异形盲腔工件精密抛光装置及抛光方法

技术领域

本发明涉及异形内腔盲孔工件加工技术领域，特别地，涉及一种异形盲腔工件精密抛光装置及抛光方法。

背景技术

目前对于回转体构造的孔例如圆形通孔目前多采用抛光轮或者磨料流进行抛光，现有的磨料流装置都为通过喷射口将磨料流挤入零件通孔的一端，磨料从一端流向另外一端后对内腔进行抛光，但若型腔为异形盲孔则无法直接进行磨粒流抛光。

现有技术中对异形型腔的抛光多为使用五轴机床安装磨头，通过磨头的行走轨迹进行抛光。该种抛光方案加工效率低对设备的加工能力和加工精度有较高的要求，且加工成本高、效率低。

发明内容

本发明提供了一种异形盲腔工件精密抛光装置及抛光方法，以解决异形深长盲孔类工件无法进行磨粒流加工而使用机床加工效率低、成本高的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种异形盲腔工件精密抛光装置，包括：

芯部，沿轴向包括安装段和配合段，所述配合段的外壁形状与工件的待加工的内腔的形状匹配并与所述内腔呈预设比例设置，所述配合段用于伸入所述内腔并与所述内腔的表面具有间隙；所述芯部开设有连通所述芯部轴向的顶端和底端的导流孔，用于在所述配合段伸入所述内腔进行加工时供抛光介质通过进而使抛光介质充满所述配合段和所述内腔之间的间隙；所述配合段和所述安装段之间开设有连通至所述安装段轴向的顶部的回收孔，用于供所述内腔内的抛光介质通过进而导出所述抛光介质；

箱体，所述箱体的顶部开口设置，用于供所述工件中轴线呈竖向且异形盲腔的开口朝上的由所述箱体的顶部放入；

固定系统，用于固定所述芯部的安装段以及用于固定所述工件并使所述工件的内腔开口朝上，并用于调整所述芯部的高度和/或调整所述工件的高度；

超声发生系统，用于按照设定频率提供超声振动。

作为上述技术方案的进一步改进，所述固定系统包括形成于所述安装段的固定构造，所述固定构造用于与所述工件的顶端外壁抵接进而对所述芯部轴向定位；所述固定系统还包括第一固定件和第二固定件，所述第一固定件设置于所述箱体内的底部，用于对所述工件的底部进行支撑并使所述工件的放置高度与所述箱体的高度匹配，所述第二固定件用于压合于所述固定构造上从而将所述芯部和所述工件于所述第一固定件上压紧固定。

作为上述技术方案的进一步改进，所述固定系统包括分别设置于所述芯部和所述工件上的对位构造，用于在所述芯部插入所述工件的内腔后进行径向定位。

作为上述技术方案的进一步改进，所述超声发生系统包括超声发生器，所述箱体的内壁均匀布设有多个所述超声发生器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述芯部内集成设置有一个或多个所述超声发生器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述安装段的外表面沿轴向开设有螺旋环槽，所述螺旋环槽的螺距随所述工件与所述配合段的间隙增加而增加。

作为上述技术方案的进一步改进，所述配合段的外表面沿轴向开设有螺旋沟槽，所述螺旋沟槽的螺距随所述工件与所述配合段的间隙增加而增加，和/或，所述配合段的外表面设置有网纹。

根据本发明的另一方面，还提供了一种异形盲腔工件精密抛光方法，应用有以上任一所述的抛光装置，所述抛光方法包括以下步骤：

S1.将工件置于箱体内，芯部插入工件的内腔，固定系统分别固定芯部和工件；

S2.将加工压缩设备的管路与芯部的顶端的导流孔连接；

S3.加工压缩设备注入抛光介质至导流孔，抛光介质流经导流孔、工件内腔与配合段的间隙、回收孔至箱体内。

作为上述技术方案的进一步改进，步骤S3中，所述抛光介质为磨料或抛光液。

作为上述技术方案的进一步改进，所述抛光液包括：50％-60％的去离子水，30％-40％的0.01μm～50μm金刚石粉，1-10％的稳定剂。

本发明具有以下有益效果：本装置的芯部具有安装段和配合段，配合段的外壁形状与内腔形状匹配并呈预设比例设置，将芯部放入内腔后通过安装段定位安装，使芯部的配合段与内腔之间形成均匀分布的间距；通过加工设备由芯部的顶端向导向孔注入抛光介质，抛光介质由芯部的底端输出至工件的内腔的底部，并基于配合段和内腔的均匀间距实现抛光介质由内腔底部向四周均匀分布流动，由配合段和安装段之间开设的回收孔供内腔底部流动上升至内腔顶部的抛光介质通过从而回收抛光介质；与磨粒流设备连接时，则注入磨料对内腔壁进行抛光，与水泵设备连接时，则注入抛光液，通过超声发生系统按照设定频率提供超声振动实现抛光；基于本抛光装置，使异形盲腔工件可同时适用于磨粒流抛光以及超声抛光，解决了磨料或抛光液无法直接通过盲孔的问题，更避免使用五轴机床安装磨头设定行进路线进行抛光，大幅降低劳动成本、加工成本，有效提高加工效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的芯部剖视图一；

图2是本发明优选实施例的芯部剖视图二；

图3是本发明优选实施例的工件剖视图一；

图4是本发明优选实施例的工件剖视图二；

图5是本发明优选实施例的芯部使用状态剖视图一；

图6是本发明优选实施例的芯部使用状态剖视图二；

图7是本发明优选实施例的抛光装置抛光介质流动示意图；

图8是本发明优选实施例的螺旋沟槽结构示意图；

图9是本发明一实施例的芯部剖视图；

图10是图9的A处放大图；

图11是本发明一实施例的芯部剖视图；

图12是图11的B处放大图；

1、芯部11、安装段12、配合段13、固定构造14、螺旋环槽15、螺旋沟槽16、网纹17、导流孔18、回收孔2、箱体3、超声发生器4、第一固定件5、第二固定件6、工件61、内腔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1至图12，本发明的优选实施例提供了一种异形盲腔工件6精密抛光装置，包括：

芯部1，沿轴向包括安装段11和配合段12，配合段12的外壁形状与工件6的待加工的内腔61的形状匹配并与内腔61呈预设比例设置，配合段12用于伸入内腔61并与内腔61的表面具有间隙；芯部1开设有连通芯部1轴向的顶端和底端的导流孔17，用于在配合段12伸入内腔61进行加工时供抛光介质通过进而使抛光介质充满配合段12和内腔61之间的间隙；配合段12和安装段11之间开设有连通至安装段11轴向的顶部的回收孔18，用于供内腔61内的抛光介质通过进而导出抛光介质；

箱体2，箱体2的顶部开口设置，用于供工件6中轴线呈竖向且异形盲腔的开口朝上的由箱体2的顶部放入；

固定系统，用于固定芯部1的安装段11以及用于固定工件6并使工件6的内腔61开口朝上，并用于调整芯部1的高度和/或调整工件6的高度；

超声发生系统，用于按照设定频率提供超声振动。

其中，芯部1的安装段11设置有管螺纹，用于与磨粒流设备连接或与水泵设备连接，即抛光介质可以是抛光液或磨料；

需要说明的是，本抛光装置适用于对具有异形深长盲孔(即工件6内腔61为非旋转体构造等不规则构造)的工件6的内表面进行抛光，实际应用中不限于对圆形盲孔等规则形状的工件6抛光；

可以理解的是，本装置的芯部1具有安装段11和配合段12，配合段12的外壁形状与内腔61形状匹配并呈预设比例设置，将芯部1放入内腔61后通过安装段11定位安装，使芯部1的配合段12与内腔61之间形成均匀分布的间距；通过加工设备由芯部1的顶端向导向孔注入抛光介质，抛光介质由芯部1的底端输出至工件6的内腔61的底部，并基于配合段12和内腔61的均匀间距实现抛光介质由内腔61底部向四周均匀分布流动，由配合段12和安装段11之间开设的回收孔18供内腔61底部流动上升至内腔61顶部的抛光介质通过从而回收抛光介质；与磨粒流设备连接时，则注入磨料对内腔61壁进行抛光，与水泵设备连接时，则注入抛光液，通过超声发生系统按照设定频率提供超声振动实现抛光；基于本抛光装置，使异形盲腔工件6可同时适用于磨粒流抛光以及超声抛光，解决了磨料或抛光液无法直接通过盲孔的问题，更避免使用五轴机床安装磨头设定行进路线进行抛光，大幅降低劳动成本、加工成本，有效提高加工效率。

本实施例中，固定系统包括形成于安装段11的固定构造13，固定构造13用于与工件6的顶端外壁抵接进而对芯部1轴向定位；固定系统还包括第一固定件4和第二固定件5，第一固定件4设置于箱体2内的底部，用于对工件6的底部进行支撑并使工件6的放置高度与箱体2的高度匹配，第二固定件5用于压合于固定构造13上从而将芯部1和工件6于第一固定件4上压紧固定；其中，固定构造13为安装段11的端部径向向外凸出形成的凸圈；第一固定件4为压板，压板穿设螺丝与箱体2连接，旋转螺丝即可调节压板高度使其下压；第二固定件5为垫块，根据不同的工件6高度进行设置，以使工件6的放置位置与加工位置匹配。

其中，固定系统还包括分别设置于芯部1和工件6上的对位构造，用于在芯部1插入工件6的内腔61后进行径向定位；具体的，该对位构造包括于安装段11上刻画的十字线以及于工件6外表面刻画的长径线和短径线，放置配合段12至内腔61中时，使安装段11刻画的十字线分别与长径线和短径线匹配进而对芯部1径向定位，再通过第一固定件4压紧利用接触面的摩擦力防止产生移位以保持固定。

本实施例中，超声发生系统包括超声发生器3，箱体2的内壁均匀布设有多个超声发生器3，以提高抛光效果；

在一些实施例中，还可以在芯部1内集成设置一个或多个超声发生器3，提高振动控制效果，以提高抛光精度。

在一些实施例中，安装段11的外表面沿轴向开设有螺旋环槽14，该螺旋滑槽的横截面呈半圆形，在磨粒流抛光时，使得磨料在上升过程中产生更大的速度差以提高磨料的黏稠性，阻碍磨料从端口处流出，进而加强抛光效果，螺旋环槽14的螺距随工件6与配合段12的间隙增加而增加，使其流速、流量匹配，提高抛光效果。

在一些实施例中，配合段12的外表面设置有网纹16；其中，在进行超声抛光时，通过配合段12外表面设置的网纹16使抛光液中的磨料在内腔61中的流动更为复杂，提高抛光效果，使抛光更为均匀，可以理解的是，工件6硬度较高时，与其匹配的芯部1的网纹16设置为更大密度，同时增加超声发生系统的工作频率以及抛光液的流速，提高抛光效果和效率；

在一些实施例中，配合段12的外表面沿轴向开设有螺旋沟槽，其横截面近似呈锥形、鸟喙型，使抛光液在螺旋沟槽位置产生动压，辅助、强化抛光液内的磨料进行抛光，产生复合抛光效果；螺旋沟槽的螺距随工件6与配合段12的间隙增加而增加，。

本实施例的异形盲腔工件6精密抛光方法，应用有上述抛光装置，抛光方法包括以下步骤：

S1.将工件6置于箱体2内，芯部1插入工件6的内腔61，固定系统分别固定芯部1和工件6；

具体的，根据工件6选择与其高度匹配的第二固定件5放置于箱体2的底部，芯部1配合段12插入工件6内腔61，固定构造13与工件6的端面抵接进而轴向定位，将安装段11刻画的十字线分别与长径线和短径线匹配进而进一步对芯部1径向定位，锁紧螺丝使压板压合于芯部1上进而将其芯部1压紧于第二固定件5至箱体2底部固定，防止加工过程中的振动导致移位；

S2.将加工压缩设备的管路与芯部1的顶端的导流孔17连接；

具体的，进行磨粒流抛光时，则通过芯部1顶端开设的管螺纹与磨粒流设备连接，进行超声抛光或复合抛光时，则通过芯部1顶端开设的管螺纹与水泵设备连接；

S3.加工压缩设备注入抛光介质至导流孔17，抛光介质流经导流孔17、工件6内腔61与配合段12的间隙、回收孔18至箱体2内；

具体的，抛光介质即为磨料或抛光液；

进行磨粒流抛光时，磨料流压缩设备将磨料流通过芯部1中部的导流孔17注入至工件6内腔61底部，使其向四周均匀分散流动分布于内腔61与芯部1的等间距间隔中，由配合段12顶部外周设置的回收孔18流出，使磨料回流至箱体2中，由磨粒流设备进一步回收处理箱体2内的磨料并循环使用；

进行超声抛光时，采用具有网纹16的芯部1，箱体2内水泵压缩设备将抛光液由导流孔17注入至工件6内腔61底部，使其向四周均匀分散流动分布于内腔61与芯部1的等间距间隔中，由配合段12顶部外周设置的回收孔18流出，使抛光液回流至箱体2中，由水泵设备进一步抽取箱体2内的抛光液并循环使用；同时，超声发生系统按照设定频率工作提供超声振动，使抛光液内的磨料在抛光液中流动产生抛光效果，并且，超声振动还防止了箱体2内抛光液沉淀，保证抛光液内物料均匀，工件6材料较硬的情况下，则通过增加抛光液流速以及超声频率以进一步提高抛光效果；

进行复合抛光时，其步骤同超声抛光，采用具有螺旋沟槽15的芯部1，使抛光液产生动压，结合超声振动加强超声抛光效果，实现复合抛光，工件6材料硬度较高时，则进一步增加抛光液流速进而增加动压，和/或增加超声频率，提高抛光液内磨料的撞击次数，进而提高抛光效果。

本实施例中，抛光液包括：50％-60％的去离子水，30％-40％的0.01μm～50μm金刚石粉，1-10％的稳定剂。

S4.完成工件6抛光；

即拆除固定，取出工件。

本抛光方法基于抛光装置使用，使工件的异形深长盲孔可同时适用于磨粒流抛光和超声抛光，其操作简单且抛光精度高；磨料流可对其内腔均匀抛光，具有较高抛光精度，超声抛光均有较高去除效率，且通过设置螺旋沟槽和网纹结构进一步加强了抛光效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。