專利名稱：磁控式氣囊柔性拋光工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與具有動(dòng)力頭的機(jī)床配合使用的模具曲面拋光工具，尤其是用于模具曲面自動(dòng)化拋光，適用于實(shí)現(xiàn)拋光技術(shù)自動(dòng)化的場合。
背景技術(shù)：
模具型腔表面65％是曲面，其中40％是自由曲面。模具行業(yè)的服務(wù)對象包括汽車覆蓋件、摩托車覆蓋塑料件，電視機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)等家用電器，手機(jī)殼、車燈殼等電訊產(chǎn)品。這些行業(yè)的模具，尤其是塑料模具，對型腔表面粗糙度均有很高要求，部分需要達(dá)到鏡面要求，因此，曲面拋光成為必不可少的工藝環(huán)節(jié)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，拋光占整個(gè)模具制造時(shí)間的30％-50％。
自由曲面模具拋光主要由手工操作完成，拋光效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、有害身體健康、同時(shí)難以保證拋光形面精度的穩(wěn)定性，拋光品質(zhì)差。國內(nèi)模具業(yè)粗糙度至Ra0.05μm的拋光技術(shù)尚可，但達(dá)到Ra0.025μm級的超精密拋光技術(shù)尚處摸索階段，大量超精密注塑模具仍需進(jìn)口。還存在的缺點(diǎn)是1、拋光工具與自由曲面接觸面積小，拋光效率較低；2、拋光工具與自由曲面之間的分散磨粒分布狀態(tài)不易控制；3、拋光面整個(gè)區(qū)域法向拋光力不穩(wěn)定且不均勻，不能得到高的拋光品質(zhì)；4、傳統(tǒng)的柔性拋光工具一般是利用彈簧或柔性拋光材料獲得工具與拋光面之間的柔性接觸，但其柔性程度均是不可以在線進(jìn)行控制的；5、不能精確地控制局部拋光去除量，進(jìn)行局域形面精密修正比較麻煩。

發(fā)明內(nèi)容為了克服已有技術(shù)模具曲面拋光工具存在的工具頭柔性不可在線控制、拋光接觸面積小、曲面拋光效率低、對曲面曲率變化適應(yīng)性不好、分散磨粒的聚集形態(tài)不易控制等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種工具頭的柔性可在線控制、拋光接觸面積大、曲面拋光效率高、對曲面曲率變化適應(yīng)性好、分散磨粒的聚集形態(tài)可以控制的磁控式氣囊柔性拋光工具。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種磁控式氣囊柔性拋光工具，所述的拋光工具包括一氣囊、所述的氣囊前端有拋光布作為工作面，所述的氣囊安裝在一保持架內(nèi)；所述的保持架安裝在一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的前端伸入所述的氣囊內(nèi)，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸前端安裝有電磁鐵；所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸套接一套管，所述的套管與所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸氣密連接，所述的套管上開有外氣源入口、溢流閥；套管內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上開有氣流通道，所述的氣流通道與所述的氣囊連通。
進(jìn)一步，所述的套管內(nèi)安裝有機(jī)械密封裝置，所述的機(jī)械密封裝置包括彈簧、密封件。
再進(jìn)一步，所述的保持架包括拋光頭外罩、拋光頭內(nèi)罩，拋光頭外罩與拋光頭內(nèi)罩通過螺紋固接，拋光頭外罩通過螺紋與轉(zhuǎn)動(dòng)軸固接，拋光布通過卡簧與拋光頭外罩連接。
磁控式氣囊柔性拋光工具的基本原理是磁控式氣囊柔性拋光工具的傳動(dòng)軸可夾持在任何機(jī)床(如并聯(lián)機(jī)器人，加工中心，銑床，鉆床)的動(dòng)力頭上獲得驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，從而驅(qū)動(dòng)氣囊高速旋轉(zhuǎn)；通過對輸入氣囊的氣壓的控制可以調(diào)節(jié)氣囊的柔性，從而使拋光頭形成柔性拋光工作面；柔性拋光工作面可方便地與被拋光工件的自由曲面形成大面積均勻接觸；柔性拋光工作面與被拋光工件的自由曲面之間填有鐵磁性分散磨粒，利用這些磨粒對工件表面材料的微切削效應(yīng)實(shí)現(xiàn)拋光；安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸前端的電磁鐵通電后在周邊形成電磁場，可以使鐵磁性分散磨粒被吸附在柔性拋光工作面與被拋光工件的自由曲面之間，以提高拋光效率，電磁鐵也可以通以交變電流或間歇電流，用以控制鐵磁性分散磨粒的聚集和分散，鐵磁性分散磨粒交替的聚集和分散，可以經(jīng)常性改變磨粒的切削刃方向，提高切削效率和紋理的均勻性；通過對機(jī)床工作臺運(yùn)動(dòng)軌跡的控制可以調(diào)節(jié)磁控式氣囊柔性拋光工具在自由曲面工件表面的相對運(yùn)動(dòng)的路徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)拋光過程自動(dòng)化；而通過對磁控式氣囊柔性拋光工具氣囊氣壓的在線控制，可靈活調(diào)節(jié)拋光表面局部的材料去除量，彌補(bǔ)機(jī)床掃描時(shí)拋光工具距離模具曲面距離控制的不精確性，有助于獲得高的形面尺寸精度和穩(wěn)定的法向拋光力，提高拋光面品質(zhì)。
本發(fā)明所述的磁控式氣囊柔性拋光工具的有益效果主要表現(xiàn)在(1)、可以通過電磁場控制柔性拋光工作面與被拋光工件的自由曲面之間鐵磁性分散磨粒的分布狀態(tài)，改善拋光效果和拋光效率；(2)不必自配驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，可降低制造成本和工具的重量，且可以方便地與多種機(jī)床配合使用；(3)、通過調(diào)節(jié)氣囊的氣壓，可以控制拋光工作面的柔度，拋光工具與自由曲面接觸面積大，拋光效率高；(4)、調(diào)節(jié)機(jī)床工作臺各自由度的進(jìn)給行程和氣囊氣壓可保證拋光面整個(gè)區(qū)域法向拋光力穩(wěn)定且比較均勻，可以得到高的拋光品質(zhì)(表面粗糙度達(dá)到Ra0.020μm以下)；(5)、通過對溢流閥氣流的控制，可以實(shí)時(shí)的控制氣囊的氣壓以及曲面的法向拋光力，能夠?qū)崿F(xiàn)在線控制；(6)、通過氣囊壓力控制，可以精確控制局部拋光去除量，進(jìn)行局域形面精密修正；(7)、通過控制機(jī)床工作臺和動(dòng)力頭的相對位置的數(shù)字控制，可以調(diào)整拋光工具與拋光工件曲面的距離，從而實(shí)現(xiàn)拋光工作過程的自動(dòng)化。


圖1是本發(fā)明所述的磁控式氣囊柔性拋光工具的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
參照圖1，一種磁控式氣囊柔性拋光工具，所述的拋光工具包括一氣囊1、所述的氣囊1前端有拋光布2作為工作面，所述的氣囊1安裝在一保持架內(nèi)，保持架安裝在一可帶動(dòng)保持架轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸3上，所述的保持架包括拋光頭外罩4、拋光頭內(nèi)罩5，拋光頭外罩4通過螺紋與轉(zhuǎn)動(dòng)軸3連接，用樹脂把拋光布2與拋光頭外罩4粘接成一體，并用卡簧6進(jìn)行加固，拋光頭內(nèi)罩5是拋光布2進(jìn)行外形確定和定型的零件，通過螺紋與拋光頭外罩4連為一體，在拋光布2充氣后，拋光布2與拋光頭內(nèi)罩5的內(nèi)圈接觸部分用樹脂進(jìn)行粘接；轉(zhuǎn)動(dòng)軸3前端伸入氣囊部分的外圓上安裝有電磁鐵16，電磁鐵通過電刷引入電流；轉(zhuǎn)動(dòng)軸3套接一套管7，所述的套管7與所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸3氣密連接，套管7上開有螺孔作為外氣源入口8、溢流閥9；套管7內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸3上開有氣流通10，所述的氣流通道10一端與外氣源入口8連通，另一端與氣囊1連通。在轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的兩端分別安裝后端蓋11、前端蓋12，所述的后端蓋11、前端蓋12分別通過軸承與套管7連接，套管7內(nèi)安裝有機(jī)械密封裝置，所述的機(jī)械密封裝置包括密封蓋13、密封環(huán)14、彈簧15，套管7內(nèi)的兩端分別安裝有兩套機(jī)械密封裝置。
其工作原理為高壓氣體從外氣源入口8進(jìn)入拋光頭，拋光頭內(nèi)部的氣壓大小由溢流閥9的控制，當(dāng)氣壓小于溢流閥9設(shè)定的值時(shí)，溢流閥9處于關(guān)閉狀態(tài)，氣源經(jīng)過氣流通道10到達(dá)氣囊1，反之溢流閥9打開，從而使得氣囊1內(nèi)的氣壓維持在一個(gè)預(yù)先設(shè)定的恒定值。氣囊1的表面覆蓋著一層拋光布2，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸3的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，它與自由曲面可形成大面積均勻接觸，從而可得到均勻的拋光效果和高的拋光效率。通過對溢流閥9的氣流控制，可以實(shí)時(shí)的控制氣囊1的氣壓以及曲面的法向拋光力，能夠?qū)崿F(xiàn)在線控制；通過氣囊1壓力控制，可以精確控制局部拋光去除量，進(jìn)行局域形面精密修正；通過控制電磁鐵16通電電流的大小、交變形式的有無，可以改變氣囊1周邊磁場的強(qiáng)度和分布，從而改變拋光布2表面吸附的鐵磁性磨粒的附著和分布狀態(tài)，鐵磁性磨粒分布狀態(tài)的經(jīng)常變更可以提高拋光效率和拋光紋理均勻性。
權(quán)利要求
1.一種磁控式氣囊柔性拋光工具，其特征在于所述的拋光工具包括一氣囊、所述的氣囊前端有拋光布作為工作面，所述的氣囊安裝在一保持架內(nèi)；所述的保持架安裝在一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的前端伸入所述的氣囊內(nèi)，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸前端安裝有電磁鐵；所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸套接一套管，所述的套管與所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸氣密連接，所述的套管上開有外氣源入口、溢流閥；套管內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上開有氣流通道，所述的氣流通道與所述的氣囊連通。
2.如權(quán)利要求1所述的磁控式氣囊柔性拋光工具，其特征在于所述的套管內(nèi)安裝有機(jī)械密封裝置，所述的機(jī)械密封裝置包括彈簧、密封件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁控式氣囊柔性拋光工具，其特征在于所述的保持架包括拋光頭外罩、拋光頭內(nèi)罩，拋光頭外罩與拋光頭內(nèi)罩通過螺紋固接，拋光頭外罩通過螺紋與轉(zhuǎn)動(dòng)軸固接，拋光布通過卡簧與拋光頭外罩連接。
全文摘要
一種磁控式氣囊柔性拋光工具，所述的拋光工具包括一氣囊、所述的氣囊前端有拋光布作為工作面，所述的氣囊安裝在一保持架內(nèi)；所述的保持架安裝在一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸前端安裝有一對或多對電磁鐵，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸套接一套管，所述的套管與所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸氣密連接，所述的套管上開有外氣源入口、溢流閥；套管內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上開有氣流通道，所述的氣流通道與所述的氣囊連通。本發(fā)明所述的磁控式氣囊柔性拋光工具可在線控制、拋光接觸面積大、曲面拋光效率高、對曲面曲率變化適應(yīng)性好、分散磨粒的聚集形態(tài)可以控制。
文檔編號B24B41/00GK1663745SQ200510049328
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月10日
發(fā)明者計(jì)時(shí)鳴, 何海平, 張利, 張憲, 袁巧玲 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)