CN112658962B - 一种振动光整装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种振动光整装置及方法，属于磨粒光整加工技术领域。所述装置包括料筒、夹具、振动电机、振动连接板、并联振动辅助单元、基座、窗口、吸音棉和外壳。料筒通过夹具直接固定于振动电机上，降低了振动传递过程中的损耗，增加了料筒振动的幅度以及所受的激振力，通过调整振动电机的驱动信号，进一步改善振动幅度与激振力；并联振动辅助单元可实时调整料筒的位姿，协同振动电机的振动辅助，可实现料筒的多自由度振动，迫使非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件之间的相互振动，同时并联振动辅助单元具有二级减震的功能，层层吸收振动能量，配合填充隔音棉的外壳有效的阻碍了振动产生的噪音传递，从而进行高效、高质与低噪的光整加工。

Description

一种振动光整装置及方法

技术领域

本发明涉及磨粒光整加工技术，特别提供了一种振动光整装置及方法。

背景技术

光整加工技术是以提高零件表面质量、改善表面完整性为目的的基础制造工艺技术，提高了零件的综合性能与使用寿命，在工业制造领域中的应用日益广泛。手工研磨、挤压珩磨、机械抛光等传统光整加工技术在加工效率、精度、质量以及自动化程度等方面具有一定的局限性，特使是针对具有自由曲面、复杂表面以及微细结构等表面特征零件的光整加工存在材料去除率低、质量均一性差、装夹困难等技术难题。为了解决传统光整技术存在的问题，涌现出了磁场辅助光整、超声抛光、电化学抛光、超声电解复合抛光、磨料喷射以及机械化学抛光等一系列的非传统光整加工技术。其中，磁场辅助光整加工技术具有非常广阔的应用前景。磁场辅助光整加工技术主要有磁力研磨技术、磁流变抛光技术、磁射流抛光技术与磁性浮体抛光技术等，具有游离磨料的柔性和可控性等优点，可基于零件表面特征形成特定的柔性固着磨具进行光整加工，有效解决了自由曲面、复杂型面以及微细结构光整加工中的诸多问题，但是，由于受到工具尺寸以及运动方式的限制，导致磨粒难以均匀光整复杂曲面、微细结构等表面特征。然而，振动辅助运动可以促使磨粒均匀光整复杂曲面、微细结构等表面特征，增强磨粒与表面特征之间的相对运动，进一步提高光整质量与效率。因此，开发基于振动辅助的光整装置及方法，存在重要的理论意义和实际应用价值。

发明内容

本发明提供了一种振动光整装置及方法。料筒通过夹具直接固定于振动电机上，增加了料筒振动的幅度以及所受的激振力；并联振动辅助单元可实时调整料筒的位姿，协同振动电机的振动辅助，可实现料筒的多自由度振动，从而带动料筒内的非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件之间的相互振动，同时并联辅助单元具有二级减震的功能，减弱振动向基座与周围空间的传递，配合填充隔音棉的外壳有效的阻碍了振动产生的噪音传递，从而进行高效、高质与低噪的光整加工。

本发明的一种振动光整装置及方法所提供的技术方案：所述装置包括料筒、夹具、振动电机、振动连接板、并联振动辅助单元、基座、窗口、吸音棉和外壳，所述料筒包括内挡板、端盖、外挡板和磁极，所述并联振动辅助单元包括连接板、弹簧、气压连杆、螺栓、销轴、液压活塞杆和辅助单元基座，所述磁极安装于外挡板的磁极槽中，所述安装端盖的内挡板下端以间隙配合的方式安放于外挡板内部，所述内挡板与外挡板通过夹具直接固定于振动电机上，所述振动连接板的上端面固定振动电机，下端面通过连接板与装有弹簧的气压连杆固定连接，所述液压活塞杆通过直槽口与销轴的槽口配合与气压连杆进行固定连接，所述气压连杆与液压活塞杆固定于辅助单元基座上，所述并联振动辅助单元通过螺栓紧固于基座上，所述吸音棉填充于外壳的间隙中，所述外壳安装于基座的四周。

本发明的一种振动光整装置及方法所提供的加工方法：

（1）将磁极以间隙配合的方式安装于预留出磁极槽的外挡板上；

（2）将非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件同时放入到料筒的内挡板中，然后盖上端盖，其次将内挡板通过间隙配合的方式安装于外挡板内部，之后将内挡板与外挡板通过夹具直接固定于振动电机上；

（3）振动电机施加驱动信号后产生振动，将振动直接传递给料筒，从而带动料筒内的非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件之间的相互振动；

（4）改变气压连杆的气压动作控制信号，从而实时调整料筒的位姿；

（5）通过振动电机的振动辅助，协同并联振动辅助单元实时调整料筒的位姿，实现料筒的多自由度振动，从而带动非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件表面的相对运动，进而实现高效、高质光整加工；

（6）通过控制器调整振动电机的频率，改变料筒振动的幅度以及所受的激振力，进一步改善光整加工效果。

本发明的有益效果是：1、本发明所述的一种振动光整装置及方法，待加工零件被放置于料筒中，无需针对零件的表面特征进行专用夹具的设计与加工，实现具有自由曲面、复杂曲面以及微细结构等表面特征零件的光整加工。2、本发明所述的一种振动光整装置及方法，料筒的外挡板预留出磁极安放的区域，可将磁极以间隙配合的方式安装于磁极槽中，再将非磁性磨料替换成磁性磨料，从而改变光整装置的用途，进行振动辅助磁力光整加工。3、本发明所述的一种振动光整装置及方法，料筒通过夹具直接固定于振动电机上，将振动直接传递给料筒，降低了振动传递过程中的损耗，增加了料筒振动的幅度以及所受的激振力。4、本发明所述的一种振动光整装置及方法，通过改变并联振动辅助单元的3个子单元气压连杆的气压动作控制信号，可以实现料筒的多自由度运动；而且并联振动辅助单元具有二级减震的功能，层层减弱了振动向基座与周围空间的传递。

附图说明

图1是本发明的一种振动光整装置及方法的整体结构示意图。

图2是本发明的一种振动光整装置及方法的外壳结构示意图。

图3是本发明的一种振动光整装置及方法的料筒结构示意图。

图4是本发明的一种振动光整装置及方法的并联振动辅助单元结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式所述装置包括料筒（1-1）、夹具（1-2）、振动电机（1-3）、振动连接板（1-4）、并联振动辅助单元（1-5）、基座（1-6）、窗口（2-1）、吸音棉（2-2）和外壳（2-3），所述料筒（1-1）包括内挡板（3-1）、端盖（3-2）、外挡板（3-3）和磁极（3-4），所述并联振动辅助单元（1-5）包括连接板（4-1）、弹簧（4-2）、气压连杆（4-3）、螺栓（4-5）、销轴（4-6）、液压活塞杆（4-7）和辅助单元基座（4-8），所述磁极（3-4）安装于外挡板（3-3）的磁极槽（3-5）中，所述安装端盖（3-2）的内挡板（3-1）下端以间隙配合的方式安放于外挡板（3-4）内部，所述内挡板（3-1）与外挡板（3-3）通过夹具（1-2）直接固定于振动电机（1-3）上，所述振动连接板（1-4）的上端面固定振动电机（1-3），下端面通过连接板（4-1）与装有弹簧（4-2）的气压连杆（4-3）固定连接，所述液压活塞杆（4-7）通过直槽口（4-4）与销轴（4-6）的槽口配合与气压连杆（4-3）进行固定连接，所述气压连杆（4-3）与液压活塞杆（4-7）固定于辅助单元基座（4-8）上，所述并联振动辅助单元（1-5）通过螺栓（4-5）紧固于基座（1-5）上，所述吸音棉（2-2）填充于外壳（2-3）的间隙中，所述外壳（2-3）安装于基座（1-5）的四周。

具体实施方式二：结合图1和图3说明本实施方式所述外挡板（3-3）预留出磁极槽（3-5），可将磁极（3-4）以间隙配合的方式安装于磁极槽（3-5）中，再将非磁性磨料替换成磁性磨料放置于内挡板（3-1）中，从而实现振动光整加工到振动辅助磁力光整加工的工作用途的改变，其它与具体实施方案一相同。

具体实施方式三：结合图1和图3说明本实施方式将放置有非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件的料筒（1-1）通过夹具（1-2）直接固定于振动电机（1-3）上，将振动直接传递给料筒（1-1），降低了振动传递过程中的损耗，增加了料筒（1-1）振动的幅度以及所受的激振力；通过控制器调整振动电机（1-3）的频率，进一步改善料筒（1-1）振动的幅度以及增强所受的激振力，其它与具体实施方案一或二相同。

具体实施方式四：结合图1和图4说明本实施方式所述并联振动辅助单元（1-5）由3个子单元组成，每个子单元主要由安装弹簧（4-2）的气压连杆（4-3），以槽口配合与气压连杆（4-3）连接的液压活塞杆（4-7）组成，通过改变3个子单元气压连杆（4-3）的气压动作控制信号，从而使并联振动辅助单元（1-5）具有六自由度，可实现料筒（1-1）的多自由度运动，协同振动电机（1-3）的振动辅助，最终实现料筒（1-1）的多自由度振动，从而带动磨料与待加工零件表面的相对运动，进而实现高效、高质光整加工，其它与具体实施方案一、二或三相同。

具体实施方案五：结合图1和图4说明本实施方式所述并联振动辅助单元（1-5）由3个子单元组成，每个子单元主要由安装弹簧（4-2）的气压连杆（4-3），通过槽口配合与气压连杆（4-3）连接的液压活塞杆（4-7）组成，安装于气压连杆（4-3）上的弹簧（4-2）首先吸收掉一部分振动能量，其余的能量再由液压活塞杆（4-7）进行缓冲吸收，而且4个并联振动辅助单元（1-5）可以均匀的吸收振动能量，减弱了振动向基座（1-6）与周围空间的传递；配合填充隔音棉（2-2）的外壳（2-3）有效的阻碍了振动产生的噪音传递，从而进行低噪的光整加工，其它与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式一、二、三、四或五中任意一个具体实施方式所述装置进行光整加工步骤如下：

（1）将磁极（3-4）以间隙配合的方式安装于预留出磁极槽（3-5）的外挡板（3-3）上；

（2）将非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件同时放入到料筒（1-1）的内挡板（3-1）中，然后盖上端盖（3-2），其次将内挡板（3-1）通过间隙配合的方式安装于外挡板（3-3）内部，之后将内挡板（3-1）与外挡板（3-3）通过夹具（1-2）直接固定于振动电机（1-3）上；

（3）振动电机（1-3）施加驱动信号后产生振动，将振动直接传递给料筒（1-1），从而带动料筒（1-1）内的非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件之间的相互振动；

（4）改变气压连杆（4-3）的气压动作控制信号，从而实时调整料筒（1-1）的位姿；

（5）通过振动电机（1-3）的振动辅助，协同并联振动辅助单元（1-5）实时调整料筒（1-1）的位姿，实现料筒（1-1）的多自由度振动，从而带动非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件表面的相对运动，进而实现高效、高质光整加工；

（6）通过控制器调整振动电机（1-3）的频率，改变料筒（1-1）振动的幅度以及所受的激振力，进一步改善光整加工效果。

Claims (3)

1.一种振动光整装置，其特征在于：所述装置包括料筒(1-1)、夹具(1-2)、振动电机(1-3)、振动连接板(1-4)、并联振动辅助单元(1-5)、基座(1-6)、窗口(2-1)、吸音棉(2-2)和外壳(2-3)，所述料筒(1-1)包括内挡板(3-1)、端盖(3-2)、外挡板(3-3)和磁极(3-4)，所述并联振动辅助单元(1-5)包括连接板(4-1)、弹簧(4-2)、气压连杆(4-3)、螺栓(4-5)、销轴(4-6)、液压活塞杆(4-7)和辅助单元基座(4-8)，所述磁极(3-4)安装于外挡板(3-3)的磁极槽(3-5)中，所述端盖(3-2)的内挡板(3-1)下端以间隙配合的方式安放于外挡板(3-3)内部，所述内挡板(3-1)与外挡板(3-3)通过夹具(1-2)直接固定于振动电机(1-3)上，所述外挡板(3-3)预留出磁极槽(3-5)，可将磁极(3-4)以间隙配合的方式安装于磁极槽(3-5)中，再将非磁性磨料替换成磁性磨料，从而改变光整装置的用途，进行振动辅助磁力光整加工；所述振动连接板(1-4)的上端面固定振动电机(1-3)，下端面通过连接板(4-1)与装有弹簧(4-2)的气压连杆(4-3)固定连接，所述液压活塞杆(4-7)通过直槽口(4-4)与销轴(4-6)的槽口配合与气压连杆(4-3)进行固定连接，所述气压连杆(4-3)与液压活塞杆(4-7)固定于辅助单元基座(4-8)上，所述并联振动辅助单元(1-5)由3个子单元构成，每个子单元含有安装弹簧(4-2)的气压连杆(4-3)结构，通过改变3个子单元气压连杆(4-3)的气压动作控制信号，从而使并联振动辅助单元(1-5)具有六自由度，可实现料筒(1-1)的多自由度运动；

所述并联振动辅助单元(1-5)具有二级减震的功能，安装于气压连杆(4-3)上的弹簧(4-2)首先吸收掉一部分振动能量，其余的能量再由液压活塞杆(4-7)进行缓冲吸收，且4个并联振动辅助单元(1-5)可以均匀的吸收振动能量，有效阻碍了振动产生的噪音传递；

所述并联振动辅助单元(1-5)通过螺栓(4-5)紧固于基座(1-6)上，所述吸音棉(2-2)填充于外壳(2-3)的间隙中，所述外壳(2-3)安装于基座(1-6)的四周。

2.根据权利要求1所述的一种振动光整装置，其特征在于：所述料筒(1-1)通过夹具(1-2)直接固定于振动电机(1-3)上，从而将振动直接传递给料筒(1-1)，降低了振动传递过程中的损耗，增加了料筒(1-1)振动的幅度以及所受的激振力。

3.根据权利要求1所述的一种振动光整装置的光整加工方法，其特征在于，所述方法主要通过以下步骤实现：

(1)将磁极(3-4)以间隙配合的方式安装于预留出磁极槽(3-5)的外挡板(3-3)上；

(2)将非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件同时放入到料筒(1-1)的内挡板(3-1)中，然后盖上端盖(3-2)，其次将内挡板(3-1)通过间隙配合的方式安装于外挡板(3-3)内部，之后将内挡板(3-1)与外挡板(3-3)通过夹具(1-2)直接固定于振动电机(1-3)上；

(3)振动电机(1-3)施加驱动信号后产生振动，将振动直接传递给料筒(1-1)，从而带动料筒(1-1)内的非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件之间的相互振动；

(4)改变气压连杆(4-3)的气压动作控制信号，从而实时调整料筒(1-1)的位姿；

(5)通过振动电机(1-3)的振动辅助，协同并联振动辅助单元(1-5)实时调整料筒(1-1)的位姿，实现料筒(1-1)的多自由度振动，从而带动非磁性磨料或磁性磨料与待加工零件表面的相对运动，进而实现高效、高质光整加工；

(6)通过控制器调整振动电机(1-3)的频率，改变料筒(1-1)振动的幅度以及所受的激振力，进一步改善光整加工效果。

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