轴，销轴的前后两端分别安装有拔叉，并且拔叉的中部安装在销轴上，拔叉的上端设置有与第一限位轴相配合的第一凹槽，第一限位轴安装在第一凹槽中；所述右液压缸设置于右推料缸的右侧，右液压缸的活塞杆由右推料缸的右端伸入右推料缸中，右液压缸的活塞杆上安装有右推料活塞，右推料缸的左端固定安装右挤料管；

所述下液压缸沿水平方向固定安装在右支撑架下方的机架上，下液压缸活塞杆上安装有第二限位轴，所述拔叉的下端设置有与第二限位轴相配合的第二凹槽，第二限位轴的前后两端对应安装在第二凹槽中，下液压缸驱动拔叉绕销轴作旋转运动；

待流体磨料光整加工的管类工件装夹于所述管类工件夹具的内腔中，管类工件夹具的左端设置有左橡胶垫，管类工件夹具的右端设置有右橡胶垫，左橡胶垫与右橡胶垫相对设置，左橡胶垫的左端安装于左挤料管中，右橡胶垫的左端安装于右挤料管中，管类工件的左端安装于左橡胶垫中，管类工件的右端安装于右橡胶垫中。

进一步地，所述推料活塞与对应的推料缸的内壁为过渡配合。

进一步地，所述销轴的两端分别安装滚动轴承，拔叉的中部安装在滚动轴承上。

进一步地，所述左橡胶垫与右橡胶垫均为弹性件可以压缩，挤料管通过橡胶垫与管类工件夹具对应的端面紧密连接，可以使流体磨料全部进入管类工件中，而不会进入管类工件的外侧导致流体磨料光整加工失败。

进一步地，所述左橡胶垫与右橡胶垫均设置为圆台形状，左橡胶垫的右端面设置为大端面，右橡胶垫的左端面设置为大端面，左橡胶垫与右橡胶垫的大端面上均设置有用于管类工件夹具与对应的橡胶垫紧密装配的凹面，保证了管类工件夹具与管类工件的对中。

进一步地，所述左挤料管和右挤料管为一体成型的法兰盘，左挤料管和右挤料管的内腔设置为锥面，与左橡胶垫与右橡胶垫的圆锥面可以紧密配合，法兰盘端与对应的推料缸端部固定连接，橡胶垫通过轴向的压力与挤料管紧密装配。

进一步地，所述流体磨料为粘弹性流体和磨粒的混合物。

一种管类工件流体磨料光整加工装置的光整加工方法，包括以下步骤：

S1、将若干管类工件装夹于管类工件夹具的内腔中，管类工件的两端分别安装于对应的橡胶垫中，橡胶垫安装于对应的推料缸中，下液压缸的下液压缸活塞杆收回，下液压缸活塞杆通过第二限位轴驱动拔叉沿逆时针作旋转运动，拔叉通过第一限位轴驱动右推料缸带动右支撑架沿导轨向左支撑架一侧运动，橡胶垫压紧于对应的挤料管中，管类工件的两端与对应的挤料管、橡胶垫保持压紧力；

S2、流体磨料由加料筒装填至左推料缸中填满；

S3、首先，左液压缸以设定的工作压力或流量推动左推料活塞向右推料缸一侧运动，将左推料缸中的流体磨料由管类工件管腔形成的流道挤出至右推料缸中；然后右液压缸以设定的压力推动右推料活塞以同样的速度向左推料缸运动，将右推料缸中的流体磨料由管类工件管腔的流道反向挤出至左推料缸内中，完成一个光整加工循环；

S4、重复上述步骤S3，直至加工至设定的光整加工时间，液压缸的活塞杆驱动对应的推料活塞收回至极限位置处，推料活塞停止动作，管类工件夹具与管类工件内泄压，然后下液压缸驱动下液压缸活塞杆伸出至左极限位置，第二限位轴驱动拨叉顺时针旋转至极限位置处橡胶垫与对应的挤料管松开，将安装在管类工件两端的橡胶垫拆卸，将管类工件从管类工件夹具中取出，管类工件的内圆面光整加工完成。

进一步地，在所述步骤S1中，在管类工件夹具与挤料管的压紧力作用下橡胶垫发生弹性变形，将管类工件的外圆面与橡胶垫内孔紧密装配，使得磨料全部进入圆管试样内孔，不会进入夹具内孔，防止磨料发生泄漏。

进一步地，在所述步骤S3中，推料缸共同作用挤压流体磨料，流体磨料在管类工件两端的端面压力相同，管类工件的两端加工不会出现端面效应，加工效果好。

与现有技术相比本发明的有益效果为：

1、通过管类工件内表面的磨料流光整加工，在管类工件的两端安装两个液压推料缸，不但可以缩短加工时间，还可以消除单液压缸加工带来的端面效应，加工效果明显提升；

2、通过在管类工件夹具两端安装橡胶垫，磨料全部进入到管类工件内，加工效果明显，磨料不会浪费，消除了磨料泄漏造成的加工误差。

附图说明

图1为本发明整体主视结构示意图；

图2为图1中A-A面剖视结构示意图；

图3为管类工件夹具与橡胶垫装配局部剖视结构示意图；

图4为管类工件夹具纵截面结构示意图。

图中，1为左液压缸，2为左推料缸，3为左推料活塞，4为加料筒，5为左挤料管，6为左橡胶垫，7为管类工件，8为管类工件夹具，9为右橡胶垫，10为右挤料管，11为右推料活塞，12为拨叉，13为第一限位轴，14为右推料缸，15为右液压缸，16为导轨，17为下液压缸，18为下液压缸活塞杆，19为第二限位轴，20为销轴，21为机架，22为左支撑架，23为右支撑架，24为固定台，25为滚动轴承。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例均按照常规实验条件。另外，对于本领域技术人员而言，在不偏离本发明的实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

实施例一

如图1至图4所示的一种管类工件流体磨料光整加工装置，它包括机架21、液压缸、推料缸和管类工件夹具8，液压缸包括左液压缸1、右液压缸15和下液压缸17，推料缸包括左推料缸2和右推料缸14，其中：

所述机架21上表面的右侧设置有导轨16，左支撑架22设置于机架21左侧的上方，右支撑架23设置于导轨16的上方，右支撑架23沿导轨16作水平往复运动；

所述左推料缸2沿水平方向固定安装在左支撑架22上，左液压缸1设置于左推料缸2的左侧，左液压缸1的活塞杆由左推料缸2的左端伸入左推料缸2中，左液压缸1的活塞杆上安装有左推料活塞3，左推料缸2的右端固定安装左挤料管5，左推料缸2靠近左挤料管5一端的上方设置有加料筒4，流体磨料由加料筒4装填至左推料缸2中；

所述右推料缸14沿水平方向固定安装在右支撑架23上，右推料缸14与左推料缸2同轴并相对设置，右推料缸14的前侧壁和后侧壁上沿右推料缸14的直径方向对称设置有第一限位轴13；右支撑架14上固定安装固定台24，固定台24上安装销轴20，销轴20的前后两端分别安装有拔叉12，并且拔叉12的中部安装在销轴20上，拔叉12的上端设置有与第一限位轴13相配合的第一凹槽，第一限位轴13安装在第一凹槽中；所述右液压缸15设置于右推料缸14的右侧，右液压缸15的活塞杆由右推料缸14的右端伸入右推料缸14中，右液压缸15的活塞杆上安装有右推料活塞11，右推料缸14的左端固定安装右挤料管10；

所述下液压缸17沿水平方向固定安装在右支撑架23下方的机架21上，下液压缸活塞杆18上安装有第二限位轴19，所述拔叉12的下端设置有与第二限位轴19相配合的第二凹槽，第二限位轴19的前后两端对应安装在第二凹槽中，下液压缸17驱动拔叉12绕销轴20作旋转运动；

待流体磨料光整加工的管类工件7装夹于所述管类工件夹具8的内腔中，在本实施例一中管类工件7为圆管，管类工件夹具8的左端设置有左橡胶垫6，管类工件夹具8的右端设置有右橡胶垫9，左橡胶垫6与右橡胶垫9相对设置，左橡胶垫6的左端安装于左挤料管5中，右橡胶垫9的左端安装于右挤料管10中，管类工件7的左端安装于左橡胶垫6中，管类工件7的右端安装于右橡胶垫9中。

进一步地，所述推料活塞与对应的推料缸的内壁为过渡配合。

进一步地，所述销轴20的两端分别安装滚动轴承25，拔叉12的中部安装在滚动轴承25上。

进一步地，所述左橡胶垫6与右橡胶垫9均为弹性件可以压缩，挤料管通过橡胶垫与管类工件夹具8对应的端面紧密连接，可以使流体磨料全部进入管类工件7中，而不会进入管类工件7的外侧导致流体磨料光整加工失败。

进一步地，所述左橡胶垫6与右橡胶垫9均设置为圆台形状，左橡胶垫6的右端面设置为大端面，右橡胶垫9的左端面设置为大端面，左橡胶垫6与右橡胶垫9的大端面上均设置有用于管类工件夹具8与对应的橡胶垫紧密装配的凹面，保证了管类工件夹具8与管类工件7的对中。

进一步地，所述左挤料管5和右挤料管10为一体成型的法兰盘，左挤料管5和右挤料管10的内腔设置为锥面，与左橡胶垫6与右橡胶垫9的圆锥面可以紧密配合，法兰盘端与对应的推料缸端部固定连接，橡胶垫通过轴向的压力与挤料管紧密装配。

进一步地，所述流体磨料为粘弹性流体和磨粒的混合物。

一种管类工件流体磨料光整加工装置的光整加工方法，包括以下步骤：

S1、将若干管类工件7装夹于管类工件夹具8的内腔中，管类工件7的两端分别安装于对应的橡胶垫中，橡胶垫安装于对应的推料缸中，下液压缸17的下液压缸活塞杆18收回，下液压缸活塞杆18通过第二限位轴19驱动拔叉12沿逆时针作旋转运动，拔叉12通过第一限位轴13驱动右推料缸14带动右支撑架23沿导轨16向左支撑架22一侧运动，橡胶垫压紧于对应的挤料管中，管类工件7的两端与对应的挤料管、橡胶垫保持压紧力；

S2、流体磨料由加料筒4装填至左推料缸2中填满；

S3、首先，左液压缸1以设定的工作压力或流量推动左推料活塞3向右推料缸14一侧运动，将左推料缸2中的流体磨料由管类工件7管腔形成的流道挤出至右推料缸14中；然后右液压缸15以设定的压力推动右推料活塞11以同样的速度向左推料缸2运动，将右推料缸14中的流体磨料由管类工件7管腔的流道反向挤出至左推料缸2内中，完成一个光整加工循环；

S4、重复上述步骤S3，直至加工至设定的光整加工时间，液压缸的活塞杆驱动对应的推料活塞收回至极限位置处，推料活塞停止动作，管类工件夹具8与管类工件7内泄压，然后下液压缸17驱动下液压缸活塞杆18伸出至左极限位置，第二限位轴19驱动拨叉12顺时针旋转至极限位置处橡胶垫与对应的挤料管松开，将安装在管类工件7两端的橡胶垫拆卸，将管类工件7从管类工件夹具8中取出，管类工件7的内圆面光整加工完成。

进一步地，在所述步骤S1中，在管类工件夹具8与挤料管的压紧力作用下橡胶垫发生弹性变形，将管类工件7的外圆面与橡胶垫内孔紧密装配，使得磨料全部进入圆管试样内孔，不会进入夹具内孔，防止磨料发生泄漏。

进一步地，在所述步骤S3中，推料缸共同作用挤压流体磨料，流体磨料在管类工件7两端的端面压力相同，管类工件7的两端加工不会出现端面效应，加工效果好。

实施例二

在本实施例二中提供的一种管类工件流体磨料光整加工装置的光整加工方法与实施例一中记载的相同，在此不做赘述。

在本实施例二中提供的一种管类工件流体磨料光整加工装置，区别在于在实施例一的基础上将两个橡胶垫之间的管类工件夹具8更换为非直圆管夹具，例如弯曲的管类工件夹具，也可以达到管内壁光整加工的效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种管类工件流体磨料光整加工装置，它包括机架（21）、液压缸、推料缸和管类工件夹具（8），液压缸包括左液压缸（1）、右液压缸（15）和下液压缸（17），推料缸包括左推料缸（2）和右推料缸（14），其特征在于：

所述机架（21）上表面的右侧设置有导轨（16），左支撑架（22）设置于机架（21）左侧的上方，右支撑架（23）设置于导轨（16）的上方，右支撑架（23）沿导轨（16）作水平往复运动；

所述左推料缸（2）沿水平方向固定安装在左支撑架（22）上，左液压缸（1）设置于左推料缸（2）的左侧，左液压缸（1）的活塞杆由左推料缸（2）的左端伸入左推料缸（2）中，左液压缸（1）的活塞杆上安装有左推料活塞（3），左推料缸（2）的右端固定安装左挤料管（5），左推料缸（2）靠近左挤料管（5）一端的上方设置有加料筒（4），流体磨料由加料筒（4）装填至左推料缸（2）中，所述流体磨料为粘弹性流体和磨粒的混合物；

所述右推料缸（14）沿水平方向固定安装在右支撑架（23）上，右推料缸（14）与左推料缸（2）同轴并相对设置，右推料缸（14）的前侧壁和后侧壁上沿右推料缸（14）的直径方向对称设置有第一限位轴（13）；右支撑架（14）上固定安装固定台（24），固定台（24）上安装销轴（20），销轴（20）的前后两端分别安装有拔叉（12），并且拔叉（12）的中部安装在销轴（20）上，拔叉（12）的上端设置有与第一限位轴（13）相配合的第一凹槽，第一限位轴（13）安装在第一凹槽中；所述右液压缸（15）设置于右推料缸（14）的右侧，右液压缸（15）的活塞杆由右推料缸（14）的右端伸入右推料缸（14）中，右液压缸（15）的活塞杆上安装有右推料活塞（11），右推料缸（14）的左端固定安装右挤料管（10）；

所述下液压缸（17）沿水平方向固定安装在右支撑架（23）下方的机架（21）上，下液压缸活塞杆（18）上安装有第二限位轴（19），所述拔叉（12）的下端设置有与第二限位轴（19）相配合的第二凹槽，第二限位轴（19）的前后两端对应安装在第二凹槽中，下液压缸（17）驱动拔叉（12）绕销轴（20）作旋转运动；

待流体磨料光整加工的管类工件（7）装夹于所述管类工件夹具（8）的内腔中，管类工件夹具（8）的左端设置有左橡胶垫（6），管类工件夹具（8）的右端设置有右橡胶垫（9），左橡胶垫（6）与右橡胶垫（9）相对设置，左橡胶垫（6）的左端安装于左挤料管（5）中，右橡胶垫（9）的左端安装于右挤料管（10）中，管类工件（7）的左端安装于左橡胶垫（6）中，管类工件（7）的右端安装于右橡胶垫（9）中，所述管类工件（7）为航空发动机输油管。

2.根据权利要求1所述的一种管类工件流体磨料光整加工装置，其特征在于：所述推料活塞与对应的推料缸的内壁为过渡配合。

3.根据权利要求1所述的一种管类工件流体磨料光整加工装置，其特征在于：所述销轴（20）的两端分别安装滚动轴承（25），拔叉（12）的中部安装在滚动轴承（25）上。

4.根据权利要求1所述的一种管类工件流体磨料光整加工装置，其特征在于：所述左橡胶垫（6）与右橡胶垫（9）均为弹性件，挤料管通过橡胶垫与管类工件夹具（8）对应的端面紧密连接。

5.根据权利要求1或者4所述的一种管类工件流体磨料光整加工装置，其特征在于：所述左橡胶垫（6）与右橡胶垫（9）均设置为圆台形状，左橡胶垫（6）的右端面设置为大端面，右橡胶垫（9）的左端面设置为大端面，左橡胶垫（6）与右橡胶垫（9）的大端面上均设置有用于管类工件夹具（8）与对应的橡胶垫紧密装配的凹面。

6.根据权利要求1所述的一种管类工件流体磨料光整加工装置，其特征在于：所述左挤料管（5）和右挤料管（10）为一体成型的法兰盘，左挤料管（5）和右挤料管（10）的内腔设置为锥面，与左橡胶垫（6）与右橡胶垫（9）的圆锥面紧密配合。

7.如权利要求1所述的一种管类工件流体磨料光整加工装置的光整加工方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、将若干管类工件（7）装夹于管类工件夹具（8）的内腔中，管类工件（7）的两端分别安装于对应的橡胶垫中，橡胶垫安装于对应的推料缸中，下液压缸（17）的下液压缸活塞杆（18）收回，下液压缸活塞杆（18）通过第二限位轴（19）驱动拔叉（12）沿逆时针作旋转运动，拔叉（12）通过第一限位轴（13）驱动右推料缸（14）带动右支撑架（23）沿导轨（16）向左支撑架（22）一侧运动，橡胶垫压紧于对应的挤料管中，管类工件（7）的两端与对应的挤料管、橡胶垫保持压紧力；

S2、流体磨料由加料筒（4）装填至左推料缸（2）中填满；

S3、首先，左液压缸（1）以设定的工作压力或流量推动左推料活塞（3）向右推料缸（14）一侧运动，将左推料缸（2）中的流体磨料由管类工件（7）管腔形成的流道挤出至右推料缸（14）中；然后右液压缸（15）以设定的压力推动右推料活塞（11）以同样的速度向左推料缸（2）运动，将右推料缸（14）中的流体磨料由管类工件（7）管腔的流道反向挤出至左推料缸（2）内中，完成一个光整加工循环；

S4、重复上述步骤S3，直至加工至设定的光整加工时间，液压缸的活塞杆驱动对应的推料活塞收回至极限位置处，推料活塞停止动作，管类工件夹具（8）与管类工件（7）内泄压，然后下液压缸（17）驱动下液压缸活塞杆（18）伸出至左极限位置，第二限位轴（19）驱动拨叉（12）顺时针旋转至极限位置处橡胶垫与对应的挤料管松开，将安装在管类工件（7）两端的橡胶垫拆卸，将管类工件（7）从管类工件夹具（8）中取出，管类工件（7）的内圆面光整加工完成。

8.根据权利要求7所述的一种管类工件流体磨料光整加工装置的光整加工方法，其特征在于：在所述步骤S1中，在管类工件夹具（8）与挤料管的压紧力作用下橡胶垫发生弹性变形，将管类工件（7）的外圆面与橡胶垫内孔紧密装配。

9.根据权利要求7所述的一种管类工件流体磨料光整加工装置的光整加工方法，其特征在于：在所述步骤S3中，推料缸共同作用挤压流体磨料，流体磨料在管类工件（7）两端的端面压力相同。

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