CN112828756A - 一种力流变抛光装置及抛光方法 - Google Patents

一种力流变抛光装置及抛光方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种力流变抛光装置及抛光方法，机架上设置有可自转的抛光料槽和可自转的工件夹持部，工件夹持部位于抛光料槽内，具有以下有益效果，在抛光料槽内盛放抛光液，并将工件夹持在工件夹持部上，通过自转的抛光料槽带动抛光液转动，工件在自转的夹持部带动下自转，待抛光面的接触区域的作用力急剧增加，实现工件表面的抛光；该力流变抛光装置结构简单，能够高效、高质量、低成本地对待抛光面进行抛光。

Description

一种力流变抛光装置及抛光方法
技术领域
本发明涉及抛光领域，特别是涉及一种力流变抛光装置及抛光方法。
背景技术
目前的抛光方法，特别是针对复杂曲面，主要的抛光方法有磁流变抛光、磨料射流抛光、离子束抛光以及气囊抛光等。磁流变抛光主要原理就是在磁流变液中加入抛光粉，通过高强磁场作用所形成的流变液固化现象来达到去除工件表面材料微量的目的，但是国内对该技术的研究还不够深入，研究水平有待更进一步的提高。磨料射流抛光是将混有磨料颗粒的高速射流，通过专用喷嘴射向工件表面，利用磨料的高速冲击和冲刷从而达到去除材料的目的，其具有很多优点，常被用于抛光石英、陶瓷等光学硬脆材料，在光学元件加工领域中已经取得了一定的应用和发展。离子束抛光主要是利用离子束溅射原理来达到材料去除的目的，基于以上去除原理，使得离子束抛光具有加工精度高、材料去除确定性好、无应力、非接触式加工等特点，特别适合于复杂光学曲面的超精密加工。气囊抛光主要原理是采用一个尺寸比被加工元件小得多的球形抛光工具，在计算机控制下，以一定的路径、压力和速度来对工件表面进行抛光，通过冲入抛光头的气体的压强来控制气囊抛光头的软硬程度从而达到加工表面的材料去除。
出于成本，实现难度等多方面原因，目前一些带有复杂曲面的工件，例如手表外壳框架复杂表面的抛光大多仍采用手工毛毡抛光的方法进行抛光。不仅效率低下且对人工经验依赖性较大，不利于企业效率效益的提高。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种力流变抛光装置及抛光方法，能够高效、高质量、低成本地对复杂曲面进行抛光。
为实现上述目的，本发明提供一种力流变抛光装置，所述机架上设置有可自转的抛光料槽和可自转的工件夹持部，所述工件夹持部位于所述抛光料槽内。
优选地，还包括驱动所述抛光料槽自转的主轴系统，所述主轴系统包括与所述抛光料槽相固定的主轴和驱动所述主轴转动的主轴电机。
优选地，当所述工件夹持部上固定有工件时，所述工件的待抛光曲面与所述抛光料槽的转动方向的夹角在10°到60°之间。
优选地，所述机架上连接有支撑件，所述支撑件上布置有所述工件夹持部和用于驱动所述工件夹持部自转的自转电机。
优选地，所述机架上固设有角度调整电机，所述角度调整电机输出轴与所述支撑件连接。
优选地，所述工件夹持部有多个；所述自转电机的输出轴上固定有主动齿轮，每个所述工件夹持部上都固定有从动齿轮，所述主动齿轮与其中一个从动齿轮相啮合，其余相邻的两个从动齿轮相啮合；所述工件夹持部通过轴承可转动地支撑于支撑件
优选地，所述机架上还设置有升降机构，所述升降机构包括升降件和固设于所述机架上的气缸，所述升降件的一端与所述机架铰接、另一端连接于所述支撑件；所述气缸的活塞杆连接于所述升降件上，且所述活塞杆所在直线与所述升降件所在直线交错设置。
优选地，所述抛光料槽的内周壁由槽底朝槽开口方向倾斜向外延伸。
本发明还提出一种抛光方法，利用权利要求1所述的力流变装置，包括如下步骤：S1、在所述抛光料槽中加入抛光液，并在所述工件夹持部上夹持工件；S2、驱动所述抛光料槽自转和所述工件夹持部自转，所述抛光液与所述工件的待抛光面相对运动。
优选地，执行步骤S2时，所述工件的待抛光面与所述抛光料槽的转动方向的夹角在10°到60°之间。
如上所述，本发明涉及的一种力流变抛光装置及抛光方法，具有以下有益效果，在抛光料槽内盛放抛光液，并将工件夹持在工件夹持部上，通过自转的抛光料槽带动抛光液转动，工件在自转的夹持部带动下自转，待抛光面的接触区域的作用力急剧增加，实现工件表面的抛光；该力流变抛光装置结构简单，能够高效、高质量、低成本地对待抛光面进行抛光。
附图说明
图1为本发明一种力流变抛光装置的示意图；
图2为本发明一种力流变抛光装置拆除机架后的示意图；
图3为本发明中连接有支撑件的升降机构的结构示意图；
图4为本发明中支撑件的结构示意图；
图5为本发明中抛光料槽的结构示意图；
图6为本发明中抛光料槽转动方向与夹持在工件夹持部上的工件待抛光面相对位置示意图。
附图标记：
100、机架；200、抛光料槽；210、主轴；220、主轴电机；230、减速机；300、工件夹持部；310、工件；320、支撑件；330、自转电机；331、轴承；332、齿轮；400、升降件；410、气缸；411、活塞杆；412、连接块；413、升降座；500、冷风机。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1和图2所示，本发明的一种实施例提供的一种力流变抛光装置，包括机架100，机架100上设置有可自转的抛光料槽200和可自转的工件夹持部300，工件夹持部300位于抛光料槽200内。
基于此，本发明还提出了一种流变装置的抛光方法，包括如下步骤：S1、在所述抛光料槽200中加入抛光液，并在所述工件夹持部300上夹持工件310；S2、驱动所述抛光料槽200自转和所述工件夹持部300自转，所述抛光液与所述工件310的待抛光面相对运动。
工作时，在抛光料槽200内盛放抛光液，并将工件310夹持在工件夹持部300上，通过自转的抛光料槽200带动抛光液转动，带抛光面的工件310在自转的工件夹持部300带动下自转，当工件310与抛光液之间的相对速度超过一定值时，将会产生剪切增稠现象，待抛光的面的接触区域的作用力急剧增加，在接触区域形成的“柔性固着磨具”对工件310进行微切削，实现工件310表面的抛光；该力流变抛光装置仅仅需要驱动抛光料槽200自转和工件夹持部300自转即可进行工作，结构简单，能够高效、高质量、低成本得对待抛光面进行抛光。在实际工业应用中，待抛光面可以是复杂曲面，如手表壳等。
如图2所示，抛光料槽200连接有可驱动抛光料槽200自转的主轴系统，主轴系统包括连接在抛光料槽200上的主轴210和驱动主轴210转动的主轴电机220。主轴电机220驱动主轴210转动，带动主轴210上的抛光料槽200自转。主轴电机220和主轴210之间还设置有减速机230，主轴电机220通过减速机230进行转速的调节，进而带动主轴210转动。在本实施例中，主轴210沿着抛光料槽200的中轴线d5连接在该抛光料槽200的底端，该主轴电机220驱动抛光料槽200沿着该抛光料槽200自身的中轴线d5转动。需要说明的是，该主轴电机220的输出轴可沿顺时针或者逆时针转动，因此可驱动该抛光料槽200沿着两个方向转动，即，俯视的角度，该抛光料槽200可沿着顺逆两个方向转动。通过抛光料槽200的转动方向控制抛光液的顺逆两个转动方向，从而实现对工件310的正反两个待抛光面进行抛光。
如图2和图6所示，工件310固定在所述工件夹持部300上时，工件310的待抛光面与所述抛光料槽200的转动方向F的夹角在10°到60°之间。该角度范围既能够避免抛光液直接冲击工件310表面，动能流失，速度减小，又能够避免力流变抛光液固态分散微粒对磨粒的把持力减小，磨粒的梨耕作用减小，进而抛光时间长、抛光不够彻底等现象。
如图2、图3、图4和图6所示，机架100上连接有支撑件320，支撑件320上布置有工件夹持部300和用于驱动工件夹持部300自转的自转电机330。在力流变抛光装置工作时，自转电机330驱动工件夹持部300自转，进而带动工件310自转。在本实施例中，工件夹持部300转动设置于支撑件320上，工件夹持部300的中轴线d2大致垂直于支撑件320的长度方向，该力流变抛光装置处于工作状态时，支撑件320的长度方向大致与抛光料槽200的中轴线d5平行，工件夹持部300垂直连接于支撑件320上。工件310被夹持在工件夹持部300的端部，且该工件310的待抛光面大致垂直于工件夹持部300的中轴线d2。自转电机330驱动工件夹持部300沿其自身的中轴线d2转动，进而带动工件310的待抛光面沿着工件夹持部300的中轴线d2转动。而工件310固定在工件夹持部300时，由于工件310的待抛光面与工件夹持部300的中轴线d2大致呈直角，进而可将支撑件320绕着该支撑件320的中轴线d1转动到一定的角度，将工件310的待抛光面与所述抛光料槽200的转动方向F的夹角调整到在10°到60°之间。
如图2、图3和图4所示，工件夹持部300有多个；自转电机330的输出轴上固定有主动齿轮332，每个工件夹持部300上都固定有从动齿轮332，主动齿轮332与其中一个从动齿轮332相啮合，其余相邻的两个从动齿轮332相啮合；工件夹持部300通过轴承331可转动地支撑于支撑件320。在本实施例中，工件夹持部300通过轴承331贯穿支撑件320，工件夹持部300的一端设置有从动齿轮332，另一端为夹持工件端。支撑件320上若干工件夹持部300依次沿着支撑件320长度方向排成一列，并且相邻的两个从齿轮332彼此啮合。自转电机330设置在支撑件320的端部，并且该自转电机330输出轴上的主动齿轮332也与最近的工件夹持部300上的从动齿轮332啮合。启动自转电机330，位于同一支撑件320上的若干工件夹持部300同时沿着各工件夹持部300自身的中轴线d2发生转动。
如图1、图2和图3所示，机架100上还设置有升降机构，升降机构包括升降件400和固设于机架100上的气缸410，升降件400的一端与机架100铰接，另一端连接于支撑件320上；气缸410的活塞杆411连接于升降件400上，且活塞杆411所在直线与升降件400所在直线交错设置，也就是活塞杆的410的中轴线d4和升降件d3的中轴线d3为交错设置。
如图3、图4所示，在本实施例中，支撑件320有两个极限位置，分别是工作状态时的位置和非工作状态时的位置；工作状态时，支撑件320的长度方向(也就是支撑件320的中轴线d1的方向)与抛光料槽200的轴线平行、且支撑件320上的工件夹持部300均位于抛光料槽200内；非工作状态时，支撑件320的中轴线d1与抛光料槽200的槽底面大致平行、且支撑件320上的工件夹持部300均位于抛光料槽200外。气缸410设置在机架100上，气缸410上的活塞杆411由靠近抛光料槽200位置朝远离抛光料槽200方向上延伸，活塞杆411的自由端连接在升降件400的中间位置。启动气缸410，活塞杆411伸出，带动支撑件320由工作状态时的位置朝着非工作状态时的位置运动，直至支撑件320的长度方向与抛光料槽200的槽底面大致平行；停运气缸410，活塞杆411收缩，带动支撑件320由非工作状态时的位置朝着工作状态时的位置运动，直至支撑件320的长度方向与抛光料槽200的轴线平行。为了使得活塞杆411能够更顺畅得驱动升降件400活动，活塞杆411的端部与升降件400连接有连接块412，其中连接块412与活塞杆411转动连接。
如图2所示，为了增加抛光工件310的效率，可沿着抛光料槽200的周向均匀布置若干支撑件320，支撑件320上布置若干可自转的工件夹持部300。每个支撑件320分别通过各自的升降机构连接在机架100上，这就增加了一次性抛光的工件310个数。
如图2所示，在本实施例中，支撑件320固定在升降件400上，工件310的待抛光面与抛光料槽200的转动方向夹角固定。当然，支撑件320也可以转动连接于升降件400上，支撑件320可绕着自身轴线转动。例如，机架100上还可以固设有角度调整电机(图中未示出)，角度调整电机输出轴与所述支撑件320连接。当力流变抛光装置进行工作时，角度调整电机驱动支撑件320绕着支撑件320自身的轴线转动，从而调整工件310的待抛光面与所述抛光料槽200的转动方向的夹角。
如图5所示，抛光料槽200的内周壁由槽底朝槽开口方向倾斜向外延伸。在本实施例中，支撑件320可靠近抛光料槽200的内周壁布置，抛光料槽200旋转时，离心力将抛光液甩向内周壁，抛光液能够到达较高高度，在节约抛光液的情况下抛到所有工件310。优选的，抛光料槽200的槽底面边缘与抛光料槽200的内周壁的夹角α为90°，且抛光料槽200的中央位置向上凸起。为了便于更换抛光液，抛光料槽200上还开设有换液孔210。
如图1和图2所示，抛光料槽200的上方还设置有冷风机500。通过冷风机500对抛光过程中的工作状态时的抛光液进行冷却，防止抛光液过热影响抛光性能。
如图1所示，采用本实施例该力流变抛光装置进行抛光时，首先，在抛光料槽200内加入适量的抛光液，将若干工件310夹持在工件夹持部300上；启动气缸410，工件夹持部300被驱动停放在抛光料槽200内；分别启动主轴电机220、自转电机330和冷风机500，抛光料槽200和工件夹持部300自转，工件310待抛光面开始被抛光。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种力流变抛光装置，包括机架(100)，其特征在于，所述机架(100)上设置有可自转的抛光料槽(200)和可自转的工件夹持部(300)，所述工件夹持部(300)位于所述抛光料槽(200)内。
2.根据权利要求1所述的一种力流变抛光装置，其特征在于，还包括驱动所述抛光料槽(200)自转的主轴系统，所述主轴系统包括与所述抛光料槽(200)相固定的主轴(210)和驱动所述主轴(210)转动的主轴电机(220)。
3.根据权利要求1所述的一种力流变抛光装置，其特征在于，当所述工件夹持部(300)上固定有工件(310)时，所述工件(310)的待抛光曲面与所述抛光料槽(200)的转动方向的夹角在10°到60°之间。
4.根据权利要求1所述的一种力流变抛光装置，其特征在于，所述机架(100)上连接有支撑件(320)，所述支撑件(320)上布置有所述工件夹持部(310)和用于驱动所述工件夹持部(310)自转的自转电机(330)。
5.根据权利要求4所述的一种力流变抛光装置，其特征在于，所述机架(100)上固设有角度调整电机，所述角度调整电机输出轴与所述支撑件(320)连接。
6.根据权利要求4所述的一种力流变抛光装置，其特征在于，所述工件夹持部(310)有多个；所述自转电机(330)的输出轴上固定有主动齿轮，每个所述工件夹持部(300)上都固定有从动齿轮(332)，所述主动齿轮与其中一个从动齿轮(332)相啮合，其余相邻的两个从动齿轮(332)相啮合；所述工件夹持部(310)通过轴承(331)可转动地支撑于支撑件(320)。
7.根据权利要求4所述的一种力流变抛光装置，其特征在于，所述机架(100)上还设置有升降机构，所述升降机构包括升降件(400)和固设于所述机架(100)上的气缸(410)，所述升降件(400)的一端与所述机架(100)铰接、另一端连接于所述支撑件(320)；所述气缸(410)的活塞杆(411)连接于所述升降件(400)上，且所述活塞杆(411)所在直线与所述升降件(400)所在直线交错设置。
8.根据权利要求1所述的一种力流变抛光装置，其特征在于，所述抛光料槽(200)的内周壁由槽底朝槽开口方向倾斜向外延伸。
9.一种力流变抛光方法，其特征在于：利用权利要求1所述的力流变抛光装置，所述力流变抛光方法包括如下步骤：S1、在所述抛光料槽(200)中加入抛光液，并在所述工件夹持部(300)上夹持工件(310)；S2、驱动所述抛光料槽(200)自转和所述工件夹持部(300)自转，所述抛光液与所述工件(310)的待抛光面相对运动。
10.根据权利要求9所述的一种力流变抛光方法，其特征在于：执行步骤S2时，所述工件(310)的待抛光曲面与所述抛光料槽(200)的转动方向的夹角在10°到60°之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114147619A (zh) * 2021-12-16 2022-03-08 新昌浙江工业大学科学技术研究院 带专用定位夹持装置的薄壁环形零件抛光装置及抛光方法

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