CN111890210A - 一种用于增材制造零件内流道的抛光设备及抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于增材制造零件内流道的抛光设备及抛光方法，包括：第一输送装置，横向设置在第一底座上，通过第一电机带动第一输送装置的旋转；第二输送装置，纵向设置在第二底座上，通过第二电机带动第二输送装置的旋转，第二底座安装在第一输送装置上方从而实现第二底座的左右移动；夹持部件，用于夹持增材制造零件并固定在第三底座上，第三底座安装在第二输送装置上方从而实现第三底座的前后移动；抛光装置，通过第一紧固部件和第二紧固部件将抛光装置安装在第一固定杆和第二固定杆之间。采用该抛光设备能完成增材制造零件无过载、无损伤的内流道自动抛光，不影响其可靠性。

Description

一种用于增材制造零件内流道的抛光设备及抛光方法

技术领域

本发明涉及增材制造零件的内流道表面处理的领域，具体涉及一种用于增材制造零件内流道的抛光设备及抛光方法。

背景技术

航空航天发动机机匣、轴承座等部件大多包含复杂内流道，其材料多为高温合金、不锈钢。通过增材制造一体成型的零件内部流道的表面粗糙度普遍低于Ra6.3，且不同位置实际粗糙度存才差异。粗糙度过高会导致流道内气液流阻增大，工件实际服役状况与设计状态形成难以定量评估的偏差，因此内流道抛光技术是增材制造一体成型后普遍需要解决的问题。现有抛光技术主要是采用酸性溶液高压冲洗、浸泡腐蚀、电解抛光或者磨料流内流道挤压摩擦的方法提升内表面光洁度。

现有技术无论是溶液冲刷还是磨料流方法在通用性上都存在一定障碍，根据不同的零件和内流道特征需要定制工装或者卡具，其次，现有技术对内流道内抛光时不同区域的去除量不均匀，容易在转弯、尖角等特征部位造成过度抛光，使零件壁厚减薄，甚至导致零件报废；其三，磨料流抛光对内流道零件的强度有要求，薄壁零件承受高压挤压抛光时会有一定风险，其四，酸性溶液抛光容易形成部分溶液残留，在零件长期使用中可能会导致腐蚀，造成服役状态的不稳定。

鉴于此，亟需设计一种用于增材制造零件内流道的抛光设备及抛光方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通用性较高且一次零件装卡就能使不同位置的多个流道进行多次抛光的用于增材制造零件内流道的抛光设备及抛光方法。

本发明提供一种用于增材制造零件内流道的抛光设备，包括：第一输送装置，横向设置在第一底座上，通过第一电机带动所述第一输送装置的旋转；第二输送装置，纵向设置在第二底座上，通过第二电机带动所述第二输送装置的旋转，所述第二底座安装在所述第一输送装置上方从而实现所述第二底座的左右移动；夹持部件，用于夹持所述增材制造零件并固定在第三底座上，所述第三底座安装在所述第二输送装置上方从而实现所述第三底座的前后移动；第一固定杆和第二固定杆，分别竖向设置在所述第一底座的左右两端；抛光装置，通过第一紧固部件和第二紧固部件将所述抛光装置安装在所述第一固定杆和所述第二固定杆之间，所述第一紧固部件能够沿着所述第一固定杆上下移动，所述第二紧固部件能沿着所述第二固定杆上下移动。

根据本发明的一个方面，所述第二底座包括第一轴套，所述第一轴套固定在所述第二底座的下方，且所述第一轴套设置有配合所述第一输送装置的导向通道。

根据本发明的一个方面，所述第一底座的前后两端分别设置平行于所述第一输送装置的两个凸起，所述第一轴套的前后两端分别设置对应的两个凹槽。

根据本发明的一个方面，所述第三底座包括第二轴套，所述第二轴套固定在所述第三底座的下方，且所述第二轴套设置有配合所述第二输送装置的导向通道。

根据本发明的一个方面，所述第二底座的左右两端分别设置平行于所述第二输送装置的两个凸起，所述第二轴套的左右两端分别设置对应的两个凹槽。

根据本发明的一个方面，所述第一紧固部件包括第一钻头，所述第二紧固部件包括第二钻头，所述抛光装置的两端固定在所述第一钻头和所述第二钻头上，所述第一钻头和所述第二钻头能带动所述抛光装置转动。

根据本发明的一个方面，所述抛光装置包括支撑杆、抛光介质；所述支撑杆通过金属丝盘旋成麻花状；所述抛光介质中间位置缠绕固定设置于所述支撑杆上，通过所述金属丝螺旋排列所述抛光介质，所述抛光介质的两端向外延伸。

根据本发明的一个方面，所述抛光装置的两侧为方形定位块，用于固定在所述第一钻头和所述第二钻头内。

根据本发明的一个方面，所述抛光介质为抛光布、抛光软轮或砂带中的任一种。

另一方面，本申请还提供了一种用于增材制造零件内流道的抛光方法，采用上述的用于增材制造零件内流道的抛光设备，所述方法包括：将所述增材制造零件放置于所述夹持部件上，调节所述紧固部件的位置以将所述抛光装置穿过所述增材制造零件的内流道；设定所述第一钻头和所述第二钻头的转速，从而带动所述抛光装置进行旋转，进行所述增材制造零件的内流道抛光。

根据本发明的一个方面，用于增材制造零件内流道的抛光方法还包括：若所述增材制造零件有多条内流道，控制第一输送装置旋转从而带动所述增材制造零件的左右移动，控制第二输送装置旋转从而带动所述增材制造零件的前后移动。

本发明中用于增材制造零件内流道的抛光设备通过第一输送装置实现增材制造零件的左右移动，通过第二输送装置实现增材制造零件的前后移动，通过调节紧固部件实现抛光装置的上下移动，从而让增材制造零件利用自动化调节其内流道的合适位置实现抛光装置的抛光，抛光过程风险小，能完成增材制造零件无过载、无损伤的内流道自动抛光，不影响其可靠性。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明发明的原理。

图1是本发明一个实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备的示意图；

图2是本发明再一实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备的示意图；

图3是本发明一实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备中抛光装置的正视图；

图4是本发明一实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备中抛光装置的局部放大图；

图5是本发明一实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备中抛光装置的俯视图；

图6是本发明另一实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备中抛光装置的示意图。

附图标记说明：

10-支撑杆，20-抛光介质，30-定位块，101-第一输送装置，102-第一底座，103-第一电机，104-第二输送装置，105-第二底座，107-夹持部件，108-增材制造零件，109-第三底座，110-第一固定杆，111-第二固定杆，112-抛光装置，113-第一紧固部件，114-第二紧固部件，201-第一轴套，202-第二轴套，301-第一钻头，302-第二钻头。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，用于示例性的说明本发明的原理，并不被配置为限定本发明。另外，附图中的机构件不一定是按照比例绘制的。例如，可能对于其他结构件或区域而放大了附图中的一些结构件或区域的尺寸，以帮助对本发明实施例的理解。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外术语“包括”、“包含”“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素结构件或组件不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出或固有的属于结构件、组件上的其他机构件。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

诸如“下面”、“下方”、“在…下”、“低”、“上方”、“在…上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。

对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

图1是本发明一个实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备的示意图，图2是本发明再一实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备的示意图，图3是本发明一实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备中抛光装置的正视图，图4是本发明一实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备中抛光装置的局部放大图，图5是本发明一实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备中抛光装置的俯视图，图6是本发明另一实施例的用于增材制造零件内流道的抛光设备中抛光装置的示意图。

如图1至图5所示，本发明提供一种用于增材制造零件内流道的抛光设备，包括：第一输送装置101，横向设置在第一底座上102，通过第一电机103带动第一输送装置101的旋转；第二输送装置104，纵向设置在第二底座上105，通过第二电机106带动第二输送装置104的旋转，第二底座105安装在第一输送装置101上方从而实现第二底座的104左右移动；夹持部件107，用于夹持增材制造零件108并固定在第三底座109上，第三底座109安装在第二输送装置104上方从而实现第三底座109的前后移动；第一固定杆110和第二固定杆111，分别竖向设置在第一底座102的左右两端；抛光装置112，通过第一紧固部件113和第二紧固部件114将抛光装置112安装在第一固定杆110和第二固定杆111之间，第一紧固部件113能够沿着第一固定杆110上下移动，第二紧固部件114能沿着第二固定杆111上下移动。

具体地，抛光装置112为一条可弯曲的长线形式，通过第一固定杆110和第二固定杆111进行拉紧固定，能够穿过增材制造零件108的内流道，第一输送装置101与第二输送装置104为长直螺杆形式，通过第一输送装置101的旋转带动第二底座105左右移动，通过第二输送装置104的旋转带动第三底座109的前后移动。由于增材制造零件108放置在第三底座109上，第三底座109又固定在第二输送装置104上，所以第一输送装置101的旋转能带动增材制造零件108的左右移动，第二输送装置104的旋转能带动增材制造零件108的前后移动。在实际抛光过程中，通过第二输送装置104进行增材制造零件108的前后位置调整，将需要进行抛光的内流道采用合适的位置进行抛光装置112地贯穿；通过第一输送装置101进行增材制造零件108的左右位置调整，将需要进行抛光的内流道放置在抛光装置112的合适位置进行抛光。作为本申请的一种实施例，第一输送装置101在抛光过程中设定一个速度进行左右来回移动，使得抛光装置112充分贴合并摩擦增材制造零件108的内流道，实现内流道的抛光。

现有抛光技术主要是采用酸性溶液高压冲洗、浸泡腐蚀、电解抛光或者磨料流内流道挤压摩擦的方法提升内表面光洁度，相比于现有抛光技术，本申请中的用于增材制造零件内流道的抛光设备结构简单且能适应不同结构、不同材料的增材制造零件的内流道的物理抛光，流程短且效率高，同时具备通用性和定制化加工能力。采用该增材制造零件内流道的抛光设备，抛光过程风险小，对增材制造零件无过载、无损伤，不影响增材制造零件的可靠性。

如图2所述，根据本发明的一个方面，第二底座105包括第一轴套201，第一轴套201固定在第二底座105的下方，且第一轴套201设置有配合第一输送装置101的导向通道。

根据本发明的一个方面，第三底座109包括第二轴套202，第二轴套202固定在第三底座109的下方，且第二轴套202设置有配合第二输送装置104的导向通道。

具体地，为了更好地将第一输送装置101可滑动的安装在第二底座105下方，增加第一轴套201并配置成与第一输送装置101齿合的导向通道。对应地，为了将第二输送装置104可滑动的安装在第三底座109下方，增加第二轴套202并配置成与第二输送装置104齿合的导向通道。本实施例中的导向通道是与螺杆齿合的内嵌通道，随着第一输送装置101和第二输送装置104的螺杆旋转，齿合的导向通道随着螺杆旋转进行移动，进而带动增材制造零件108的移动。通过设置第一轴套201与第二轴套202能够使得用于增材制造零件内流道的抛光设备的模块化，便于安装于检修维护。

根据本发明的一个方面，第一底座102的前后两端分别设置平行于第一输送装置101的两个凸起，第一轴套201的前后两端分别设置对应的两个凹槽。

根据本发明的一个方面，第二底座105的左右两端分别设置平行于第二输送装置104的两个凸起，第二轴套202的左右两端分别设置对应的两个凹槽。

具体地，为了使得第一输送装置101与第二输送装置104的滑动更加顺滑，分别在第一底座102和第二底座105上设置凸起和凹槽配套的滑槽，通过凸起和凹槽的支撑与配合，使得第一输送装置101与第二输送装置104的旋转带动第一轴套201和第二轴套202移动更加顺畅，同时能够使第二底座105与第三底座109在移动时保持平稳。

如图4所示，根据本发明的一个方面，第一紧固部件113包括第一钻头301，第二紧固部件114包括第二钻头302，抛光装置112的两端固定在第一钻头301和第二钻头302上，第一钻头301和第二钻头302能带动抛光装置112转动。具体地，在抛光过程中抛光装置112穿过增材制造零件108的内流道，通过第一钻头301和第二钻头302带动抛光装置112绕着自身轴线旋转，能够实现抛光过程自动化，提高抛光效率。

如图6所示，根据本发明的一个方面，抛光装置112包括支撑杆10、抛光介质20；支撑杆10通过金属丝盘旋成麻花状；抛光介质20中间位置缠绕固定设置于支撑杆10上，通过金属丝螺旋排列抛光介质20，抛光介质20的两端向外延伸。在本实施例中，支撑杆10通过具有高强度和高韧性的弹性金属丝盘旋而成麻花状，在盘旋成麻花状的同时，在相隔一定的螺旋间隙处排列放置抛光介质20，抛光介质20的中间位置适应金属丝盘旋地嵌入支撑杆10上。抛光介质20的两端向支撑杆10的四周外部延伸，抛光介质20形成环绕支撑杆10的圆柱体，进而能够有效进入流道进行抛光处理。在加工增材制造零件的内流道时，本申请的抛光装置可以任意弯曲，自然贴合至增材制造零件的内流道轮廓上，对不平坦的内流道进行研磨，将毛刺去掉，锐边倒钝为光滑均匀的圆弧。

根据本发明的一个方面，抛光装置112的两侧为方形定位块，用于固定在第一钻头301和第二钻头302内。根据需要，抛光装置112通过定位块30可以连接到第一钻头301和第二钻头302内，通过自动装置提供旋转动力给支撑杆10，从而带动抛光介质20转动，进行被抛光零件的内流道抛光。

根据本发明的一个方面，抛光介质为抛光布、抛光软轮或砂带中的任一种。抛光介质20选用什么材料一般需要根据被抛光零件的材质和结构来决定，根据被抛光零件的表面硬度、抛光要求等条件选择采用抛光软轮、抛光布、砂带等材料。同样，抛光装置可抛光薄壁零件，对零件强度无要求，抛光过程无腐蚀，对零件可靠性和寿命无影响。

根据本发明的一个方面，抛光介质20构成的圆柱直径大于增材制造零件的内流道直径0.2-0.5mm。具体地，采用柔性抛光材料穿入流道旋转抛光，由于抛光介质20构成的圆柱直径大于增材制造零件的内流道直径0.2-0.5mm，与内流道表面接触力均匀，不会对转弯特征产生过量去除。

根据本发明的一个方面，若增材制造零件的变直径内流道，抛光介质根据内流道的直径不同选择不同的长度匹配变直径内流道。本实施例中的抛光装置112具备针对异形、变截面的流道进行定制化抛光的能力。针对变直径的流道抛光，应按流道形状定制相应的抛光介质，并仅采用旋转方式进行抛光。

另一方面，本申请还提供了一种用于增材制造零件内流道的抛光方法，采用上述的用于增材制造零件内流道的抛光设备，方法包括：将增材制造零件108放置于夹持部件107上，调节紧固部件113、114的位置以将抛光装置112穿过增材制造零件108的内流道；设定第一钻头301和第二钻头302的转速，从而带动抛光装置112进行旋转，进行增材制造零件108的内流道抛光。

具体地，根据增材制造零件108的形状选择合适的夹持部件107，调节紧固部件113、114在第一固定杆110和第二固定杆111的上下位置，如图4所示，紧固部件113、114能通过调节手动摇杆进行其位置上下移动，让增材制造零件108的内流道与抛光装置112平齐，设定第一钻头301和第二钻头302的转速，从而带动抛光装置112进行旋转，进行增材制造零件108的内流道抛光，同时，还可设定第一输送装置101的旋转速度和方向，使得增材制造零件108能够沿着抛光装置112左右来回移动。经过抛光装置112在增材制造零件108的内流道自旋转和左右来回摩擦，进行内流道抛光。采用该增材制造零件内流道的抛光设备，抛光过程风险小，对增材制造零件无过载、无损伤，不影响增材制造零件的可靠性。

根据本发明的一个方面，用于增材制造零件内流道的抛光方法还包括：若增材制造零件108有多条内流道，控制第一输送装置101旋转从而带动增材制造零件108的左右移动，控制第二输送装置104旋转从而带动增材制造零件108的前后移动。

一般增材制造零件108会有多条内流道，当一个内流道已经抛光完成后，通过控制第一输送装置101从而带动增材制造零件108左右移动，控制第二输送装置104旋转从而带动增材制造零件108的前后移动，从而将抛光装置112平齐放置在另一个内流道中，继续进行另一个内流道的抛光。一次的增材制造零件装卡就能实现其不同位置的内流道的多次抛光。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于增材制造零件内流道的抛光设备，其特征在于，包括：

第一输送装置（101），横向设置在第一底座上（102），通过第一电机（103）带动所述第一输送装置（101）的旋转；

第二输送装置（104），纵向设置在第二底座上（105），通过第二电机（106）带动所述第二输送装置（104）的旋转，所述第二底座（105）安装在所述第一输送装置（101）上方从而实现所述第二底座的（104）左右移动；

夹持部件（107），用于夹持所述增材制造零件（108）并固定在第三底座（109）上，所述第三底座（109）安装在所述第二输送装置（104）上方从而实现所述第三底座（109）的前后移动；

第一固定杆（110）和第二固定杆（111），分别竖向设置在所述第一底座（102）的左右两端；

抛光装置（112），通过第一紧固部件（113）和第二紧固部件（114）将所述抛光装置（112）安装在所述第一固定杆（110）和所述第二固定杆（111）之间，所述第一紧固部件（113）能够沿着所述第一固定杆（110）上下移动，所述第二紧固部件（114）能沿着所述第二固定杆（111）上下移动。

2.根据权利要求1所述的用于增材制造零件内流道的抛光设备，其特征在于，所述第二底座（105）包括第一轴套（201），所述第一轴套（201）固定在所述第二底座（105）的下方，且所述第一轴套（201）设置有配合所述第一输送装置（101）的导向通道。

3.根据权利要求2所述的用于增材制造零件内流道的抛光设备，其特征在于，

所述第一底座（102）的前后两端分别设置平行于所述第一输送装置（101）的两个凸起，所述第一轴套（201）的前后两端分别设置对应的两个凹槽。

4.根据权利要求1所述的用于增材制造零件内流道的抛光设备，其特征在于，所述第三底座（109）包括第二轴套（202），所述第二轴套（202）固定在所述第三底座（109）的下方，且所述第二轴套（202）设置有配合所述第二输送装置（104）的导向通道。

5.根据权利要求4所述的用于增材制造零件内流道的抛光设备，其特征在于，

所述第二底座（105）的左右两端分别设置平行于所述第二输送装置（104）的两个凸起，所述第二轴套（202）的左右两端分别设置对应的两个凹槽。

6.根据权利要求1所述的用于增材制造零件内流道的抛光设备，其特征在于，

所述第一紧固部件（113）包括第一钻头（301），所述第二紧固部件（114）包括第二钻头（302），所述抛光装置（112）的两端固定在所述第一钻头（301）和所述第二钻头（302）上，所述第一钻头（301）和所述第二钻头（302）能带动所述抛光装置（112）转动。

7.根据权利要求6所述的用于增材制造零件内流道的抛光设备，其特征在于，

所述抛光装置（112）包括支撑杆、抛光介质；所述支撑杆通过金属丝盘旋成麻花状；所述抛光介质中间位置缠绕固定设置于所述支撑杆上，通过所述金属丝螺旋排列所述抛光介质，所述抛光介质的两端向外延伸。

8.根据权利要求7所述的用于增材制造零件内流道的抛光设备，其特征在于，所述抛光装置（112）的两侧为方形定位块，用于固定在所述第一钻头（301）和所述第二钻头（302）内。

9.根据权利要求7所述的用于增材制造零件内流道的抛光设备，其特征在于，所述抛光介质为抛光布、抛光软轮或砂带中的任一种。

10.一种用于增材制造零件内流道的抛光方法，其特征在于，采用如权利要求6-9任一项所述的用于增材制造零件内流道的抛光设备，所述方法包括：

将所述增材制造零件（108）放置于所述夹持部件（107）上，调节所述紧固部件（113）的位置以将所述抛光装置（112）穿过所述增材制造零件（108）的内流道；

设定所述第一钻头（301）和所述第二钻头（302）的转速，从而带动所述抛光装置进行旋转，进行所述增材制造零件的内流道抛光。

11.根据权利要求10所述的用于增材制造零件内流道的抛光方法，其特征在于，还包括：

若所述增材制造零件（108）有多条内流道，控制第一输送装置（101）旋转从而带动所述增材制造零件（108）的左右移动，控制第二输送装置（104）旋转从而带动所述增材制造零件（108）的前后移动。

Images