一種自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超精密加工，尤其涉及一種針對(duì)特殊孔(不規(guī)則異型孔、螺紋孔、膛線孔、細(xì)微孔、群微孔等)內(nèi)表面進(jìn)行拋光的自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科技進(jìn)步，各種特殊孔在航天、航空、汽車(chē)、武器、電器、化工、液壓、醫(yī)療等行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如槍炮管的膛線孔、精密機(jī)床中的螺紋孔、內(nèi)燃機(jī)燃料噴嘴、電路板上群微孔等，其中槍炮管的膛線孔精度要求變形量不超過(guò)IMi以及內(nèi)表面粗糙度達(dá)至Ij0.2μπι以上，電路板上群微孔的微孔數(shù)多達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)，孔徑小于50μπι。目前對(duì)這些特殊孔的加工精度和表面質(zhì)量要求也越來(lái)越嚴(yán)格，利用常規(guī)的技術(shù)加工這類(lèi)特殊孔后內(nèi)表面精度都不夠理想，難以滿足產(chǎn)品日益提高的精密化的質(zhì)量要求，需要進(jìn)一步拋光才能滿足其使用要求，因而亟需能高效、高精度對(duì)這些特殊孔內(nèi)表面進(jìn)行超精密拋光的技術(shù)。
[0003]目前運(yùn)用于孔加工的方法主要有:機(jī)械鉆孔、激光打孔、電火花加工等。但是，用機(jī)械鉆孔的方法，在孔的出口處會(huì)留下毛刺，這種毛刺會(huì)影響使用效果;用激光和電火花加工都會(huì)在孔壁處留下再鑄層，從而影響孔的使用壽命，使孔的表面質(zhì)量發(fā)生惡化，因此需要對(duì)這類(lèi)孔的內(nèi)表面進(jìn)行拋光。而目前對(duì)特殊孔的拋光方法主要有傳統(tǒng)拋光、離子束拋光、氣囊拋光、磨料射流拋光等。傳統(tǒng)拋光主要是靠人工采用柔性毛刷對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行來(lái)回擦拭拋光，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、損害工人的健康，而且無(wú)法適用于細(xì)長(zhǎng)孔和微孔等。離子束拋光等可獲得極高的表面粗糙度，但材料去除率極低，通常僅用于CMP等拋光工藝后，進(jìn)一步減小工件表面損傷層，提高表面質(zhì)量，且加工成本高。氣囊拋光去除率有限，拋光方法及裝置復(fù)雜，主要運(yùn)用于非球面光學(xué)元件的拋光。但這些方法最大的缺陷是不適合細(xì)長(zhǎng)孔和微細(xì)孔的加工，尤其是細(xì)長(zhǎng)螺旋孔的拋光就更無(wú)能為力，這是由于這些拋光方法需要將拋光工具深入到孔內(nèi)表面近距離進(jìn)行拋光，細(xì)長(zhǎng)孔的尺寸限制要求拋光工具必須非常細(xì)長(zhǎng)，而這些拋光方法的拋光工具由于工藝要求不可能做到這一點(diǎn)，這就限制了這些拋光方法在細(xì)長(zhǎng)孔和微細(xì)孔內(nèi)表面拋光的應(yīng)用。
[0004]常用的磨粒射流拋光技術(shù)(如水射流拋光、氣射流拋光)的優(yōu)點(diǎn)很多，應(yīng)用前景也較好，其主要通過(guò)由噴嘴小孔高速噴出的混有細(xì)小磨料粒子的拋光液作用于工件表面，通過(guò)磨料粒子的高速碰撞剪切作用達(dá)到磨削去除材料的射流拋光原理。由于這些射流拋光技術(shù)中微磨粒射流離開(kāi)噴嘴后會(huì)迅速發(fā)散，不能形成準(zhǔn)直的加工束，因而需要噴嘴近距離接觸工件表面進(jìn)行微拋光，另外由于噴嘴尺寸較小，在微磨料射流加工過(guò)程中，極易堵塞，造成射流拋光效率較低。更為重要的是，目前的水射流或者氣射流技術(shù)都是采用單噴嘴方式進(jìn)行拋光加工，加工作用點(diǎn)小，加工效率較低，而且，由于采用單噴嘴近距離拋光，如果要加工內(nèi)孔，需要將噴嘴伸入內(nèi)孔內(nèi)，這就要求內(nèi)孔孔徑要能夠容納噴嘴的放入，限制了欲拋光的內(nèi)孔孔徑，對(duì)于內(nèi)孔中的非直線溝槽(如螺旋槽、膛線等)也無(wú)法順利拋光。
[0005]磨料流加工(Abrasive Flow Machining，簡(jiǎn)稱“AFM”)在國(guó)內(nèi)也稱為擠壓?行磨，其原理是在擠壓珩磨機(jī)作用下擠壓半固狀磨粒對(duì)被加工的零件表面進(jìn)行摩擦，從而對(duì)零件表面進(jìn)行拋光。但磨料流拋光技術(shù)尚未得到很好應(yīng)用，由于半固相磨粒流是磨粒相對(duì)于被加工表面的擠壓運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，孔越小則拋光工藝越難以實(shí)現(xiàn)，所需要的擠壓力越大，因而目前磨粒流工藝無(wú)法拋光孔徑小于50微米的微孔、集群陣列微孔、細(xì)長(zhǎng)孔；另一方面，目前磨粒流拋光裝置主要靠擠壓珩磨機(jī)擠壓半固相磨粒流在工件孔道內(nèi)緩慢流動(dòng)，則磨粒流壓強(qiáng)小、流速慢、加工效率低，同時(shí)慢速流動(dòng)的磨粒會(huì)劃傷工件表面影響加工精度。因此，磨粒流如何高壓、高速射入工件孔道便是需要解決的難題。再者現(xiàn)有的磨粒流拋光方法及裝置不能兼顧大直徑的不規(guī)則孔、細(xì)長(zhǎng)孔和群微孔的拋光，且磨粒流拋光裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作難，造價(jià)尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)特殊孔(不規(guī)則異型孔、螺紋孔、膛線孔、細(xì)微孔、群微孔等)難拋光的問(wèn)題，提出一種精度高、加工效率高、損傷小、成本低的自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光裝置，簡(jiǎn)化孔內(nèi)表面拋光的操作技術(shù)，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光裝置，其包括兩組對(duì)稱設(shè)置于被加工工件的左右兩端的流體增壓加速機(jī)構(gòu)及夾具，所述流體增壓加速機(jī)構(gòu)包括流體增壓加速腔體、活塞缸、活塞、活塞桿和驅(qū)動(dòng)單元，所述流體增壓加速腔體的一端通過(guò)夾具夾緊工件并與工件孔相連通，另一端與所述活塞缸相連通;所述活塞配合連接在所述活塞缸內(nèi)，并通過(guò)所述活塞桿與所述驅(qū)動(dòng)單元連接，所述驅(qū)動(dòng)單元可帶動(dòng)所述活塞在所述活塞缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0008]作為優(yōu)選的，所述流體增壓加速腔體為漸變截面腔體。
[0009]作為優(yōu)選的，所述流體增壓加速腔體為突變截面腔體。
[0010]作為優(yōu)選的，當(dāng)兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)單元分別帶動(dòng)活塞桿推動(dòng)活塞在活塞缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩側(cè)活塞的運(yùn)動(dòng)方向一致。
[0011 ]作為優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)單元為可控式的驅(qū)動(dòng)單元。
[0012]作為優(yōu)選的，所述夾具的一端與所述流體增壓加速腔體以螺紋方式或者以快夾方式連接，所述夾具的另一端通過(guò)可調(diào)節(jié)的夾套與工件連接。
[0013]作為優(yōu)選的，所述夾具與流體增壓加速腔體的連接處以及所述夾具與工件的連接處分別設(shè)有密封機(jī)構(gòu)。
[0014]作為優(yōu)選的，所述自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光裝置還包括變截面輔助構(gòu)件，所述變截面輔助構(gòu)件設(shè)有卡爪并通過(guò)該卡爪固定于工件孔內(nèi)的中心位置，且與工件孔之間具有一定間距。
[0015]實(shí)施本發(fā)明的一種自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，能夠應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中，造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、加工精度及效率高、適用范圍廣、便于普及，具體說(shuō)來(lái)具有如下有益效果:
[0016](I)本發(fā)明利用具有流動(dòng)性的磨料對(duì)被加工的工件孔內(nèi)表面進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦、碰撞去除毛刺和降低孔內(nèi)表面的粗糙度的原理，實(shí)現(xiàn)了各類(lèi)型的孔內(nèi)表面去毛刺和拋光，簡(jiǎn)化了孔內(nèi)表面拋光的操作技術(shù)，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了拋光效率和拋光精度；同時(shí)，本發(fā)明還可以通過(guò)設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具一次性?shī)A持并拋光多個(gè)工件，進(jìn)一步提高了加工效率；
[0017](2)本發(fā)明通過(guò)變截面腔體的設(shè)計(jì)，以減小拋光液流動(dòng)橫截面而增加拋光液的流動(dòng)速度和壓強(qiáng)來(lái)解決磨粒流壓力不足、流動(dòng)速度慢的難題；
[0018](3)本發(fā)明通過(guò)可控式驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)置，可根據(jù)加工工件的精度要求調(diào)節(jié)活塞移動(dòng)速度、設(shè)置循環(huán)拋光次數(shù)及時(shí)間，使操作更加方便、靈活，增強(qiáng)工件加工精度的可控性。
【附圖說(shuō)明】
[0019]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。
[0020]圖1是本發(fā)明自增壓高速磨粒流孔內(nèi)表面拋光裝置的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖中:1.驅(qū)動(dòng)單元，2.活塞桿，3.活塞，4.活塞缸，5.流體增壓加速腔體，6.夾具，7.工件，8.變截面輔助構(gòu)件，9.拋光液。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)