CN112757122A - 液压马达平面配流组件的抛光方法 - Google Patents
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Abstract
液压马达平面配流组件的抛光方法，所述液压马达平面配流组件由轴承钢制得，其具有呈球面状的外表面，且内部沿轴向设有通孔，其特征在于，抛光加工时：工件夹持转动装置对工件从内侧实现夹持并驱动工件旋转；砂带机设于工件的正上方，对工件施加设定压力，并沿工件的表面往复摆动，运行的砂带通过摩擦对工件的表面材料进行去除；砂带机的摆动轴心线经过工件的球心并与工件的轴线垂直；砂带机上的砂带为A6或A30金字塔砂带；抛光过程包括粗抛和精抛。相对于现有技术所采用的人工方式，不仅加工效率高，成本低，且抛光均匀性好，抛光后工件表面质量一致性好，并且将两道工序整合在一起，即将砂带抛光和布轮抛光整合在一起，简化加工过程。
Description
技术领域
本申请涉及精密加工技术领域，特别涉及液压马达平面配流组件的抛光方法。
背景技术
抛光技术一直都是曲面超精密加工中最主要的一种加工方法。研究开发高效、高质量、低成本的曲面抛光方法一直是曲面抛光技术发展的主要方向之一。
球型零件特殊的表面形状为其表面的高质量抛光带来了一定的困难。对于附图中所示的液压马达平面配流组件，目前，生产部门采用的抛光方法是首先利用砂带机进行手工粗抛，然后再利用布轮进行精抛光，从而达到下一工序(抛丸机抛光或力流变抛光)所需表面质量要求(100nm左右)。但是，实际生产表明，这种抛光方法存在以下缺点：1)抛光过程依靠人工，加工效率低，人工成本高；2)抛光均匀性和表面质量一致性差；3)抛光过程需要两道工序实现，即砂带抛光和布轮抛光，加工繁琐。
因此，有必要针对上述现有技术中所存在的缺点，研发适合液压马达平面配流组件的抛光加工技术。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本申请提供了一种液压马达平面配流组件的抛光方法，该抛光方法加工效率高，成本低，且抛光均匀性和表面质量一致性较好。
本申请提供如下技术方案：
液压马达平面配流组件的抛光方法，所述液压马达平面配流组件由轴承钢制得，其具有呈球面状的外表面，且内部沿轴向设有通孔，抛光加工时：工件夹持转动装置对工件从内侧实现夹持并驱动工件旋转；砂带机设于工件的正上方，对工件施加设定压力，并沿工件的表面往复摆动，运行的砂带通过摩擦对工件的表面材料进行去除；砂带机的摆动轴心线经过工件的球心并与工件的轴线垂直；砂带机上的砂带为A6或A30金字塔砂带；
抛光过程包括粗抛和精抛；
粗抛时：砂带机的摆动频率为1-1.5HZ，工作压力为4-6N，砂带的运行速度为1-2m/S，工件的转速为100-200rpm，抛光时间为6-8min；
精抛时：砂带机和布轮同时对工件进行抛光；砂带机的摆动频率为1-1.5HZ，工作压力为2-3N，砂带的运行速度为4-6m/S；布轮平行于工件设置，以0.5-1HZ的频率沿轴向往复运动，布轮的旋转方向与工件的旋转方向相反，转速为100-300rpm；工件的转速为500-1000rpm，抛光时间为4-7min。
作为优化，前述的液压马达平面配流组件的抛光方法中，工件夹持转动装置包括基座，基座上设有三爪卡盘座，三爪卡盘座内设有主轴，三爪卡盘座的两侧分别设有自转电机和三爪卡盘，主轴的两端分别与自转电机和三爪卡盘传动连接；抛光时，三爪卡盘伸入工件自带的通孔中夹持工件，自转电机通过主轴驱动三爪卡盘旋转，从而带动工件旋转。采用这种方式夹持工件，可靠性高，且易于实施。
作为优化，前述的液压马达平面配流组件的抛光方法中，砂带机通过升降机构设于圆弧摆动机构上；抛光时，砂带机在升降机构的作用下对工件施加压力，并随圆弧摆动机构绕定轴作往复摆动。
进一步，前述的液压马达平面配流组件的抛光方法中，所述圆弧摆动机构包括摆动轴组件、摆盘电机组件和摆动架；所述摆动轴组件包括摆动轴箱体和摆动轴，所述摆动轴设于所述摆动轴箱体内；所述摆动架和所述摆动轴连接，可以绕摆动轴的轴线摆动；所述摆盘电机组件用于驱动摆动架绕摆动轴作往复摆动；所述摆盘电机组件包括摆盘电机座、摆盘电机、摆盘、导杆和导向轴承，所述摆盘电机设于摆盘电机座上，所述摆盘设于摆盘电机上可由摆盘电机驱动作转动，所述导杆偏心固定于摆盘上，所述导向轴承套于导杆上，所述导向轴承的外圈与摆动架上的直线型导向槽配合可在直线型导向槽内滑动；抛光时，摆盘电机驱动摆盘作转动，摆盘上偏心设置的导杆通过导向轴承驱动摆动架绕摆动轴作往复摆动。
进一步，前述的液压马达平面配流组件的抛光方法中，所述升降机构包括气缸、夹持座和Z向滑台机构，所述气缸和Z向滑台机构设于摆动架上，所述夹持座设于Z向滑台机构的滑块上，所述气缸与夹持座连接可以驱动其作升降；所述砂带机由夹持座夹紧固定；抛光时，气缸将砂带机压在工件上，通过控制气缸内部的气压对工件施加设定压力。
作为优化，前述的液压马达平面配流组件的抛光方法中，布轮的半径r1是工件上球面半径r2的1.5-2倍；布轮的轴线与工件的轴线的距离为r1+r2*COS(α/2)。进一步，前述的液压马达平面配流组件的抛光方法中，布轮的厚度是其半径r1的20-30％。
与现有技术相比，本申请的液压马达平面配流组件的抛光方法，在砂带抛光过程中，砂带机的砂带在液压马达平面配流组件的表面往复运动，砂带对工件表面的作用力始终指向球面的球心，且工件表面不同位置受到的抛光压力一致，相对于现有技术所采用的人工方式，不仅加工效率高，成本低，且抛光均匀性好，抛光后工件表面质量一致性好，并且将两道工序整合在一起，即将砂带抛光和布轮抛光整合在一起，简化加工过程，同时也进一步提高了加工效率。
附图说明：
图1是使用本发明的抛光方法抛光加工液压马达平面配流组件的原理图；
图2是本申请实施例中抛光设备的结构示意图(已装夹工件)；
图3是图2中抛光设备在X向上的局部投影视图；
图4是本申请实施例中的砂带抛光装置的结构示意图；
图5是本申请实施例中的工件夹持转动装置的结构示意图(已装夹工件)；
图6是本申请实施例中的布轮抛光装置的结构示意图。
附图中标记：1-工作台；2-砂带抛光装置，2a-圆弧摆动机构，20-X自动直线滑台、21-摆盘电机组件、211-摆盘电机座、212-摆盘电机、213-摆盘、214-导杆、215-导向轴承、22-摆动架、221-直线型导向槽、23-升降机构、231-气缸、232-夹持座、234-Z向滑台机构、24-摆动轴组件，241-摆动轴箱体、242-摆动轴、25-砂带机；3-工件夹持转动装置，31-基座、32-三爪卡盘座、33-自转电机、34-主轴、35-三爪卡盘；4-布轮抛光装置，40-Y自动直线滑台、410-布轮电机支架、411-布轮电机、412-布轮；5-工件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式(实施例)对本申请涉及的发明作进一步的说明，但并不作为对发明限制的依据。
实施例：
参见图1，本实施例中，液压马达平面配流组件(即工件5)由轴承钢制得，其具有呈球面状的外表面，且内部沿轴向设有通孔，抛光加工时：工件夹持转动装置3对工件5从内侧实现夹持并驱动工件5旋转；砂带机25设于工件5的正上方，对工件5施加设定压力，并沿工件5的表面往复摆动，运行的砂带通过摩擦对工件5的表面材料进行去除；砂带机25的摆动轴心线经过工件5的球心并与工件5的轴线垂直；砂带机25上的砂带为A30金字塔砂带；抛光过程包括粗抛和精抛；粗抛时：砂带机的摆动频率为1.5HZ，工作压力为6N，砂带的运行速度为2m/S，工件5的转速为200rpm，抛光时间为8min；精抛时：砂带机25和布轮412同时对工件5进行抛光；砂带机的摆动频率为1.5HZ，工作压力为3N，砂带的运行速度为6m/S；布轮412平行于工件5设置，以1HZ的频率沿轴向往复运动，布轮412的旋转方向与工件5的旋转方向相反，转速为300rpm；工件5的转速为1000rpm，抛光时间为7min。
本实施例在如图2中所示的抛光设备中实现。参见图2-6，该抛光设备包括：工作台1；工件夹持转动装置3；所述工件夹持转动装置3沿Y向设于工作台1上，用于对工件5从内侧实现夹持并驱动工件5旋转；X自动直线滑台20；与工件夹持转动装置3相对应，所述X自动直线滑台20沿X向设于工作台1上；圆弧摆动机构2a；所述圆弧摆动机构2a设于X自动直线滑台20上，可以在X向上移动；所述圆弧摆动机构2a的摆动轴心线经过夹持状态下工件5的球心；以及，砂带机25；所述砂带机25通过升降机构23设于圆弧摆动机构2a上，从而，可以升降，且可以相对圆弧摆动机构2a的摆动轴心线沿圆弧往复摆动。
该抛光设备中，X自动直线滑台20、圆弧摆动机构2a、升降机构23以及砂带机25构成砂带抛光装置2。加工时，工件夹持转动装置3从内测夹持(即伸入工件5自带的通孔进行夹持)工件5，并驱动工件5旋转(自转)，X自动直线滑台20将砂带机25推送至工件5正上方，升降机构23驱动砂带机25下降使砂带与工件表面接触，圆弧摆动机构2a驱动砂带沿工件上需要抛光的球面往复移动，通过摩擦作用，对工件上的球面进行材料去除，实现抛光。由于砂带始终指向工件上球面的球心与工件接触，沿工件表面往复运动，抛光过程中，工件上各个部位受到的抛光压力一致，工件表面材料得到均匀去除，加工后，工件表面质量一致性好。
该抛光设备中，所述圆弧摆动机构2a包括摆动轴组件24、摆盘电机组件21和摆动架22，所述摆动轴组件24和摆盘电机组件21设于所述X自动直线滑台20上；所述摆动轴组件24包括摆动轴箱体241和摆动轴242，所述摆动轴242通过摆动轴支撑轴承与摆动轴箱体241联接，所述摆动架22与摆动轴242固定联接；所述摆盘电机组件21用于驱动摆动架22绕摆动轴242作往复摆动；所述摆盘电机组件21包括摆盘电机座211、摆盘电机212、摆盘213、导杆214和导向轴承215，所述摆盘电机212设于摆盘电机座211上，所述摆盘213设于摆盘电机212上可由摆盘电机212驱动作转动，所述导杆214偏心固定于摆盘213上，所述导向轴承215套于导杆214上，所述导向轴承215的外圈与摆动架22上的直线型导向槽221配合可在直线型导向槽221内滑动。抛光加工时，摆盘电机212驱动摆盘213转动，摆盘213通过偏心设置的导杆214带动导向轴承215绕摆盘213的转动中心线转动，导向轴承215在直线型导向槽221内滑动使摆动架22绕摆动轴242做往复摆动。由于摆动轴242的中心线经过工件5上球面的球心，工作时，砂带与工件5接触，沿工件5上的球面移动。
该抛光设备中，所述导杆214相对于摆盘213的偏心距可调，具体是，导杆214与摆盘213通过螺栓实现固定连接，摆盘213上设有长条状螺栓安装孔，导杆214可以沿长条状螺栓安装孔调节位置。加工时，导杆214相对摆盘213偏心距R＝H*sinα/2；其中，H为摆盘213转动中心线与摆动轴242中心线的距离；α为使砂带抛光区域覆盖整个需要抛光的球型表面时摆动架22需要转动的角。(摆盘213转动中心线即摆盘电机212转轴的中心线)
该抛光设备中，所述升降机构23包括气缸231、夹持座232和Z向滑台机构234，所述气缸231和Z向滑台机构234设于摆动架22上，所述夹持座232设于Z向滑台机构234的滑块上，所述气缸231与夹持座232连接可以驱动其作升降；所述砂带机25由夹持座232夹紧固定。抛光时，通过控制气缸231内部的气压，对工件5施加设定的抛光压力。
该抛光设备中，所述工件夹持转动装置3包括设于工作台1上的基座31，基座31上设有三爪卡盘座32，三爪卡盘座32内沿Y向设有主轴34，所述主轴34通过主轴支撑轴承36与三爪卡盘座32联接，三爪卡盘座32的两侧分别设有自转电机33和三爪卡盘35，主轴34的两端分别与自转电机33和三爪卡盘35传动连接。工作时，三爪卡盘35伸入工件自带的通孔内，夹持住工件，自转电机33通过主轴34驱动三爪卡盘35旋转，从而带动工件5旋转。
该抛光设备还包括与工件夹持转动装置3对应设置的布轮抛光装置4；所述布轮抛光装置4包括沿Y向设于工作台1上Y自动直线滑台40，Y自动直线滑台40的滑块上设有布轮电机支架410，布轮电机支架410上设有布轮电机411，布轮电机411的转轴与布轮412联接。抛光时，布轮电机411驱动布轮旋转，同时，随Y自动直线滑台40的滑块在Y向上作往复运动，对工件5进行布轮抛光。本实施例中，布轮412的半径r1是工件5上球面半径r2的2倍；布轮412的轴线与工件5的轴线的距离为r1+r2*COS(α/2)。布轮412的厚度是其半径r1的30％。
需要指出的是，上述实施例中的X向、Y向不应当构成对本申请方案的限制，只要是两个相互垂直的方向都可构成X向和Y向。
抛光前后，分别对上述实施例中的工件5上任意8个分布于不同位置的点(记为a1-a8，b1-b8)的表面粗糙度进行了测量，测量结果如下表所示。
抛光前，工件5表面粗糙度在200nm以上，抛光加工后，工件5表面粗糙度下降到100nm左右，且不同位置测得的表面粗糙度基本一致(均在100±2.5nm范围内)，可见，上述实施例的抛光方法抛光均匀性好，抛光后，工件5表面质量一致性好。上述实施例中抛光加工总用时仅为15min，加工效率高，抛光过程借助机械控制砂带机25和布轮412，人工成本低。
对上述实施例进行试验参数调整后所形成的其它具体实施例得到的检测数据与上表中的趋势一致，能得出相同的结论，即用本发明的抛光方法对液压马达平面配流组件(工件5)进行抛光加工，加工效率高，成本低，且抛光均匀性和表面质量一致性较好，故在本说明书中不一一罗列。
上述对本申请中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施例的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和实施例中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。
Claims (7)
1.液压马达平面配流组件的抛光方法，所述液压马达平面配流组件由轴承钢制得，其具有呈球面状的外表面，且内部沿轴向设有通孔，其特征在于，抛光加工时：工件夹持转动装置(3)对工件(5)从内侧实现夹持并驱动工件(5)旋转；砂带机(25)设于工件(5)的正上方，对工件(5)施加设定压力，并沿工件(5)的表面往复摆动，运行的砂带通过摩擦对工件(5)的表面材料进行去除；砂带机(25)的摆动轴心线经过工件(5)的球心并与工件(5)的轴线垂直；砂带机(25)上的砂带为A6或A30金字塔砂带；
抛光过程包括粗抛和精抛；
粗抛时：砂带机的摆动频率为1-1.5HZ，工作压力为4-6N，砂带的运行速度为1-2m/S，工件(5)的转速为100-200rpm，抛光时间为6-8min；
精抛时：砂带机(25)和布轮(412)同时对工件(5)进行抛光；砂带机的摆动频率为1-1.5HZ，工作压力为2-3N，砂带的运行速度为4-6m/S；布轮(412)平行于工件(5)设置，以0.5-1HZ的频率沿轴向往复运动，布轮(412)的旋转方向与工件(5)的旋转方向相反，转速为100-300rpm；工件(5)的转速为500-1000rpm，抛光时间为4-7min。
2.根据权利要求1所述的液压马达平面配流组件的抛光方法，其特征在于，该方法中：工件夹持转动装置(3)包括基座(31)，基座(31)上设有三爪卡盘座(32)，三爪卡盘座(32)内设有主轴(34)，三爪卡盘座(32)的两侧分别设有自转电机(33)和三爪卡盘(35)，主轴(34)的两端分别与自转电机(33)和三爪卡盘(35)传动连接；抛光时，三爪卡盘(35)伸入工件(5)自带的通孔中夹持工件(5)，自转电机(33)通过主轴(34)驱动三爪卡盘(35)旋转，从而带动工件(5)旋转。
3.根据权利要求1所述的液压马达平面配流组件的抛光方法，其特征在于，该方法中：砂带机(25)通过升降机构(24)设于圆弧摆动机构(2a)上；抛光时，砂带机(25)在升降机构(24)的作用下对工件(5)施加压力，并随圆弧摆动机构(2a)绕定轴作往复摆动。
4.根据权利要求3所述的液压马达平面配流组件的抛光方法，其特征在于，该方法中：所述圆弧摆动机构(2a)包括摆动轴组件(24)、摆盘电机组件(21)和摆动架(22)；所述摆动轴组件(24)包括摆动轴箱体(241)和摆动轴(242)，所述摆动轴(242)设于所述摆动轴箱体(241)内；所述摆动架(22)和所述摆动轴(242)连接，可以绕摆动轴(242)的轴线摆动；所述摆盘电机组件(21)用于驱动摆动架(22)绕摆动轴(242)作往复摆动；所述摆盘电机组件(21)包括摆盘电机座(211)、摆盘电机(212)、摆盘(213)、导杆(214)和导向轴承(215)，所述摆盘电机(212)设于摆盘电机座(211)上，所述摆盘(213)设于摆盘电机(212)上可由摆盘电机(212)驱动作转动，所述导杆(214)偏心固定于摆盘(213)上，所述导向轴承(215)套于导杆(214)上，所述导向轴承(215)的外圈与摆动架(22)上的直线型导向槽(221)配合可在直线型导向槽(221)内滑动；抛光时，摆盘电机(212)驱动摆盘(213)作转动，摆盘(213)上偏心设置的导杆(214)通过导向轴承(215)驱动摆动架(22)绕摆动轴(242)作往复摆动。
5.根据权利要求4所述的液压马达平面配流组件的抛光方法，其特征在于，该方法中：所述升降机构(23)包括气缸(231)、夹持座(232)和Z向滑台机构(234)，所述气缸(231)和Z向滑台机构(234)设于摆动架(22)上，所述夹持座(232)设于Z向滑台机构(234)的滑块上，所述气缸(231)与夹持座(232)连接可以驱动其作升降；所述砂带机(25)由夹持座(232)夹紧固定；抛光时，气缸(231)将砂带机(25)压在工件(5)上，通过控制气缸(231)内部的气压对工件(5)施加设定压力。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的液压马达平面配流组件的抛光方法，其特征在于，该方法中：布轮(412)的半径r1是工件(5)上球面半径r2的1.5-2倍；布轮(412)的轴线与工件(5)的轴线的距离为r1+r2*COS(α/2)。
7.根据权利要求6所述的液压马达平面配流组件的抛光方法，其特征在于，该方法中：布轮(412)的厚度是其半径r1的20-30％。
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