CN114750032A - 一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于高精密密封技术领域中的直径小于10毫米的深阶梯孔阶梯端面密封加工的技术范畴，公开了一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，用于研磨阀体深阶梯孔阶梯密封端面，包括，基座，基座的一端固定有阀体夹持器，用于固定阀体；基座的另一端固定有研磨推进器，研磨推进器的端部固定有研磨头，所述研磨头的轴线与所述阀体深阶梯孔的轴线保持同轴。本发明的有益效果是：通过磁流变特性，实现了湿研磨和干研磨的无级转变，将粗研磨和精研磨整好在一道工序内完成，提高了加工效率，同时减少了反复更换研磨工具带来的操作不变，较少了研磨工具的准备，实现了研磨自动化。

Description

一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置

技术领域

本发明属于高精密密封技术领域中的直径小于10毫米的深阶梯孔阶梯端面密封加工的技术范畴，尤其涉及一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置。

背景技术

随着机械装备的发展，集成阀体成为精密装备油路的实现方式的优先选择，能够规范油路，减小体积，便于集成控制。

这种集成阀体中大量使用插装阀或者相近的结构实现对油路的通断及流量控制，这种阀体的控制中，均采用对油路的封堵进行，

其中，封堵面的加工质量直接决定着封堵面的密封性能，中国发明专利CN201810147082.0公开了一种阀腔孔端面研磨装置，包括工件、研磨盘、铰制孔螺栓、键、调节装置、固定压盘、固定装置和把手，固定装置安装在工件的盲孔内后紧固，调节装置安装在固定装置一侧对称设置的盲孔内，细芯轴的一端穿过固定装置的通孔连接有研磨盘，另一端连接有把手，研磨盘和安装有键的铰制孔螺栓连接。本发明解决了常规加工设备无法保证气密封孔端面所需的表面质量要求，通用性强，工具结构的模块化设计和弹簧调节机构，实现在工件加工位置处微调。

该专利技术，提供了一种专用于管道内部的研磨工具，解决了孔内壁上密封面研磨的问题，然而对于与管道同轴的深阶梯孔阶梯密封端面的研磨该专利只能利用其研磨对面的密封面进行研磨，且只能实现干研磨或者湿研磨，无法同时进行，进一步的，对于密封面与管路轴线成锐角的情况，该专利技术无法进行研磨。

发明内容

本发明要实现的目标是：实现直径小于10毫米的深阶梯孔阶梯端面密封干研磨和湿研磨的交替进行，并且适用密封面与管路轴线成锐角的特殊情况情况。

为了是想上述目标，本发明提供一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置。

本发明所采用的具体技术方案为：

一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，用于研磨阀体深阶梯孔阶梯密封端面，包括，基座，基座的一端固定有阀体夹持器，用于固定阀体；基座的另一端固定有研磨推进器，研磨推进器的端部固定有研磨头，所述研磨头的轴线与所述阀体深阶梯孔的轴线保持同轴，

所述阀体夹持器设有电磁场，所述阀体位于电磁场的中心，通过改变供电磁场的电流，改变阀体周围电磁强度的大小；

所述研磨头设有磁流变研磨部和芯轴导向部，芯轴导向部与所述研磨阀体深阶梯孔相配合，所述芯轴导向部活动连接在磁流变研磨部的轴心处；

所述磁流变研磨部设有伸缩导向块和研磨座，所述研磨座的一侧设有充满磁流变材料的研磨软胶囊，研磨头芯部设有中心孔，研磨软胶囊通过中心孔连接有磁流变液泵，研磨软胶囊的研磨面设有开孔，用于磁流变液涂抹到阀体的研磨面上；

所述磁流变液内包括研磨颗粒。

其中，磁流变材料是一种“智能材料”，它一般是微米级或者纳米级的铁磁颗粒沉浸在非磁性载液中形成悬浮液，同时有少量的其他辅助溶液，根据载液的不同分为磁流变液和磁流变脂，其重要的特性为磁流变效应，所谓磁流变效应是指当外部磁场施加到磁流变材料上，铁磁颗粒迅速被磁化为偶极子，并形成与磁场平行的链式结构，磁流变材料从牛顿流体状态变成类固体状态，整个过程耗时在毫秒量级，磁场强度不同，链化程度不同，磁场强度越高，链化程度越高，其固体的性质越强，这一过程是可逆的，当磁场减弱或者消失时，链式结构减弱或者消失，磁流变材料有迅速恢复到牛顿流体状态。

在此基础上，通过上述方案的设计，将阀体固定在阀体夹持器上，需要研磨的密封面所在的孔与阀体夹持器的轴线保持同轴，且阀体处于阀体夹持器设有的电磁场中，该磁场的磁场强度可以通过改变供电磁场的电流来调节，改变阀体周围电磁强度的大小，而研磨头的磁流变研磨部在研磨推进器驱动下推入需要研磨的密封面所在的孔内，并保持一定的压力，通过改变磁场的磁场强度，通过研磨软胶囊的研磨面设有的开孔进入研磨面的磁流变液，和研磨软胶囊，在牛顿流体状态和固体状态之间转变，由于磁流变液内包括研磨颗粒，而研磨头在研磨推进器的作用线转动，就实现了研磨的作用，当通过研磨软胶囊的研磨面设有的开孔进入研磨面的磁流变液为牛顿流体状态实现湿研磨，当通过研磨软胶囊的研磨面设有的开孔进入研磨面的磁流变液为固体状态时，实现的是干研磨，这样就实现了湿研磨和干研磨的自由转变，其中：

湿研磨：研磨过程中将研磨剂涂抹于研具表面，磨料在研具和工件间随即地滚动或滑动，形成对工件表面的切削作用，加工效率较高，但加工表面的几何形状和尺寸精度及光泽度不如干研磨，多用于粗研和半精研平面与内外圆柱面；

干研磨：在研磨之前，先将磨粒均匀地压嵌入研具工作表面一定深度，研磨过程中，研具与工件保持一定的压力，并按一定的轨迹做相对运动，实现微切削作用，从而获得很高的尺寸精度和低的表面粗糙度，干研磨时，一般不加或仅涂微量的润滑研磨剂，一般用于精研平面，生产效率不高；

半干研磨：采用糊状研磨膏，类似湿研磨，研磨时，根据工件加工精度和表面粗糙度的要求，适时地涂敷研磨膏，各类工件的粗、精研磨均适用；

研磨时，研具的研磨面上均匀地涂有研磨剂，若研具材料的硬度低于工件，当研具和工件在压力作用下做相对运动时，研磨剂中具有尖锐棱角和高硬度的微粒，有些会被压嵌入研具表面上产生切削作用，有些则在研具和工件表面间滚动或滑动产生滑擦，这些微粒如同无数的切削刀刃，对工件表面产生微量的切削作用，并均匀地从工件表面切去一层极薄的金属，同时，钝化了的磨粒在研磨压力的作用下，通过挤压被加工表面的峰点，使被加工表面产生微挤压塑性变形，从而使工件逐渐得到高的尺寸精度和低的表面粗糙度；而当采用氧化铬、硬脂酸等研磨剂时，在研磨过程中研磨剂和工件的被加工表面上产生化学作用，生成一层极薄的氧化膜，氧化膜很容易被磨掉。研磨的过程就是氧化膜的不断生成和擦除的过程，如此多次循环反复，使被加工表面的粗糙度降低；

由此可见，而通过上述方案的设计，即可实现湿研磨、干研磨和半干研磨自由转变，能够更方便的实现研磨面的高质量密封性。

特别的，本发明中磁流变研磨部和芯轴导向部的最大外缘直径小于10毫米，由于轴类工件的刚性随着直径的减小而降低，在直径小于10毫米时，磁流变研磨部的刚性不足以支撑研磨过程对研磨面施加的压力，存在弯曲的可能，而导向部的设置，使得研磨部在进入阀体深阶梯孔后，其外缘与阀体的深阶梯孔接触，防止研磨部发生弯曲，影响研磨质量，同时也起到导向作用。

作为本发明的进一步改进，所述阀体夹持器设有线圈，所处电磁场通过对所述线圈进行供电来实现。

提供了一种实现电磁场的实现方法通过对供给线圈的电流进行控制，实现对电磁场的磁场强度进行控制，改变含有研磨颗粒的磁流变液的状态，实现湿研磨、干研磨和半干研磨自由转变，在同一装置上，一次装夹研磨即完成研磨从粗加工到精加工的过程，与传统的工艺装备相比，加少了装夹次数，加少了湿研磨、干研磨和半干研磨的工艺装备，能够更方便的实现研磨面的高质量密封性。

优选的，所述磁流变研磨部的轴心处设有导向孔，所述芯轴导向部插接在所述导向孔内。

优选的，所述导向孔底部设有螺纹，所述芯轴导向部通过螺纹与所述磁流变研磨部固定在一起。

优选的，所述芯轴导向部为阀体深阶梯孔阶梯密封端面的封堵件，所述封堵件的封堵面一侧中心设有导向杆，所述导向杆与阀体深阶梯孔相配合。

作为本发明的进一步改进，所述研磨推进器上设有压力传感器，用于检测所述研磨座所受压力。

通过设置压力传感器，实时采集研磨过程中对研磨面施加的压力，便于记录和控制研磨推进器对研磨面施加的压力。

作为本发明的进一步改进，所述研磨推进器设有液压缸，液压缸连接有液压泵站，液压泵站根据所述压力传感器的反馈值控制液压缸的保持压力，提供了一种实现研磨推进器对研磨面施加的压力的实现方式。可以安装设定，按固定压力值给研磨面施加的压力，也可以根据压力传感器的反馈实时调节供给研磨面施加的压力。

作为本发明的进一步改进，所述研磨装置设有单片机，单片机获取所述电磁场的电流值和所述压力传感器的测量值，分析并做出执行指令，控制所述液压泵站驱动液压缸，保持所述研磨座所受压力值。

提供了一种实现根据压力传感器的反馈实时调节供给研磨面施加的压力的具体方式，单片机获取所述电磁场的电流值和所述压力传感器的测量值，分析并做出执行指令，控制所述液压泵站驱动液压缸，保持所述研磨座所受压力值，同时也控制研磨推进器带动研磨头转的速度。

作为本发明的进一步改进，所述研磨座设有盲孔，盲孔内设有弹簧，弹簧的一端与盲孔底部固定在一起，另一端连接有贯穿所述研磨软胶囊的连接杆，所述压力传感器设置于所述弹性杆的端部，所述盲孔的侧壁设有贯穿的长槽，长槽内设有与所述连接杆固定在一起的调节螺杆，用于调节压力传感器初始预置压力值。

提供了一种压力传感器的安装方式，通过弹性杆，将压力传感器送达研磨面的边缘，通过调节螺杆调节压力传感器初始预置压力值，便可以实时的测得研磨头对密封面施加的压力，并方便调节。

作为本发明的进一步改进，所述弹性杆的外侧设有导向套管，导向套管与所述研磨软胶囊固定在一起，弹性杆在所述导向套管内滑动；

采用这样的设计，在减少弹性杆与研磨软胶囊接触，减少弹性杆与研磨软胶囊之间的摩擦力，减少干扰压力传感器测量值的因素，提高压力传感器测量的灵敏性。

本发明的积极效果是：

通过电磁场强度的变化，控制磁流变液的状态发上变化，进而实现直径小于10毫米的深阶梯孔阶梯端面密封干研磨和湿研磨的交替进行，由于，研磨部软胶胶囊的设置，使得研磨过程中对研磨面的要求更为宽松，可以适用密封面与管路轴线成锐角的特殊情况。

附图说明

图1是本发明一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置所应用的阀体结构示意图；

图2是本发明一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置三维示意图；

图3是图2中所示本发明一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置正视图；

图4是图3中所示本发明一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置研磨部的局部放大剖视图；

图5是图3中所示本发明一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置研磨部第二种实施方式；

图6是图3中所示本发明一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置研磨部第三种实施方式；

图例说明：1-阀体基体，2-安装面，3-柱塞泵，4-进油槽，5-泵油孔，501-密封面，6-阀体夹持器，7-固定螺杆，8-横向导轨，9-把手，10-纵向导轨，11-基座，12-直线模组，13-磁流变液泵，14-第一固定座，15-研磨头，1501-胀紧伺服电机，1502-减速器，1503-空心螺杆，1504-端面轴承，1505-推进套，1506-胀紧斜楔，1507-胀紧块，1508-第二固定座，1509-分路器，1510-研磨软胶囊，1511-开孔，1512-中心孔，1513-螺纹孔，1514-复位弹簧，1515-分流孔，1516-螺堵，16-旋转电机，17-连接轴，18-导向杆，19-密封端面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

具体实施例：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

具体实施例一：

一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，用于如图1所示的阀体，该阀体包括阀体基体1，在阀体基体1的一侧设有安装面2，安装面2上设有三个柱塞泵3，柱塞泵3成圆周均布的方式，布置在安装面2上，柱塞泵包括进油槽4和泵油孔5，泵油孔内设有端面密封的单向阀，封堵面为501，泵油孔5内设有柱塞，用于从进油槽4吸取液压油，并泵入封堵面501的另一侧，所述柔性研磨装置，包括基座11，如图1和图2所示，基座11的左侧设有横向导轨8，横向导轨8上设有立板，立板上固定有阀体夹持器6，阀体夹持器按照如图1所示阀体的结构进行设计固定，该技术为夹具工装惯用的设计夹持手段，不属于本发明的发明点，在此不再累述，值得一提的是，阀体夹持器6夹持阀体后，泵油孔5与研磨头15保持同轴，立板的一侧还设有固定螺杆7，用于固定立板在横向导轨8上位置，用于调整泵油孔5余研磨头15保持同轴，基座11的右侧设有研磨推进器，包括两条平行的纵向导轨10，两条平行的纵向导轨10的中间设有直线模组12，两条平行的纵向导轨10的顶部设有滑板，直线模组12与滑板连接，驱动滑板在纵向导轨10上滑动，滑板上通过两个第一固定座14固定有磁流变液泵13，磁流变液泵13的左侧设有研磨头15，研磨头15包括固定在磁流变液泵13左端的胀紧伺服电机1501，胀紧伺服电机1501通过减速器1502驱动空心螺杆1503转动，空心螺杆1503套设在磁流变液泵13的输出芯轴上，输出芯轴为空心，用于将磁流变液供给研磨头使用，如图4所示，空心螺杆1503的左端连接有端面轴承1504，当空心螺杆1503转动向左移动时，端面轴承1504的一侧转动，另一侧不转动，保持推进套1505在不转动的状态下向左推进，推进套1505的左侧套设有胀紧斜楔1506，胀紧斜楔1506设有斜面，斜面上卡接有胀紧块1507，构成伸缩导向块，胀紧块1507的左端设有第二固定座1508，第二固定座1508固定磁流变液的分路器1509，并限制胀紧块1507的轴向运动，使得胀紧块1507在胀紧斜楔1506设有的斜面作用下发生径向移动，起到张紧作用，分路器1509还充当研磨座，其左侧固定有研磨软胶囊1510，研磨软胶囊1510的研磨面设有开孔1511和中心孔1512，磁流变液泵13将含有研磨颗粒的磁流变液通过输出芯轴输送到分路器1509，并分流道不同的开孔1511，从开孔1511处进入研磨面。

阀体夹持器6上还设有线圈，线圈在单片机的控制下，实现其内部电流的大小改变。

具体使用时：

将阀体固定在阀体夹持器6上，调整立板在横向导轨的位置，保持泵油孔5与研磨头15保持同轴，通过固定螺杆7将立板固定，通过单片机控制直线模组12驱动研磨头15进入泵油孔5，使得研磨软胶囊1510接触密封面501，单片机控制磁流变液泵13，向接触密封面501提供磁流变液，单片机控制线圈改变阀体夹持器6磁场的大小，实现磁流变液状态的改变，单片机控制设置在磁流变液泵13右端的旋转电机16，驱动研磨头15转动，开始研磨。

具体实施例二：

在具体实施例一基础上，如图5，分路器1509结构更改为钻孔方式实现，设有磁流变液的分流孔1515，其工艺通孔设有螺堵1516封堵，使得分路器1509采用机加工即可实现。

具体实施例三：

在具体实施例二基础上，研磨推进器上设有压力传感器，用于检测所述研磨座所受压力。

通过设置压力传感器，实时采集研磨过程中对研磨面施加的压力，便于记录和控制研磨推进器对研磨面施加的压力。研磨推进器设有液压缸，液压缸连接有液压泵站，液压泵站根据所述压力传感器的反馈值控制液压缸的保持压力，提供了一种实现研磨推进器对研磨面施加的压力的实现方式。可以安装设定，按固定压力值给研磨面施加的压力，也可以根据压力传感器的反馈实时调节供给研磨面施加的压力。

具体实施例四：

在具体实施例三基础上，研磨装置设有单片机，单片机获取所述电磁场的电流值和所述压力传感器的测量值，分析并做出执行指令，控制所述液压泵站驱动液压缸，保持所述研磨座所受压力值。提供了一种实现根据压力传感器的反馈实时调节供给研磨面施加的压力的具体方式，单片机获取所述电磁场的电流值和所述压力传感器的测量值，分析并做出执行指令，控制所述液压泵站驱动液压缸，保持所述研磨座所受压力值，同时也控制研磨推进器带动研磨头转的速度。

具体实施例五：

在具体实施例四基础上，研磨座设有盲孔，盲孔内设有弹簧，弹簧的一端与盲孔底部固定在一起，另一端连接有贯穿所述研磨软胶囊的连接杆，所述压力传感器设置于所述弹性杆的端部，所述盲孔的侧壁设有贯穿的长槽，长槽内设有与所述连接杆固定在一起的调节螺杆，用于调节压力传感器初始预置压力值。

具体实施例六：

在具体实施例一至五任意一个实施例的基础上，中心孔1512内插有泵油孔5的封堵件，如图6所示，封堵件的连接轴17插在中心孔1512内，密封端面与泵油孔5的密封面501配合，封堵面一侧中心设有导向杆18，导向杆18与阀体深阶梯孔相配合，用于实现配作，即一一对应的研磨加工。

前述内容已经宽泛地概述出各个实施例的一些方面和特征，其应该被解释为仅是各个潜在应用的说明。其他有益结果可以通过以不同方式应用公开的信息或通过组合公开的实施例的各个方面来获得。在由权利要求限定的范围的基础上，结合附图地参考对示例性实施例的具体描述可获得其他方面和更全面的理解。

述实施例对本发明做了详细说明。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述例子，相关技术人员在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或减少、替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，用于研磨阀体深阶梯孔阶梯密封端面，包括基座，基座的一端固定有阀体夹持器，用于固定阀体；基座的另一端固定有研磨推进器，研磨推进器的端部固定有研磨头，所述研磨头的轴线与所述阀体深阶梯孔的轴线保持同轴，

其特征在于：

所述阀体夹持器设有电磁场，所述阀体位于电磁场的中心，通过改变供电磁场的电流，改变阀体周围电磁强度的大小；

所述研磨头设有磁流变研磨部和芯轴导向部，芯轴导向部与所述研磨阀体深阶梯孔相配合，所述芯轴导向部活动连接在磁流变研磨部的轴心处；

所述磁流变研磨部设有伸缩导向块和研磨座，所述研磨座的一侧设有充满磁流变材料的研磨软胶囊，研磨头芯部设有中心孔，研磨软胶囊通过中心孔连接有磁流变液泵，研磨软胶囊的研磨面设有开孔，用于磁流变液涂抹到阀体的研磨面上；

所述磁流变液内包括研磨颗粒。

2.根据权利要求1所述一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，其特征在于，所述阀体夹持器设有线圈，所处电磁场通过对所述线圈进行供电来实现。

3.根据权利要求2所述一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，其特征在于，所述磁流变研磨部的轴心处设有导向孔，所述芯轴导向部插接在所述导向孔内。

4.根据权利要求3所述一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，其特征在于，所述导向孔底部设有螺纹，所述芯轴导向部通过螺纹与所述磁流变研磨部固定在一起。

5.根据权利要求4所述一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，其特征在于，所述芯轴导向部为阀体深阶梯孔阶梯密封端面的封堵件，所述封堵件的封堵面一侧中心设有导向杆，所述导向杆与阀体深阶梯孔相配合。

6.根据权利要求1至5其中任意一项所述一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，其特征在于，所述研磨推进器上设有压力传感器，用于检测所述研磨座所受压力。

7.根据权利要求6所述一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，其特征在于，所述研磨推进器设有液压缸，液压缸连接有液压泵站，液压泵站根据所述压力传感器的反馈值控制液压缸的保持压力。

8.根据权利要求7所述一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，其特征在于，所述研磨装置设有单片机，单片机获取所述电磁场的电流值和所述压力传感器的测量值，分析并做出执行指令，控制所述液压泵站驱动液压缸，保持所述研磨座所受压力值。

9.根据权利要求8所述一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，其特征在于，所述研磨座设有盲孔，盲孔内设有弹簧，弹簧的一端与盲孔底部固定在一起，另一端连接有贯穿所述研磨软胶囊的连接杆，所述压力传感器设置于所述弹性杆的端部，所述盲孔的侧壁设有贯穿的长槽，长槽内设有与所述连接杆固定在一起的调节螺杆，用于调节压力传感器初始预置压力值。

10.根据权利要求9所述一种阀体深阶梯孔阶梯密封端面柔性研磨装置，其特征在于，所述弹性杆的外侧设有导向套管，导向套管与所述研磨软胶囊固定在一起，弹性杆在所述导向套管内滑动。

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