一种利用线性液动压的抛光装置

技术领域

本发明涉及流体抛光技术领域，具体是一种利用线性液动压的抛光装置。

背景技术

与传统机械抛光技术相比，流体抛光借助流体驱使磨粒冲击工件表面，避免了抛光工具与工件表面之间的直接接触，大大改善了抛光加工后工件的表面质量，实现了光滑表面的加工。

以动压润滑理论为基础的液动压抛光也是流体抛光技术的一种。含有磨粒的抛光液覆盖于抛光轮表面的几何槽型上，带槽结构单元的抛光工具与工件间保持极小的间距。当开始抛光时，主轴带动辊子旋转，间隙中的流体存在速度梯度而产生剪切力，同时辊子与工件相对运动，抛光液从大口进小口出从而产生动压力，在剪切力和动压力的作用下，抛光液中的磨粒冲击工件表面以完成加工。

液动压的大小和均匀性直接决定抛光加工过程的材料去除率和去除均匀性，而辊子圆柱面的槽形结构类型是影响液动压大小和均匀性的重要因素，不同的槽结构单元能产生不同的液动压。

现有线性液动压抛光工具不能同时兼顾材料去除率和液动压力均衡性以及工件Rt数值仍然很大，表面波纹及表面纳米形貌需要进一步改善，导致抛光效率低，不利于上述抛光工具在抛光技术领域的推广及应用。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明在于提供一种利用线性液动压的抛光装置，该抛光装置结构紧凑巧妙，能够有效保证材料去除率的同时保证液压动力的均衡性，同时保证工件表面的抛光效果，降低需要二次加工的概率，有利于上述抛光辊子在抛光技术领域的推广及应用。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案:一种利用线性液动压的抛光装置，包括抛光机体、抛光辊子及往复进给控制单元，所述抛光机体包括抛光平台、电机和主轴，所述电机通过带传动将动力传输给所述主轴，所述抛光辊子安装于所述主轴上并跟随所述主轴转动；所述抛光辊子包括辊子本体及抛光槽单元，所述辊子本体呈圆柱体设置且内形成不完全贯穿所述辊子本体的安装槽，多组所述抛光槽单元分布于所述辊子本体表面；每组所述抛光槽单元包括矩形槽结构单元、梯形槽结构单元及楔形槽结构单元，且每组所述抛光槽单元中的所述矩形槽结构单元、梯形槽结构单元及楔形槽结构单元按数独规则排列。

作为本发明的一种优选方案，所述往复进给控制单元包括导轨、伺服电机、滚珠丝杠、滑块、螺旋微进给机构、夹具及角码，所述滚珠丝杠安装于所述伺服电机的输出端，所述滑块套装于所述滚珠丝杠上并套装于所述导轨上；所述夹具固设于所述螺旋微进给机构上，工件贴于所述夹具设置。

作为本发明的一种优选方案，所述导轨为两根，两根所述导轨与所述滚珠丝杠之间相互平行设置。

作为本发明的一种优选方案，所述往复进给控制单元还包括连接板，所述连接板固设于所述滑块上，所述螺旋微进给机构安装于所述连接板上。

作为本发明的一种优选方案，所述夹具呈“L”型设置。

作为本发明的一种优选方案，所述夹具形成工件安装位，工件贴于所述工件安装位设置。

作为本发明的一种优选方案，所述辊子本体外表面形成供所述抛光槽单元安装的安装平面，所述安装平面为多个，多个所述安装平面等距分布于所述辊子本体外表面。

作为本发明的一种优选方案，所述安装平面呈矩形状。

作为本发明的一种优选方案，所述安装平面内形成有多组第一安装孔，每个所述矩形槽结构单元、梯形槽结构单元及楔形槽结构单元底部均形成一组第二安装孔，所述第一安装孔与所述第二安装孔相适配，通过在所述第一安装孔与所述第二安装孔内穿设紧固件实现所述辊子本体与所述抛光槽单元之间的紧固。

作为本发明的一种优选方案，所述抛光辊子采用铝合金材料制成。

与现有技术相比，本发明中的有益效果是：本发明中的一种利用线性液动压的抛光装置，通过设置抛光平台中的电机，电机通过主轴将动力传递给抛光辊子以带动抛光辊子在抛光液浸没环境中高速旋转，由此驱使磨粒冲击工件表面，启动伺服电机将动力传给滚珠丝杠，从而带动滑块实现往复进给运动，从而带动夹具运动，抛光辊子产生的液动压呈线性均匀分布，通过合理控制滑块的进给运动以实现工件表面材料的均匀去除，消除材料表面波纹度，且抛光辊子结构巧妙，制造成本低、适应性高，具有较好的施工便捷性，有利于上述抛光辊子在抛光技术领域的推广及应用。

附图说明

图1是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置的结构示意图；

图2是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中抛光机体的结构示意图；

图3是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中往复进给控制单元的结构示意图；

图4是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中抛光辊子的结构示意图；

图5是实施例中抛光辊子上矩形槽结构单元、梯形槽结构单元及楔形槽结构单元的排列示意图；

图6是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置的结构俯视图；

图7是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中辊子本体的结构示意图；

图8是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中辊子本体的结构俯视图；

图9是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中矩形槽结构单元的结构主视图；

图10是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中矩形槽结构单元的结构立体图；

图11是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中梯形槽结构单元的结构主视图；

图12是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中梯形槽结构单元的结构立体图；

图13是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中楔形槽结构单元的结构主视图；

图14是实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中楔形槽结构单元的结构立体图。

附图标记：1、辊子本体；2、矩形槽结构单元；3、梯形槽结构单元；4、楔形槽结构单元；5、导轨；6、伺服电机；7、滚珠丝杠；8、滑块；9、连接板；10、螺旋微进给机构；11、夹具；12、角码；13、抛光平台；14、工件安装位；15、电机；16、主轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作详细说明。

实施例1：如图1至图14所示，一种利用线性液动压的抛光装置，包括抛光机体、抛光辊子及往复进给控制单元，上述抛光机体包括抛光平台13、电机15和主轴16，上述电机15通过带传动将动力传输给上述主轴16，上述抛光辊子安装于上述主轴16上并跟随上述主轴16转动。抛光辊子包括辊子本体1及抛光槽单元，上述辊子本体1呈圆柱体设置且内形成安装槽，为了便于与外部的动力输出轴连接，上述安装槽不完全贯穿上述辊子本体1设置，并在安装槽底部设置沉头螺孔，多个沉头螺孔沿安装槽的圆心等距分布，保证输出轴的输出力直接输出至辊子本体1，降低动力资源浪费的概率。多组上述抛光槽单元分布于上述辊子本体1表面，每组上述抛光槽单元包括矩形槽结构单元2、梯形槽结构单元3及楔形槽结构单元4，将矩形槽结构单元2、梯形槽结构单元3及楔形槽结构单元4这三种槽结构单元集成到同一辊子本体1表面沿轴向方向依次排列，且每组上述抛光槽单元中的上述矩形槽结构单元2、梯形槽结构单元3及楔形槽结构单元4按数独规则排列，使抛光槽单元在圆周方向和轴线方向按3宫格(拉丁方阵)排列规则，如图2所示，这样可以满足数独规则要求，抛光槽单元中的每一行、每一列内均含有矩形槽结构单元2、梯形槽结构单元3及楔形槽结构单元4且不重复，从而可以确保抛光周期内被加工材料微区的材料去除和液动压力的均衡性与一致性。各抛光槽单元结构相互构成边界约束，液动压力数值的微小差异，将会产生两个作用：其一，粗糙表面的波峰波谷去除速率的平衡性将会被打破，促进表面纳米形貌的改善；其二，数独排列的结构化单元将形成循环交变载荷，既有静应力又有液动压力，将产生试样表面的循环交变载荷的残余应力松弛效。

当抛光辊子随主轴16转动时，抛光液从槽结构单元大口流入，小口流出，由此在工件安装间隙中产生一层动压液膜，液膜中的磨粒经由流体剪切力和动压力作用获得足够的能量，然后以一定角度冲击工件表面突起微原，以达到材料的原子级去除。

往复进给控制单元包括导轨5、伺服电机6、滚珠丝杠7、滑块8、螺旋微进给机构10、夹具11及角码12，上述滚珠丝杠7安装在上述伺服电机6的输出端，伺服电机6安装在导轨5侧边设置的安装板上，以保证伺服电机6在运行过程中的稳定性，保证伺服电机6的驱动效果。为了保证滑块8在滑移过程中的稳定性，进而保证抛光装置在运行过程中的稳定性，上述滑块8套装在上述滚珠丝杠7上并套装在上述导轨5上，通过伺服电机6带动滚珠丝杠7转动以带动滑块8在导轨5上运动。进一步的，为了便于螺旋微进给机构10的安装，在螺旋微进给机构10与滑块8之间安装承接作用的连接板9，连接板9固定安装在滑块8上，螺旋微进给机构10固定安装在连接板9上，由此装置在位置传感器的帮助下控制工件的安装间隙，夹具11固定安装在螺旋微进给机构10上，工件贴于夹具上的工件安装位14。

进一步的，为了保证滑块8在滑移过程中的稳定性，进而保证抛光装置在运行过程中的稳定性，上述导轨5设置为两根，两根上述导轨5分别位于上述滚珠丝杠7两侧设置，同时与上述滚珠丝杠7之间相互平行设置。

为了使上述抛光装置结构紧凑，减少对空间的占用，上述夹具11呈“L”型设置。为了便于工件的安装，在上述夹具11形成工件安装位14，工件贴于上述工件安装位14设置。

为了便于抛光槽单元安装，保证安装效果，在上述辊子本体1外表面形成供上述抛光槽单元安装的安装平面。上述安装平面为多个，多个上述安装平面等距分布于上述辊子本体1外表面，以便供多组抛光槽单元安装，保证抛光效果。进一步的，为了促进表面纳米形貌的改善，上述安装平面为9～15个，本实施例中的上述安装平面为12个。

为了降低制造难度，提高制造效率，进而降低制造成本，将上述安装平面呈矩形状设置，将抛光槽单元安装在安装平面上，降低抛光槽单元中的矩形槽结构单元2、梯形槽结构单元3及楔形槽结构单元4与辊子本体1之间脱离的概率，保证安装效果，进而保证抛光辊子的抛光效果。

为了使辊子结构精巧化，上述辊子本体1内径可为270mm～290mm，外径为330mm～350mm，高度为139mm～159mm，上述安装槽的深度为120mm～140mm；上述安装平面的长度与上述辊子本体1的高度相适配，上述安装平面的宽度为45.5mm～47.5mm，进一步的，本实施例中的上述辊子本体1内径为280mm，外径为340mm，高度为149mm，上述安装槽的深度为130mm；上述安装平面的长度为149mm，宽度为46.5mm。辊子本体1的尺寸可以根据需要做出改变，不仅仅局限于此。

进一步的，为了保证辊子本体1与抛光槽单元连接处的结构强度，在安装平面内形成有多组第一安装孔，本实施中第一安装孔可为15组共30个φ4.5mm的通孔，每个上述矩形槽结构单元2、梯形槽结构单元3及楔形槽结构单元4底部均形成一组第二安装孔，上述第一安装孔与上述第二安装孔相适配，通过在上述第一安装孔与上述第二安装孔内穿设紧固件实现上述辊子本体1与上述抛光槽单元之间的紧固。紧固件可为结构简单，使用成本低的螺钉，保证紧固效果的同时降低使用成本，有利于上述抛光辊子在抛光技术领域的推广及应用。

抛光辊子整体采用铝合金材料制成，铝合金材料质轻且强度高、耐腐蚀及变形量小，能够有效保证抛光辊子的使用寿命，降低使用成本。

本实施例中的利用线性液动压的抛光装置在工作时，将工件用石蜡贴于夹具11的工件安装位置14，并于位置传感器的检测下调节螺旋微进给机构10以控制工件安装间隙大小。抛光平台13中的电机15通过主轴16将动力传递给抛光辊子以带动辊子在抛光液浸没环境中高速旋转，由此驱使磨粒冲击工件表面。启动伺服电机6将动力传给滚珠丝杠7，从而带动滑块8实现往复进给运动，从而带动夹具11运动。由于辊子产生的液动压呈线性均匀分布，由此需合理控制滑块的进给运动以实现工件表面材料的均匀去除，消除材料表面波纹度。

本实施例中的利用线性液动压的抛光装置进行加工的具体实施步骤如下：

工件固定与前期准备：通过控制器控制滑块8运动到导轨5端部以便于安装工件，将工件用石蜡贴于夹具11的工件安装位14，调节滑块8运动到导轨5中心位置，在控制器中输入滑块8进给运动的速度和进给距离。调节螺旋微进给机构10控制工件安装间隙大小，并通过位置传感器监测间隙值至指定位置，锁定螺旋微进给机构10，将抛光液加入抛光槽至指定刻度线。

抛光加工：启动抛光机电机15，将动力通过主轴16传递给抛光辊子，驱动抛光辊子高速旋转。启动伺服电机6将扭矩传递给滚珠丝杠7，带动滑块8往复进给，在合理的进给速度和进给距离下，工件表面材料实现均匀去除，由此获得质量极佳的光滑表面。

工件拆卸：在完成抛光加工后，关闭电机15和伺服电机6，排出液槽中的抛光液，控制滑块8移动到导轨5端部推出工位，取下工件并进行热处理。

本实施例中的一种利用线性液动压的抛光装置，通过设置抛光平台中的电机15，电机15通过主轴16将动力传递给抛光辊子以带动抛光辊子在抛光液浸没环境中高速旋转，由此驱使磨粒冲击工件表面，启动伺服电机6将动力传给滚珠丝杠7，从而带动滑块8实现往复进给运动，从而带动夹具运动，抛光辊子产生的液动压呈线性均匀分布，通过合理控制滑块的进给运动以实现工件表面材料的均匀去除，消除材料表面波纹度，且抛光辊子结构巧妙，制造成本低、适应性高，具有较好的施工便捷性，有利于上述抛光辊子在抛光技术领域的推广及应用。

实施例2：本实施例与实施例1相区别的特征在于：本实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中的抛光辊子，包括辊子本体1及抛光槽单元，每组上述抛光槽单元包括三角形槽结构单元、梯形槽结构单元及楔形槽结构单元，将三角形槽结构单元、梯形槽结构单元及楔形槽结构单元这三种槽结构单元集成到同一辊子本体1表面沿轴向方向依次排列，且每组上述抛光槽单元中的上述三角形槽结构单元、梯形槽结构单元及楔形槽结构单元按数独规则排列，同样可以确保抛光周期内被加工材料微区的材料去除和液动压力的均衡性与一致性。

实施例3：本实施例与实施例1相区别的特征在于：本实施例中一种利用线性液动压的抛光装置中的抛光辊子，包括辊子本体1及抛光槽单元，每组上述抛光槽单元包括矩形槽结构单元2、梯形槽结构单元3及楔形槽结构单元4，还包括抛物线形槽结构单元，将矩形槽结构单元2、梯形槽结构单元3、楔形槽结构单元4及抛物线形槽结构单元这四种槽结构单元集成到同一辊子本体1表面沿圆周方向依次排列，同样可以确保抛光周期内被加工材料微区的材料去除和液动压力的均衡性与一致性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

尽管本文较多地使用了图中附图标记：1、辊子本体；2、矩形槽结构单元；3、梯形槽结构单元；4、楔形槽结构单元；5、导轨；6、伺服电机；7、滚珠丝杠；8、滑块；9、连接板；10、螺旋微进给机构；11、夹具；12、角码；13、抛光平台；14、工件安装位；15、电机；16、主轴等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。