CN111890216A

CN111890216A - 复杂曲面工件光整加工气压磨料池

Info

Publication number: CN111890216A
Application number: CN202010661004.XA
Authority: CN
Inventors: 袁伟; 王星灿; 郭前建; 张磊安; 王志文; 黄雪梅; 于洁
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2020-11-06

Abstract

本发明是关于复杂曲面工件光整加工气压磨料池装置设计及操作方法，属于精密工件表面光整加工领域。该装置由圆柱缸体，空气压缩装置、气体传输装置、工件加工装置组成。空气压缩装置将吸入的空气过滤加热到恒定温度，恒温气体经过气体加压传输装置，其中高压喷头将恒温气体高速喷入圆柱缸体中，并推动圆柱缸体中的细小颗粒形成磨料流，由高速电机带动的工件加工装置与该磨料流形成相对运动，对复杂曲面工件进行光整加工。该装置可以在工件加工装置上增加多个齿轮，以此来提高加工效率。该装置适应性强，气体传输装置可以调控气体风速风压；圆柱缸体中的磨料颗粒尺寸可以根据自身工件对光整环境需求进行调整。该装置光整效率高，能同时加工多个工件，适用范围广，既能实现复杂曲面工件的光整加工又可对复杂曲面进行去飞边、毛刺、等操作，具有操作简便，结构简单，安全可靠的优点。

Description

复杂曲面工件光整加工气压磨料池

技术领域

本次发明涉及复杂曲面的光整加工领域，具体是复杂曲面专用光整加工气压磨料池。

背景技术

随着科学技术的发展，人们对先进仪器、设备的要求提高，因此复杂曲面工件质量的要求也越来越高，随之出现了光整加工技术。零件的表面精度对零件的性能、寿命有着重要的影响，随着高尖端加工技术的发展，光整加工技术成了重要的加工环节，所以零件的加工精度、表面质量是零部件加工的重中之重，复杂曲面工件光整加工气压磨料池除了能对复杂曲面进行光整加工，同时也能应用于其他零件的表面加工。

发明内容

本发明针对现存复杂曲面零件光整加工方式的不足，提出了复杂曲面专用光整加工气压磨料池。高速气流进入磨料池后，带动细小磨料回转，使其具有磨料流的特性，对磨料池内高速旋转的工件进行随机点蚀、碰撞，从宏观角度进行零件的高效率、高质量的光整加工。

为实现上述目标，本发明采用以下技术方案：

复杂曲面专用光整加工气压磨料池，包括风力输送装置、气体喷射装置、工件夹持装置和圆柱状缸体：风力输送装置设置在缸体一侧，输送磨料池所需气体；气体喷射装置连接于风力输送装置之后，在特定压力下将气体通过管道和气孔喷射进磨料池内，其设置在缸体的底面与侧面；工件夹持装置设置在磨料池顶部，带动工件做高速回转运动，在磨料池内进行光整加工；圆柱状缸体是磨料池的整体框架。

风力输送装置由电机、空气压缩装置、加热装置组成；空气压缩器作为气流产生装置与电机跟加热装置相连，空气压缩器将空气压缩过滤之后，送到加热装置将空气进行加温。满足磨料所需温度。

气体喷射装置由气孔跟喷头组成，喷头将加热装置输送的空气进行调节，满足不同工件所需的不同流速，气流通过过滤网进入喷头，喷射进圆柱状缸体内，该装置为磨料池提供合适气流。

工件夹持装置由驱动电机、传动轴、齿轮传动装置和带有工件的夹具几部分组成；驱动电机固定在磨料池顶盖上，驱动电机的输出端与传动轴一端相连，传动轴另一端连接齿轮传动装置，齿轮连接工件夹具，进行二次调速，待加工工件吸附在夹具上，在磨料池内作回转运动，从而进行光整加工。

所属装置工作原理为：通过电机带动空气压缩器，将空气抽取进行升温跟过滤，输送至气孔，气孔对气流大小进行调节，达到光整加工所需的流速，带动磨料池的磨料形成磨料流，同时工件夹具带着工件进行来回的运动，高速回转的工件和高速移动的磨料进行充分的接触进行零件的光整加工。

本发明的创新点为：提供一种复杂曲面专用光整加工气压磨料池，选碳化硅磨料对小型零件进行加工，利用齿轮传动，提高传动比，同时增加同时工作的工件数量，提高磨料池的利用率，圆柱状磨料池可让磨料跟工件接触更加完全，齿轮选择抗磨材料，防止磨料池对齿轮的侵蚀磨损。该装置操作方便易懂，没有污染，效率高，能够快速高效率的进行光整加工。

附图说明

图1复杂曲面专用光整加工气压磨料池结构总图。

图2为风力输送推动装置及顶部电机结构示意图。

图3为齿轮传动装置、工件夹持装置、气体喷射装置结构示意图。

图中：Ⅰ、工件夹持及动力装置；Ⅱ、圆柱状缸体结构；Ⅲ、风力输送装置；Ⅳ、齿轮传动装置；1、侧面气孔；2、底部气孔；3、通气管道；4、缸体；5、驱动电机；6、步进电机；7、疏风管道；8、空气压缩装置；9、齿轮传动装置；10、联轴器；11、工件夹持装置。

圆柱状磨料池整体外形为圆柱状，高为700mm,最大半径为500mm，内壁厚450mm，内气道宽25mm，长为350mm，其中每个气道均匀分布6个气孔，气孔尺寸与喷头尺寸相配合，可以根据需求自行调节。

磨粒选用碳化硅，能磨削大部分铸铁、黄铜、耐火材料及非金属材料；磨粒大小为0.05~0.10mm，低粘度磨料可以对零部件边角倒角和飞边毛刺进行研磨，对于各种小型零件的复杂曲面进行精确、稳定、灵活加工。

主动轮参数：模数m=2，齿数z=19，齿顶高系数h=1，齿形角a=20°，直齿轮精度等级7-L-F。

从动轮个数为4个，如果需要同时多个工件进行加工，可以自行添加。从动轮参数：模数m=2，齿数z=38，齿形角a=20°，齿顶高系数h=1，直齿轮精度等级7-L-F。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

复杂曲面专用光整加工气压磨料池，其特征在于通过空气压缩装置[6]将空气压缩跟过滤，然后传送到加热装置[3]对气体进行升温，由气压调控装置[3]调节气体传输速率，接着将气体输送至底部气孔和侧面气孔。气孔将磨料池中特定的磨料吹起，形成类似流体的磨料流；回转装置包括工件夹持装置[11]、支架[10]、步进电机[5]，其中工件夹持装置将带动工件旋转然后充分跟磨料流接触，完成给复杂曲面光整加工的任务。

气体喷射装置[Ⅲ]由通气管道[3]、气孔[2]、过滤网和喷头几部分组成；所述通气管道[3]连接风力输送装置的输风管道[7]，设置在磨料池的底面与侧面，气孔[2]与喷头均匀分布在磨料池底面与侧面上，为磨料池提供高速流动的气流。磨粒选用碳化硅，能磨削大部分铸铁、黄铜、耐火材料及非金属材料；磨粒大小为0.05~0.10mm，低粘度磨料可以对零部件边角倒角和飞边毛刺进行研磨，对于各种小型零件能够精确、稳定、灵活加工。

工件夹持装置[Ⅰ]由驱动电机[5]、传动轴和带有工件的夹具[11]几部分组成；通过设计齿轮传动，将工件夹具[11]与齿轮连接，提高了传动效率，而且增加了同时进行光整加工零件的数量。

缸体[1]是磨料池的整体框架，包括顶盖[4]、缸体，呈圆柱状，这种形状可以让磨料池内固体磨料混合更充分、均匀，提高装置效率；缸体内壁设置耐磨保温材料，保护外壳，防止被磨粒侵蚀。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要运作过程，便于该领域普通技术人员的理解和使用。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例，做出各种修改、等同替换和改进，因此，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围。

Claims

1.复杂曲面工件光整加工气压磨料池，其特征在于：包括圆柱状缸体[Ⅱ]、空气压缩装置[Ⅲ]、气体传输装置[Ⅱ]和工件加工装置[Ⅰ]；所述空气压缩装置[Ⅲ]主要包括：步进电机[6]、空气压缩机[8]、气体输送管道[7]、升温过滤器[3]，其中步进电机功率大小为2 KW；所述气体传输装置[Ⅱ]包括：圆柱缸体内部气道[1]、沿气道均匀分布的圆台气孔[2]；所述工件加工装置[Ⅰ]包括：高速电机[5]、圆柱缸体盖板[4]、联轴器[10]、工件夹具[11]、主动轮[9]、从动轮[12]，其中高速电机转速为2000-3000 r/min，主动轮模数m为2，齿数z为19，齿顶高系数h为1，齿形角a为20°，直齿轮精度等级7-L-F，从动轮模数m为2，齿数z为38，齿形角a为20°，齿顶高系数h为1，直齿轮精度等级7-L-F；所述圆柱状缸体包括：缸体本身和底部隔板[2]，其中缸体高为700 mm，最大半径为500 mm，内壁厚450 mm，气道宽25 mm，长为350mm，每个气道均匀分布6个气孔，气孔尺寸与喷头尺寸相配合，可以根据需求自行调节。

2.根据权利要求1所述通过复杂曲面工件光整加工气压磨料池，其特征在于所述空气压缩装置[Ⅲ]将空气压缩并过滤，之后将过滤好的空气传送到加热装置[3]对气体进行升温，由气压调控装置[3]调节气体传输速率，接着将气体输送至底部气孔和侧面气孔。

3.根据权利要求1所述通过复杂曲面工件光整加工气压磨料池，其特征在于气孔将磨料池中特定的磨料吹起，形成类似流体的磨料流；回转装置包括工件夹持装置[11]、支架[10]、步进电机[5]，其中工件夹持装置将带动工件旋转然后充分跟磨料流接触，完成给复杂曲面工件光整加工的任务。

4.根据权利要求1所述通过复杂曲面工件光整加工气压磨料池，其特征在于所述气体喷射装置[Ⅲ]由通气管道[3]、气孔[2]、过滤网和喷头组成；所述通气管道[3] 设置在磨料池的底面与侧面并连接风力输送装置的输风管道[7]，喷头安装在气孔[2]上面，气孔[2]分布在磨料池底面与侧面上，为磨料池提供高速流动的气流。

5.根据权利要求1所述通过复杂曲面工件光整加工气压磨料池，其特征在于工件夹持装置[Ⅰ]由驱动电机[5]、传动轴和工件夹具[11]组成；驱动电机带动传动轴进行转动，传动轴与工件夹具[11]上端链接，通过设计齿轮传动，将工件夹具[11]与齿轮连接，可以按照工作量的多少对齿轮数量进行增减，进而提高传动效率，并增加同时进行光整加工零件的数量，提高工作效率。

6.根据权利要求1所述通过复杂曲面工件光整加工气压磨料池，其特征在于缸体[1]是磨料池的整体框架，包括顶盖[4]、缸体[1]，选用圆柱状缸体可使磨料在缸体中形成回转的磨料流，在缸体内壁设置耐磨保温材料，保护外壳，防止被磨粒侵蚀。

7.根据权利要求1所述通过复杂曲面光整加工气压磨料池，其特征在于复杂曲面为流线型一阶连续曲面，磨料经过工件表面时，电机带动工件高速旋转，产生的磨料流会在流线型一阶连续曲面上进行微切削作用。

8.根据权利要求1所述通过复杂曲面光整加工气压磨料池，其特征在于所属装置工作原理为：通过电机[6]带动空气压缩器[8]，将空气抽取进行升温跟过滤，然后气流通过气孔调节到工件所需光整加工所需的流速，高速气流带动磨料池中的细小磨料形成磨料流，同时工件夹具[11]带着工件做高速回转运动，高速磨料与工件在微观角度进行随机点蚀跟碰撞，进而从宏观角度完成对零件的光整加工。