CN111604817A - 一种磨粒流精密光整加工方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磨粒流精密光整加工方法及装置，基于磨粒流技术改善增材制造复杂结构金属构件表面质量，特别用于改善复杂结构内表面或管道内壁的表面质量。本发明采用压力泵对磨粒流施加压力，使磨粒流对旋转运动的构件循环冲击，产生螺旋复合运动，通过红外测温仪触发冷却系统对磨粒流冷却降温，保证磨粒流体的粘弹性与流动性。本发明所采用的加工方法包括磨粒流对金属构件先进行粗加工，再对构件进行精加工，获得符合要求的高加工表面质量的金属构件。通过本发明提供的磨粒流精密光整加工方法及装置，解决了增材制造复杂结构金属构件表面难以光整加工的难题，实现了对磨粒流加工过程的自动化精确控制，提高加工效率和零件表面质量，减轻劳动强度，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及金属构件表面光整加工技术领域，具体涉及一种磨粒流精密光整加工方法及装置。
背景技术
随着近年来制造行业内增材制造技术的火热发展，也为内部具有复杂结构的金属构件制造提出了新型高效的加工方法。目前，采用增材制造技术成型的金属构件，其力学性能达到了相同材质的铸锻件标准，显示了激光增材制造技术对于金属构件制造的广阔前景。
然而，增材制造金属构件的表面粗糙度Ra一般仍在10μm～50μm之间，导致其表面粗糙度增加的主要因素是激光增材制造特有的球化效应和粉末黏附，并且松动的小尺寸球化和粉末粘附一旦脱落还存在安全隐患，尤其在对于零件表面质量要求极高的零部件上几乎是致命的。
为了提高增材制造金属零部件服役的可靠性与耐久性，需要进行表面处理来提高其表面质量。但对于增材制造金属构件的抛光，面临的最大的挑战还在于其复杂的型腔结构。目前，金属增材制造零件表面常见的抛光技术有手工抛光、砂轮抛光、喷砂加工、电化学抛光和激光熔覆抛光等。这些抛光方法存在的普遍问题是：(1)抛光效率低下，工作环境恶劣；(2)加工一致性差，加工表面质量无法满足使用要求；(3)污染环境；(4)对复杂曲面零件抛光具有局限性；(5)设备成本较高。因此，急需一种能实现激光增材制造零件复杂内型腔面及其外表面的抛光方法和设备。
磨粒流作为近些年一种新兴的表面光整加工技术，是指在一定压力作用下，使用具有含磨粒的粘弹性磨料介质流过零件待加工表面从而实现零件表面光整的加工技术，广泛应用于叶片、叶轮和制动盘等复杂曲面和内部结构的光整加工中。由于磨粒介质具有一定流动性，可以不受各类复杂内腔结构的限制，具有高加工可达性，并且合适的加工工艺可大幅度提高零件的表面质量，显著降低劳动成本。但是，现有的磨粒流加工装备，存在以下缺点：
1.仍然采用半机械化加工，自动化程度低，需要加工人员实时监控；
2.各个表面加工不均匀，一致性较差；
3.同一零件不同方向的多个表面无法同时加工，加工效率低；
4.磨粒流体流向单一，流速偏低。只有与流体直接接触的工件表面才会受到真正的切削。
5.无法控制磨粒流磨削过程中与工件作用导致的磨粒流体温度升高，降低了磨粒介质的粘弹性，使光整加工效率和表面质量也会随之下降。
6.磨粒流喷射出口压力与实际加压压力存在偏差，使抛光不充分，精度下降，表面质量达不到要求。
7.磨粒介质在加工过程中易发生沉降，在流体中分布不均，降低光整加工构件表面质量的一致性。
8.高压强下的磨粒流体对工件表面冲击力过大，则可能导致零件表面损伤，降低零件表面质量。基于目前常规方法和传统磨粒流设备存在的一些问题，为实现激光增材制造金属构件复杂表面及内部结构的光整加工，本发明设计开发一种基于磨粒流技术改善增材制造复杂结构金属构件表面质量的方法及装置，用于高效、高质量、大批量、低成本的多表面一体化加工。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有抛光工艺的不足，提供一种磨粒流精密光整加工方法及装置。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种磨粒流精密光整加工方法，所述方法包括：
步骤一：将金属构件用夹具固定安装在磨粒流精密光整加工装置上；
步骤二：调配具有可控流变特性的磨粒流体，并将流体倒入搅拌罐中充分搅拌均匀待使用；
步骤三：设定工艺参数，控制磨粒流对金属构件进行粗加工；
步骤四：调整加工参数，控制磨粒流对金属构件进行精加工；
步骤五：加工完毕后，将金属构件取出，清理设备，最后关闭设备电源。
可选的，所述步骤二中的磨粒流的重量百分比的成分为：载体硅橡胶占40％，磨粒由SiC和Al2O3组成，共占40％，SiC和Al2O3的重量比为1∶1，其中，SiC磨粒由粒径范围在30～60μm和Al2O3粒径范围在150～200μm，润滑剂聚二甲硅氧烷占10％，补强剂白炭黑占5％，环烷油占5％。
可选的，所述控制磨粒流对金属构件进行粗加工，具体包括：
首先通过三爪自定心卡盘将金属构件固定夹紧，通过总体PLC自动化控制系统面板控制电动机推动主轴伸缩运动确保加工零件在磨料缸正下方，通过总体PLC自动化控制系统面板控制液压系统使液压缸推动磨料缸向下运动，使锥形磨粒流喷射抛光嘴盖住工作罩，在控制面板上预设电子压力开关打开压力和加压泵加压压力，启动电动机使夹具主轴带动金属构件进行旋转，然后打开单向阀门，启动搅拌电机带动扇叶转动，启动加压泵，将调配好的磨粒流体利用加压泵从搅拌罐中抽出，并通过进料管向磨料缸中注入，使磨料缸中磨粒流压力达到电子压力开关预设压力时，压力开关打开，磨料缸中磨粒流喷射出来对金属构件内外侧表面冲击摩擦，混有磨屑的磨粒流体从出料管排出经过滤器再次回流到搅拌罐中，经过扇叶搅拌再次被抽出，如此往复循环进行抛光。
可选的，所述控制磨粒流对金属构件进行精加工，具体包括：通过总体PLC自动化控制系统面板设置精加工参数，精加工参数设置完成后重复粗加工操作顺序。
可选的，所述步骤五具体包括：
通过总体PLC自动化控制系统面板控制液压系统使液压缸带动磨料缸上升，采用外置机械手将金属构件从工作罩中取出进行清洗处理，手动打开电子压力开关，将磨料缸中剩余磨粒流体排入到搅拌罐中，最后，清理设备，关闭机床设备电源，加工结束。
一种磨粒流精密光整加工装置，所述装置包括：机架，液压缸，磨料缸，锥形磨粒流喷射抛光嘴，三爪自定心卡盘，夹具主轴，主轴套，电动机，联轴器，电机液压控制系统，出料管，进料管，工作罩，总体PLC自动化控制系统面板，加压泵，过滤器，单向出料阀和搅拌罐；
所述液压缸固定在所述机架顶部，所述磨料缸连接在所述液压缸下部，所述锥形磨粒流喷射抛光嘴与所述磨料缸相连，所述进料管一端安装于所述磨料缸底部右侧，所述工作罩置于所述锥形磨粒流喷射抛光嘴正下方，所述工作罩左侧壁开孔允许所述夹具主轴通过，所述主轴上固定安装所述三爪自定心卡盘，所述夹具主轴固定在所述主轴套内，所述主轴套通过所述联轴器与所述电动机)连接，分别固定在所述机架侧壁上，所述工作罩下方设有出料管，所述出料管固定在所述机架底部与所述过滤器连接，所述过滤器通过带有所述单向出料阀的磨料管与所述搅拌罐左侧底部连接，所述搅拌罐底部背面与所述进料管的另一端连接，通过所述进料管和所述加压泵将搅拌罐中的磨粒流送入所述磨料缸中，所述搅拌罐，加压泵，过滤器均固定在机架底座上，机架底部设有电机液压控制系统控制液压缸带动磨料缸升降运动，所述电机液压控制系统与总体PLC自动化控制系统连接，所述总体PLC自动化控制系统面板通过支架固定安装在机架的右侧面。
可选的，所述装置还包括：电子压力开关和压力表，所述带有压力表的电子压力开关安装在所述磨料缸底部左侧。
可选的，所述装置还包括：冷却管，冷却水箱和水泵；
所述冷却管安装在所述搅拌罐内壁上，所述冷却管的进出水口与外部的所述冷却水箱连通，所述冷却水箱，水泵均固定在所述机架的底座上。通过测温系统控制所述水泵启停，使水箱中的水在冷却管中循环流动，实现对磨粒流的冷却降温。
可选的，所述装置还包括：搅拌轴，搅拌罐，搅拌扇叶和搅拌电机；
所述搅拌罐外侧上部设有搅拌电机，所述搅拌电机与穿过搅拌罐顶部的搅拌轴连接，所述搅拌轴与搅拌罐底部的搅拌扇叶连接，所述搅拌电机驱动所述搅拌轴与所述搅拌扇叶转动。
可选的，所述搅拌罐上盖安装有红外测温仪，所述红外测温仪插入所述搅拌罐的内部，所述红外测温仪与所述总体PLC自动化控制系统面板连接。
可选的，所述三爪自定心卡盘的夹紧尺寸范围为80-600mm，撑紧尺寸范围为100-450mm，最高转速为1000r/min。
本发明基于磨粒流技术改善增材制造复杂结构金属构件的表面质量的方法及装置，通过夹具能使金属构件的加工表面各点所受压力均匀分布，保证金属构件的抛光一致性，同时实现一次装夹金属构件的多个表面，精确控制加工压力与磨粒流温度，提高加工效率和表面质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的磨粒流精密光整加工方法的流程示意图；
图2为本发明的磨粒流精密光整加工装置的结构示意图。
图中：1-机架，2-液压缸，3-磨料缸，4-电子压力开关，5-压力表，6-锥形磨粒流喷射抛光嘴，7-三爪自定心卡盘，8-夹具主轴，9-主轴套,10-电动机，11-联轴器，12-电机液压控制系统，13-出料管，14-进料管，15-工作罩，16-总体PLC自动化控制系统面板，17-加压泵，18-过滤器，19-单向出料阀，20-红外测温仪，21-搅拌轴，22-搅拌罐，23-冷却管，24-搅拌扇叶，25-搅拌电机，26-冷却水箱，27-水泵。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明的于磨粒流技术改善增材制造复杂结构金属构件表面质量，采用增材制造技术制备具有复杂结构的轮盘类回转体金属构件，制造过程中球化效应和粉末黏附导致金属构件表面质量严重下降，此外，传统抛光工艺无法有效提高具有复杂型腔结构金属构件的表面质量。因此通过磨粒流加工技术和装置来实现金属构件表面均匀抛光，本发明采用压力泵对磨粒流施加压力，使磨粒流对旋转运动的构件循环冲击，产生螺旋复合运动，通过红外测温仪触发冷却系统对磨粒流冷却降温，保证磨粒流体的粘弹性与流动性。本发明所采用的加工方法包括磨粒流对金属构件先进行粗加工，再对构件进行精加工，获得符合要求的高加工表面质量的金属构件。通过基于磨粒流技术改善增材制造复杂结构金属构件表面质量的方法及装置，解决了增材制造复杂结构金属构件表面难以光整加工的难题，实现了对磨粒流加工过程的自动化精确控制，提高加工效率和零件表面质量，减轻劳动强度，降低了生产成本。
图1为本发明的磨粒流精密光整加工方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括：
步骤101：将金属构件用夹具固定安装在磨粒流精密光整加工装置上；
步骤102：调配具有可控流变特性的磨粒流体，并将流体倒入搅拌罐中充分搅拌均匀待使用；
步骤103：设定工艺参数，控制磨粒流对金属构件进行粗加工；
步骤104：调整加工参数，控制磨粒流对金属构件进行精加工；
步骤105：加工完毕后，将金属构件取出，清理设备，最后关闭设备电源。
所述金属构件为轮盘类回转体构件，采用激光增材制造一体成型制备。所述增材制造的材料为合金钢、钛合金、铝合金、镍合金、铜合金金属粉末。
本发明基于磨粒流技术改善增材制造复杂结构金属构件表面质量的方法及装置，通过专用的设备和工艺，使磨粒流可以与金属构件内外表面同时进行磨削，实现按一次装夹加工零件全部表面，提高了加工效率。
上述方法采用的装置如图2所示，图2为本发明的磨粒流精密光整加工装置的结构示意图，如图2所示，所述装置包括：机架(1)，液压缸(2)，磨料缸(3)，锥形磨粒流喷射抛光嘴(6)，三爪自定心卡盘(7)，夹具主轴(8)，主轴套(9)，电动机(10)，联轴器(11)，电机液压控制系统(12)，出料管(13)，进料管(14)，工作罩(15)，总体PLC自动化控制系统面板(16)，加压泵(17)，过滤器(18)，单向出料阀(19)和搅拌罐(22)。
液压缸(2)固定在机架(1)顶部，磨料缸(3)连接在液压缸(2)下部，锥形磨粒流喷射抛光嘴(6)与磨料缸(3)相连，进料管(14)一端安装于磨料缸底部右侧，工作罩(15)置于锥形磨粒流喷射抛光嘴(6)正下方，工作罩(15)左侧壁开孔允许夹具主轴(8)通过，主轴(8)上固定安装三爪自定心卡盘(7)，夹具主轴(8)固定在主轴套(9)内，主轴套(9)通过联轴器(11)与电动机(10)连接，分别固定在机架(1)侧壁上，工作罩(15)下方设有出料管(13)，出料管(13)固定在机架(1)底部与过滤器(18)连接，过滤器(13)通过带有单向出料阀(19)的磨料管与搅拌罐(22)左侧底部连接，搅拌罐(22)底部背面与进料管(14)的另一端连接，通过进料管(14)和加压泵(17)将搅拌罐(22)中的磨粒流送入磨料缸(3)中，搅拌罐(22)，加压泵(17)，过滤器(18)均固定在机架(1)底座上，机架(1)底部设有电机液压控制系统(12)控制液压缸(2)带动磨料缸(3)升降运动，电机液压控制系统(12)与总体PLC自动化控制系统连接，总体PLC自动化控制系统面板(14)通过支架固定安装在机架(16)的右侧面。通过这样简单而又精密的设备，能够高效率低成本对增材制造金属构件进行多表面一体化光整加工。
其中，所述夹具主轴(8)能在电动机的(10)作用下伸缩运动使零件处于磨料缸(3)正上方，加工时电动机(10)可带动夹具主轴(8)旋转运动，同时磨粒流由于循环冲击产生螺旋复合运动，使加工轨迹具有随机性，有利于表面光整加工。
本发明依靠夹具的快速旋转运动，使磨粒流产生冲击挤压和螺旋运动的复合运动，提高磨粒产生加工作用的几率、力度和作用方向的均匀性和随机性，使各个表面加工均匀，一致性高，同时零件的旋转可以降低高压高速磨粒流对工件表面的冲击力，避免了表面损伤，提高零件表面抛光质量。
进一步的，电子压力开关(4)和压力表(5)，带有压力表(5)的电子压力开关(4)安装在磨料缸(3)底部左侧。电子压力开关(4)保持常闭状态，当磨料缸内压力达到预设值时，自动打开开关，电子压力开关量程为0-100Mpa。本发明采用电子压力控制开关装置，精确控制磨粒流喷射出口压力与加压泵压力的一致性，提高磨粒流对构件的压力准确性，使抛光充分进行，表面质量达到预定要求。
进一步的，所述装置还包括：冷却管(23)，冷却水箱(26)和水泵(27)；冷却管(23)安装在搅拌罐(22)内壁上，冷却管(23)的进出水口与外部的冷却水箱(26)连通，冷却水箱(26)，水泵(27)均固定在机架(1)的底座上。通过测温系统控制水泵启停，使水箱中的水在冷却管中循环流动，实现对磨粒流的冷却降温。本发明采用外置水箱内置冷却管的循环冷却系统，降低磨粒流磨削过程中与工件作用导致的磨粒流体温升，保持介质的粘弹性和运动特性，使光整加工效率和表面质量不会下降。
进一步的，所述装置还包括：搅拌轴(21)，搅拌扇叶(24)和搅拌电机(25)；搅拌罐(21)外侧上部设有搅拌电机(25)，搅拌电机(25)与穿过搅拌罐(22)顶部的搅拌轴(21)连接，搅拌轴(21)与搅拌罐(22)底部的搅拌扇叶(24)连接，搅拌电机(25)驱动搅拌轴(21)与搅拌扇叶(24)转动。本发明采用自动混料搅拌装置，磨粒流在搅拌罐中混合均匀，磨粒介质在循环运动过程中不发生沉降且均匀分散，提高了自动化程度，极大节省了人力的消耗，减轻劳动强度，降低了加工成本，提高零件表面的加工一致性。
进一步的，搅拌罐上盖安装有红外测温仪，红外测温仪插入搅拌罐的内部，红外测温仪与总体PLC自动化控制系统面板连接。
进一步的，三爪自定心卡盘(7)的夹紧尺寸范围为80-600mm，撑紧尺寸范围为100-450mm，最高转速为1000r/min。
实施例1
本发明采用的增材制造金属构件为高铁制动盘，是一种盘面中间具有复杂散热肋结构的轮盘类构件，其成分为24CrNiMo合金钢。
调配磨粒流由以下不同重量百分比的成分组成，载体硅橡胶占40％，磨粒由SiC和Al2O3组成，共占40％，SiC和Al2O3的重量比为1∶1，其中，SiC磨粒由粒径范围在30～60μm和Al2O3粒径范围在150～200μm，润滑剂聚二甲硅氧烷占10％，补强剂白炭黑占5％，环烷油占5％。调配方式为先按比例将载体与润滑剂倒入搅拌箱混合，启动搅拌机30min后关闭搅拌机，获得胶粘体在混入对应比例的磨粒以及其他补强剂，在环境温度20℃～40℃下将混合物充分搅拌3小时以上，使各组分混合充分，磨粒分布均匀，有足够的粘弹性且无气泡产生，则说明配制成功即可加工使用。
首先通过三爪自定心卡盘(7)将高铁制动盘固定夹紧，通过总体PLC自动化控制系统面板(16)控制电动机(10)推动主轴(8)伸缩运动确保加工零件在磨料缸(3)正下方，通过总体PLC自动化控制系统面板(16)控制液压系统使液压缸(2)推动磨料缸(3)向下运动，使锥形磨粒流喷射抛光嘴(6)盖住工作罩(15)，在控制面板(16)上预设电子压力开关(4)打开压力和加压泵(17)加压压力，启动电动机(10)使夹具主轴(8)带动高铁制动盘进行顺时针旋转，然后打开单向阀门(19)，启动搅拌电机(25)带动扇叶(24)转动，启动加压泵(17)，将调配好的磨粒流体利用加压泵(17)从搅拌罐(22)中抽出，并通过进料管(14)向磨料缸(3)中注入，使磨料缸(3)中磨粒流压力达到电子压力开关(4)预设压力时，压力开关(4)打开，磨料缸(3)中磨粒流喷射出来对金属构件内外侧表面冲击摩擦，混有磨屑的磨粒流体从出料管(13)排出经过滤器(18)再次回流到搅拌罐(22)中，经过扇叶(24)搅拌再次被抽出，如此往复循环进行抛光，从而达到对高铁制动盘内外表面进行粗加工的目的，整个粗加工时间设定30min，加压泵(17)压力设定为8Mpa，电子压力开关(4)打开压力为8Mpa，磨料流速342mm/s，冷却循环装置启动温度为40℃，加工方式为螺旋式抛光，电机速度设定为20r/min。通过这样的方式能刷去大部分大尺寸的球化和黏附粉末颗粒，但高压磨粒流会对金属构件表面留下磨痕。
粗加工完毕后，通过总体PLC自动化控制系统面板(16)设置精加工参数，电动机(10)带动高铁制动盘进行逆时针旋转，设定加工时间为15min，加压泵(17)压力和电子压力开关(4)打开压力为4Mpa，加工方式为螺旋式抛光，电动机(10)速度设定为50r/min，进行精加工。其中工作压力以及转速都是根据本发明实际的磨料流组分配比以及相应的高铁制动盘所精确计算出来的，目的是在最短时间内，最小的损耗中得到理想的加工效果，兼顾了产品质量和生产效率。，样的加工是通过提供一定压力的前提下依靠金属构件快速转动，带动磨粒流在构件内外表面高速摩擦，磨削掉粗加工过程中无法去除的小尺寸粉末颗粒，还去除了粗加工过程中产生的较深的磨痕，起到了精密抛光的加工效果。
光整加工完成后，通过总体PLC自动化控制系统面板(16)控制液压系统使液压缸(2)带动磨料缸(3)上升，采用外置机械手将制动盘从工作罩(15)中取出进行清洗处理，手动打开电子压力开关(4)，将磨料缸中剩余磨粒流体排入到搅拌箱(22)中，最后，清理设备，关闭机床设备电源，加工结束，完成对增材制造金属高铁制动盘的内外一体化光整加工。
通过本发明的装备以及工艺，增材制造高铁制动盘外径640mm，内径350mm，加工后内外表面粗糙度Ra＜3.2μm，磨粒流工作压力＜10Mpa，电机功率＜30kw。通过研制自动化加工装置，提高加工效率和零件表面质量，降低成本，减轻劳动强度。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种磨粒流精密光整加工方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一：将金属构件用夹具固定安装在磨粒流精密光整加工装置上；
步骤二：调配具有可控流变特性的磨粒流体，并将流体倒入搅拌罐中充分搅拌均匀待使用；
步骤三：设定工艺参数，控制磨粒流对金属构件进行粗加工；
步骤四：调整加工参数，控制磨粒流对金属构件进行精加工；
步骤五：加工完毕后，将金属构件取出，清理设备，最后关闭设备电源。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的磨粒流的重量百分比的成分为：载体硅橡胶占40％，磨粒由SiC和Al2O3组成，共占40％，SiC和Al2O3的重量比为1∶1，其中，SiC磨粒由粒径范围在30～60μm和Al2O3粒径范围在150～200μm，润滑剂聚二甲硅氧烷占10％，补强剂白炭黑占5％，环烷油占5％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制磨粒流对金属构件进行粗加工，具体包括：
首先通过三爪自定心卡盘将金属构件固定夹紧，通过总体PLC自动化控制系统面板控制电动机推动主轴伸缩运动确保加工零件在磨料缸正下方，通过总体PLC自动化控制系统面板控制液压系统使液压缸推动磨料缸向下运动，使锥形磨粒流喷射抛光嘴盖住工作罩，在控制面板上预设电子压力开关打开压力和加压泵加压压力，启动电动机使夹具主轴带动金属构件进行旋转，然后打开单向阀门，启动搅拌电机带动扇叶转动，启动加压泵，将调配好的磨粒流体利用加压泵从搅拌罐中抽出，并通过进料管向磨料缸中注入，使磨料缸中磨粒流压力达到电子压力开关预设压力时，压力开关打开，磨料缸中磨粒流喷射出来对金属构件内外侧表面冲击摩擦，混有磨屑的磨粒流体从出料管排出经过滤器再次回流到搅拌罐中，经过扇叶搅拌再次被抽出，如此往复循环进行抛光。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述控制磨粒流对金属构件进行精加工，具体包括：通过总体PLC自动化控制系统面板设置精加工参数，精加工参数设置完成后重复粗加工操作顺序。
5.一种磨粒流精密光整加工装置，其特征在于，所述装置包括：机架，液压缸，磨料缸，锥形磨粒流喷射抛光嘴，三爪自定心卡盘，夹具主轴，主轴套，电动机，联轴器，电机液压控制系统，出料管，进料管，工作罩，总体PLC自动化控制系统面板，加压泵，过滤器，单向出料阀和搅拌罐；
所述液压缸固定在所述机架顶部，所述磨料缸连接在所述液压缸下部，所述锥形磨粒流喷射抛光嘴与所述磨料缸相连，所述进料管一端安装于所述磨料缸底部右侧，所述工作罩置于所述锥形磨粒流喷射抛光嘴正下方，所述工作罩左侧壁开孔允许所述夹具主轴通过，所述主轴上固定安装所述三爪自定心卡盘，所述夹具主轴固定在所述主轴套内，所述主轴套通过所述联轴器与所述电动机)连接，分别固定在所述机架侧壁上，所述工作罩下方设有出料管，所述出料管固定在所述机架底部与所述过滤器连接，所述过滤器通过带有所述单向出料阀的磨料管与所述搅拌罐左侧底部连接，所述搅拌罐底部背面与所述进料管的另一端连接，通过所述进料管和所述加压泵将搅拌罐中的磨粒流送入所述磨料缸中，所述搅拌罐，加压泵，过滤器均固定在机架底座上，机架底部设有电机液压控制系统控制液压缸带动磨料缸升降运动，所述电机液压控制系统与总体PLC自动化控制系统连接，所述总体PLC自动化控制系统面板通过支架固定安装在机架的右侧面。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：电子压力开关和压力表，所述带有压力表的电子压力开关安装在所述磨料缸底部左侧。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：冷却管，冷却水箱和水泵；
所述冷却管安装在所述搅拌罐内壁上，所述冷却管的进出水口与外部的所述冷却水箱连通，所述冷却水箱，水泵均固定在所述机架的底座上。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：搅拌轴，搅拌罐，搅拌扇叶和搅拌电机；
所述搅拌罐外侧上部设有搅拌电机，所述搅拌电机与穿过搅拌罐顶部的搅拌轴连接，所述搅拌轴与搅拌罐底部的搅拌扇叶连接，所述搅拌电机驱动所述搅拌轴与所述搅拌扇叶转动。
9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述搅拌罐上盖安装有红外测温仪，所述红外测温仪插入所述搅拌罐的内部，所述红外测温仪与所述总体PLC自动化控制系统面板连接。
10.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述三爪自定心卡盘的夹紧尺寸范围为80-600mm，撑紧尺寸范围为100-450mm，最高转速为1000r/min。
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