制作木质抛光工具用木屑的润湿上胶混料机及其混料方法

技术领域

本发明属于精密加工技术中抛光工具制造领域，特别涉及一种制作木质抛光工具用木屑的润湿上胶混料机及其混料方法。

背景技术

超精密抛光是利用微细磨粒的机械作用或化学作用，在软质抛光工具或化学液、电/磁场等辅助作用下，为获得光滑或超光滑表面，减少或完全消除加工变质层，从而获得高表面质量的加工方法。目前，市场上所使用的软质抛光工具大多为羊毛轮、砂纸等材料；另外，韩光超等学者在使用不织布纤维材料制备的软质抛光头机械抛光的基础上耦合外置环形磁场的辅助控制，实现了磁场辅助的软质工具游离磨料抛光加工工艺(参见论文：韩光超等.磁场辅助软质工具游离磨粒抛光工艺研究.华中科技大学学报(自然科学版)，2014，42(05))，然而羊毛或不织布软质抛光工具大多基于纤维材料编织而成，工作表面容易凹凸不平，且磨料处于游离状态，严重影响抛光效率；砂纸软质抛光工具则大多需要衬底作为支撑，且磨料附着在纸上，很容易失效，造成频繁更换，也同样影响抛光效率。而木屑、金刚石纳米磨料溶液、环氧树脂胶粘剂混合压制成的木质抛光棒，可以有效解决目前羊毛轮、不织布纤维抛光头、砂纸等软质抛光工具所存在的问题。

在制作木质抛光棒作为软质抛光工具的过程中，木屑、金刚石纳米磨料溶液和环氧树脂胶粘剂混料设备是决定抛光棒抛光性能的关键，然而目前市场上还没有针对制作木质抛光棒用木屑的润湿上胶混料设备，但在木料搅拌领域发现，申请号为201920836601.4(授权公告号为CN 210752499 U，授权公告日为2020年6月16日)的专利公开了一种木料搅拌进料螺旋装置，该装置原理正是基于旋转搅拌的原理，但仅依靠桨叶进行搅拌，难以使木屑达到充分混合的目的，且采用直接灌液体的方式，不仅会使木屑过湿、过渡聚结，还容易导致浪费，木屑还可能通过排水口流失，难以达到制作抛光棒的要求。因此，发明一个可以使木屑、金刚石纳米磨料溶液、环氧树脂胶粘剂充分混合并能控制液体喷射量的搅拌装置至关重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种制作木质抛光工具用木屑的润湿上胶混料机及其混料方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明制作木质抛光工具用木屑的润湿上胶混料机，包括料筒组件、铝支架、高速旋转接头、三通接头、直流电机、减速电机、基座和导管；所述的料筒组件包括料筒、旋转轴、弧形桨叶、雾化喷头、多孔喷头和料筒盖；所述的基座与铝支架焊接；减速电机的底座固定在基座上；料筒两侧均固定有伸出轴，两根伸出轴均通过深沟球轴承支承在铝支架上；料筒侧部开设的通道通过螺纹连接有高速旋转接头；所述的通道与料筒内壁固定的所有雾化喷头均连通；所述的雾化喷头设有沿料筒周向均布的三排，每排有沿料筒长度方向间距布置的若干个；高速旋转接头与三通接头的第一个接口连通，三通接头的第二个接口经导管接气泵，三通接头的第三个接口经导管接一个水泵；所述旋转轴的两端通过双列角接触球轴承支承在料筒两端；旋转轴的一端与直流电机的输出轴通过联轴器连接；从动斜齿轮固定在料筒其中一侧的伸出轴上，并与主动斜齿轮啮合；主动斜齿轮与减速电机的输出轴固定；所述的旋转轴内部中空，且与直流电机连接的一端封闭；旋转轴开口的一端通过螺纹连接有高速旋转接头，且与旋转轴连接的高速旋转接头通过导管接另一个水泵；料筒远离直流电机的一端开设有进料口，且在进料口位置铰接有料筒盖；所述的料筒盖与料筒端面扣合；旋转轴开设有沿周向等距排布的三个通孔组；每个通孔组由沿旋向相反的两段螺旋线连接而成的曲线等距排布的五个以上通孔组成；每个通孔处焊接一片弧形桨叶；弧形桨叶的头部设有一体成型的三角锥头；弧形桨叶的一个侧面为平面，另一个侧面为曲面，且该曲面由弧形桨叶的外弧面至内弧面方向逐渐外凸；若曲线上弧形桨叶的数量为奇数，则中间的弧形桨叶的曲面位于任一侧均可，且除中间的弧形桨叶外，同一条螺旋线上弧形桨叶的曲面位于同一侧，不同螺旋线上弧形桨叶的曲面相背设置；若曲线上弧形桨叶的数量为偶数，同一条螺旋线上弧形桨叶的曲面位于同一侧，不同螺旋线上弧形桨叶的曲面相背设置；所述的弧形桨叶中空设置，且弧形桨叶的内腔通过通孔与旋转轴的内腔连通；弧形桨叶的内侧弧面固定有三个多孔喷头；多孔喷头与旋转轴的内腔连通；弧形桨叶的头部位于曲面那侧设有一体成型的斜四棱锥铲刀；所述的斜四棱锥铲刀连接三角锥头和曲面。

优选地，所述深沟球轴承的内、外圈均设有轴向限位件，双列角接触球轴承的内、外圈均设有轴向限位件。

优选地，所述的雾化喷头每排排布等距布置的四个。

优选地，所述的旋转轴与料筒之间位于双列角接触球轴承两侧均设有动密封件。

优选地，所述弧形桨叶的弧度为b，100°≤b≤120°，半径为R0，180mm≤R0≤250mm。

优选地，同一条曲线上相邻两片弧形桨叶的夹角均相等，均在为20°～30°中取值。

优选地，相邻多孔型喷头的夹角为15°。

优选地，所述的斜四棱锥铲刀与三角锥头连接的棱和斜四棱锥铲刀与曲面连接的棱之间的夹角为a，40°

优选地，所述料筒的角速度为0.5～1.5rad/s，旋转轴的角速度为2～4rad/s。

该制作木质抛光工具用木屑的润湿上胶混料机的混料方法，具体如下：

打开料筒盖，将木屑由料筒的进料口倒入料筒，将与三通接头连接的水泵入液口置于环氧树脂胶粘剂溶液中，另一个水泵入液口置于金刚石磨料溶液中；然后关闭料筒盖，启动直流电机、减速电机和与旋转轴连接的水泵；减速电机的动力经主动斜齿轮和从动斜齿轮传给料筒，直流电机驱动旋转轴转动；与旋转轴连接的水泵经导管和高速旋转接头向旋转轴内腔输送金刚石纳米磨料溶液，金刚石纳米磨料溶液再经通孔向各弧形桨叶内腔以及各多孔喷头输送，多孔喷头以0.05～0.1MP的输出压强向料筒内喷淋金刚石纳米磨料溶液；随着旋转轴、弧形桨叶和料筒的旋转，金刚石纳米磨料溶液和木屑被搅拌混合，金刚石纳米磨料溶液调节木屑的水分状态。再停止与旋转轴连接的水泵，并启动气泵和与三通接头连接的水泵，气泵经导管、三通接头和高速旋转接头向三排雾化喷头输送空气，同时与三通接头连接的水泵经导管、三通接头和高速旋转接头向三排雾化喷头输送环氧树脂胶粘剂溶液，雾化喷头以0.05～1.0MP的压强向料筒内喷淋雾化的环氧树脂胶粘剂溶液，使环氧树脂胶粘剂溶液与木屑混合；其中，随旋转轴旋转，三角锥头和斜四棱锥铲刀铲下料筒靠近内壁的木屑，并使木屑做沿着曲面向弧形桨叶根部以及螺旋线方向的合成运动；而由于各弧形桨叶沿旋向相反的两段螺旋线连接而成的曲线分布，且弧形桨叶的曲面由弧形桨叶的外弧面至内弧面方向逐渐外凸，同一条螺旋线上弧形桨叶的曲面位于同一侧，不同螺旋线上弧形桨叶的曲面相背设置，又由于料筒的角速度小于旋转轴的角速度，使得料筒两端的木屑被均匀带到料筒的中间，中间木屑积累后又因为重力下落；雾化喷头喷淋达到预设时间后，关闭气泵和与三通接头连接的水泵，但随着弧形桨叶旋转搅拌，某些木屑上多余的环氧树脂胶粘剂溶液和金刚石纳米磨料溶液能渗入其余木屑中被吸收。搅拌达到预设时间后，停止直流电机和减速电机，打开料筒盖，旋转料筒倒出润湿上胶后的木屑。

本发明具有的有益效果在于：

1.本发明的料筒可以绕水平轴线作旋转运动，同时，支承在料筒内的旋转轴可以绕垂直于料筒旋转轴线的轴线作旋转运动，带动弧形桨叶搅拌木屑，从而保证木屑在料筒内充分翻滚，大大缩短搅拌时间，极大程度地提高了搅拌效率，避免出现死角而导致木屑聚集，得不到有效利用。

2.本发明的旋转轴上各弧形桨叶沿旋向相反的两段螺旋线连接而成的曲线分布，且弧形桨叶的曲面由弧形桨叶的外弧面至内弧面方向逐渐外凸，同一条螺旋线上弧形桨叶的曲面位于同一侧，不同螺旋线上弧形桨叶的曲面相背设置，又由于料筒的角速度小于旋转轴的角速度，使得料筒两端的木屑被均匀带到料筒的中间，中间木屑积累后又因为重力下落；因此，木屑在料筒中搅拌充分，分布均匀，实现了环氧树脂胶粘剂和金刚石纳米磨料溶液的充分利用，达到良好的木料润湿上胶效果，为后续木质抛光棒的成形制作做好准备。

3.本发明的料筒内壁安装有雾化喷头，可向在料筒内翻滚的木屑雾化喷射环氧树脂胶粘剂溶液，且弧形桨叶上安装有多孔喷头，可向在料筒内翻滚的木屑喷射金刚石纳米磨料溶液；随旋转轴旋转，弧形桨叶上的三角锥头和斜四棱锥铲刀铲下料筒靠近内壁的木屑，并使木屑做沿着弧形桨叶的曲面向弧形桨叶根部以及螺旋线方向的合成运动；且木屑在弧形桨叶的曲面上的停留时间长，从而使雾化喷头和多孔喷头对木屑的喷淋更充分；因此，木屑喷淋均匀一致。

4.本发明首先喷射金刚石纳米磨料溶液，当木屑达到一定湿度(一般保证在90％以上)后，停止金刚石纳米磨料溶液的喷射，同时开启雾化的环氧树脂胶粘剂溶液喷射，该操作一方面可以极大程度地锁住木屑中含有的金刚石纳米磨料溶液，防止木屑中的水分蒸发，另一方面可以使带有金刚石纳米磨料溶液的木屑表面包裹住环氧树脂胶粘剂，达到木料润湿上胶的作用，为后续木质抛光棒的成形制作做好准备。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中料筒组件的剖视图；

图3为本发明中铝支架的结构示意图；

图4为本发明中旋转轴与弧形桨叶的装配示意图；

图中：1-料筒；101-旋转轴；102-弧形桨叶；103-雾化喷头；104-双列角接触球轴承；105-联轴器；106-多孔喷头；107-料筒盖；2-铝支架；201-深沟球轴承；3-高速旋转接头；4-三通接头；5-直流电机；6-减速电机；7-基座；8-导管。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1、2、3和4所示，制作木质抛光工具用木屑的润湿上胶混料机，包括料筒组件、铝支架2、高速旋转接头3、三通接头4、直流电机5、减速电机6、基座7和导管8；料筒组件包括料筒1、旋转轴101、弧形桨叶102、雾化喷头103、多孔喷头106和料筒盖107；基座7与铝支架2焊接；减速电机6的底座固定在基座7上；料筒1两侧均固定有伸出轴，两根伸出轴均通过深沟球轴承201支承在铝支架2上；料筒1侧部开设的通道通过螺纹连接有高速旋转接头3；通道与料筒1内壁固定的所有雾化喷头103均连通；雾化喷头103设有沿料筒1周向均布的三排，每排有沿料筒1长度方向间距布置的若干个；高速旋转接头3与三通接头4的第一个接口连通，三通接头4的第二个接口经导管8接气泵，三通接头4的第三个接口经导管8接一个水泵；三通接头4用以通实现雾化的环氧树脂胶粘剂溶液和空气；三排雾化喷头103的分布方式可以使环氧树脂胶粘剂溶液喷洒得更均匀，与木屑混合得更充分。旋转轴101的两端通过双列角接触球轴承104支承在料筒1两端；旋转轴101的一端与直流电机5的输出轴通过联轴器105连接；从动斜齿轮固定在料筒1其中一侧的伸出轴上，并与主动斜齿轮啮合；主动斜齿轮与减速电机6的输出轴固定；旋转轴101内部中空，且与直流电机5连接的一端封闭；旋转轴101开口的一端通过螺纹连接有高速旋转接头3，且与旋转轴101连接的高速旋转接头3通过导管8接另一个水泵，以实现金刚石磨料溶液的输入，金刚石磨料溶液用以调整木屑的水分状态；料筒1远离直流电机5的一端开设有进料口，且在进料口位置铰接有料筒盖107；料筒盖107与料筒1端面(通过锁扣)扣合；料筒盖107的旋转控制进料口的开关。旋转轴101开设有沿周向等距排布的三个通孔组；每个通孔组由沿旋向相反的两段螺旋线连接而成的曲线等距排布的五个以上(本实施例为9个)通孔组成；每个通孔处焊接一片弧形桨叶102；弧形桨叶102的头部设有一体成型的三角锥头；弧形桨叶102的一个侧面为平面，另一个侧面为曲面，且该曲面由弧形桨叶102的外弧面至内弧面方向逐渐外凸；若曲线上弧形桨叶102的数量为奇数，则中间的弧形桨叶102的曲面位于任一侧均可，且除中间的弧形桨叶102外，同一条螺旋线上弧形桨叶102的曲面位于同一侧，不同螺旋线上弧形桨叶102的曲面相背设置；若曲线上弧形桨叶102的数量为偶数，同一条螺旋线上弧形桨叶102的曲面位于同一侧，不同螺旋线上弧形桨叶102的曲面相背设置；弧形桨叶102中空设置，且弧形桨叶102的内腔通过通孔与旋转轴的内腔连通；弧形桨叶102的内侧弧面固定有三个多孔喷头106；多孔喷头与旋转轴的内腔连通；弧形桨叶102的头部位于曲面那侧设有一体成型的斜四棱锥铲刀；斜四棱锥铲刀连接三角锥头和曲面。当旋转轴101转动时，三角锥头和斜四棱锥铲刀可以铲下料筒1靠近内壁的木屑，并使木屑做沿着曲面向弧形桨叶102根部以及螺旋线方向的合成运动；且木屑在曲面上的停留时间长，从而使雾化喷头103和多孔喷头106对木屑的喷淋更充分；而由于各弧形桨叶102沿旋向相反的两段螺旋线连接而成的曲线分布，且弧形桨叶102的曲面由弧形桨叶102的外弧面至内弧面方向逐渐外凸，同一条螺旋线上弧形桨叶102的曲面位于同一侧，不同螺旋线上弧形桨叶102的曲面相背设置，又由于料筒的角速度小于旋转轴的角速度，使得料筒1两端的木屑被均匀带到料筒1的中间，木屑得以充分混合。因此，本发明可以保证铲刀对木屑较佳的铲动效果，而且使木屑搅拌得更充分。

作为一个优选实施例，深沟球轴承201的内、外圈均设有轴向限位件；双列角接触球轴承104的内、外圈均设有轴向限位件。

作为一个优选实施例，雾化喷头103每排排布等距布置的四个。

作为一个优选实施例，旋转轴101与料筒1之间位于双列角接触球轴承104两侧均设有动密封件，木屑不会进入双列角接触球轴承中或跑出去。

作为一个优选实施例，弧形桨叶102的弧度为b，100°≤b≤120°，半径为R0，180mm≤R0≤250mm。

作为一个优选实施例，同一条曲线上相邻两片弧形桨叶102的夹角均相等，均在为20°～30°中取值。

作为一个优选实施例，相邻多孔型喷头106的夹角为15°。

作为一个优选实施例，斜四棱锥铲刀与三角锥头连接的棱和斜四棱锥铲刀与曲面连接的棱之间的夹角为a，40°

作为一个优选实施例，料筒1的角速度为0.5～1.5rad/s，旋转轴101的角速度为2～4rad/s。

该制作木质抛光工具用木屑的润湿上胶混料机的混料方法，具体如下：

打开料筒盖107，将木屑由料筒1的进料口倒入料筒1(使木屑量达到料筒容积的1/3)，将与三通接头4连接的水泵入液口置于环氧树脂胶粘剂溶液中，另一个水泵入液口置于金刚石磨料溶液中；然后关闭料筒盖107，启动直流电机5、减速电机6和与旋转轴101连接的水泵；减速电机6的动力经主动斜齿轮和从动斜齿轮传给料筒1，直流电机5驱动旋转轴101转动；与旋转轴101连接的水泵经导管8和高速旋转接头3向旋转轴101内腔输送金刚石纳米磨料溶液，金刚石纳米磨料溶液再经通孔向各弧形桨叶102内腔以及各多孔喷头106输送，多孔喷头106以0.05～0.1MP的输出压强向料筒内喷淋金刚石纳米磨料溶液；随着旋转轴101、弧形桨叶102和料筒1的旋转，对金刚石纳米磨料溶液和木屑进行搅拌混合，金刚石纳米磨料溶液调节木屑的水分状态。再停止与旋转轴101连接的水泵，并启动气泵和与三通接头4连接的水泵，气泵经导管8、三通接头4和高速旋转接头3向三排雾化喷头103输送空气，同时与三通接头4连接的水泵经导管8、三通接头4和高速旋转接头3向三排雾化喷头103输送环氧树脂胶粘剂溶液，雾化喷头103以0.05～1.0MP的压强向料筒内喷淋雾化的环氧树脂胶粘剂溶液，使环氧树脂胶粘剂溶液与木屑混合；其中，随旋转轴101旋转，三角锥头和斜四棱锥铲刀铲下料筒1靠近内壁的木屑，并使木屑做沿着曲面向弧形桨叶102根部以及螺旋线方向的合成运动；且木屑在曲面上的停留时间长，从而使雾化喷头103和多孔喷头106对木屑的喷淋更充分；因此，木屑喷淋均匀一致；而由于各弧形桨叶102沿旋向相反的两段螺旋线连接而成的曲线分布，且弧形桨叶102的曲面由弧形桨叶102的外弧面至内弧面方向逐渐外凸，同一条螺旋线上弧形桨叶102的曲面位于同一侧，不同螺旋线上弧形桨叶102的曲面相背设置，又由于料筒的角速度小于旋转轴的角速度，使得料筒1两端的木屑被均匀带到料筒1的中间，中间木屑积累后又因为重力下落；雾化喷头103喷淋达到预设时间后，关闭气泵和与三通接头4连接的水泵，但随着弧形桨叶102旋转搅拌，某些木屑上多余的环氧树脂胶粘剂溶液和金刚石纳米磨料溶液能渗入其余木屑中被吸收，因此，木屑在料筒中搅拌充分，分布均匀，实现了环氧树脂胶粘剂溶液和金刚石纳米磨料溶液的充分利用，达到良好的木料润湿上胶效果，为后续木质抛光棒的成形制作做好准备。搅拌达到预设时间后，停止直流电机5和减速电机6，打开料筒盖107，旋转料筒1倒出润湿上胶后的木屑，操作十分便利。

对于本领域的技术人员而言，显然本发明专利不限于上述实施例的细节，而且在不背离本发明专利的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明专利。本发明专利的范围由所附权利要求而不是上述说明限定。