一種基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統的製作方法
2023-04-24 08:44:51 3
專利名稱：一種基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統，尤其涉及一種與機器人輔助拋光技術相結合，適用於高質量表面要求自由曲面拋光，特別對雷射強化後具有高硬度、高耐磨性的表面，具很好的加工質量和效率。
背景技術：
光整加工是指在精加工後，從待加工工件上不切除或切出極薄金屬層，用以改善工件表面粗糙度或強化其表面的加工過程，通常採用的方法包括拋光和研磨。由於自由曲面在工業中的應用日益廣泛，並不斷變化、複雜化，使得光整加工的難度也隨之增加。目前我國還是主要由熟練工人憑藉其豐富經驗完成拋光的，這不但對工人的技術要求非常高，又費時又費力，而且表面的質量難以保證，效率非常低，尤其針對雷射強化後具有硬度較高、高耐磨性的表面，其弊端尤為突出。除人工拋光外，傳統的拋光方法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，從而達到拋光的目的。而研磨則是通過介於工件和硬質研具之間的磨料或研磨液的流動產生機械摩擦和化學作用去除微小加工餘量。因此，採用拋光進行光整加工能有效應用於自由曲面，得到光滑表面和鏡面光澤效果，而利用柔性拋光工具作為加工手段往往不能得到理想的拋光效率，材料去除率較低。研磨則能有效地對高硬度、高耐磨性等難加工表面進行光整加工，但傳統的研磨工具對曲面的適應性較差，與待加工表面的仿形度不高，在應用上受到很大的限制。
發明內容為了克服現有光整加工技術中存在的效率低、可控性不高、實用性差、自動化的不足的缺點，本實用新型提供一種與機器人輔助拋光技術相結合，具有效率高、自適應好、工藝簡單、可控性強的基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統。本實用新型的技術方案一種基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統，其特徵在於包括柔性可控氣壓砂輪光整工具，所述柔性可控氣壓砂輪光整工具安裝在工作檯上方，並與所述工作檯上的加工工件接觸；所述柔性可控氣壓砂輪光整工具上連接有驅動裝置，控制其旋轉的旋轉控制系統，給其提供氣壓的氣壓控制系統，以及控制其行走路徑、駐留時間和偏轉姿態的機器人；所述柔性可控氣壓砂輪光整工具包括環狀柔性氣壓砂輪、砂輪支撐體，所述砂輪支撐體是圓盤結構，所述環狀柔性氣壓砂輪是圓環中空結構，其包括彈性支架和連接在所述彈性支架上的磨拋層，所述環狀柔性氣壓砂輪安裝在砂輪支撐體上，並與砂輪支撐體形成一內腔，所述內腔與氣壓控制系統連通。進一步，所述工作檯上配設有液體噴射系統。進一步，所述柔性可控氣壓砂輪光整工具安裝在所述機器人的執行末端。進一步，所述環狀柔性氣壓砂輪是可更換模塊，其通過砂輪卡箍安裝在砂輪支撐
3體上。進一步，所述磨拋層由催化磨粒和切削磨粒組成，所述彈性支架是由橡膠製成，所述磨拋層粘結在所述彈性支架上。本實用新型的技術構思為由於環形柔性氣壓砂輪外形結構和尺寸的多樣性，按待加工工件尺寸、加工表面形狀、加工表面特性和實際的加工需求，在滿足技術指標的前提下設計和製作環形柔性氣壓砂輪和砂輪支撐體，並通過氣壓控制系統離線設定或在線控制其內部氣壓，通過旋轉控制系統和機器人的控制使得柔性可控氣壓砂輪光整工具以擬定的旋轉方式、轉速、軌跡、位姿、進給量等運動，從而使環形柔性氣壓砂輪以最理想的狀態與加工工件接觸。環形柔性氣壓砂輪由催化磨粒、切削磨粒以及橡膠粘結而成，切削磨粒和催化磨粒按照不同的配比，以一定的厚度通過粘結劑粘結於橡膠上，且磨粒多層分布。環形柔性氣壓砂輪在加工過程中，由於接觸方式的不斷變化會產生自礪效果，並且隨著部分最外層磨粒的脫落，相對內層的新磨粒會不斷出現，通過這種方法，一次性加工時間將大大延長。 由於催化磨粒的存在而產生的觸媒作用進一步提高了材料的去除率，從而提高了拋光的效率。在氣壓控制下，環形柔性氣壓砂輪的內部壓力會隨著待加工工件表面的形狀和硬度發生變化，進而改變環形柔性氣壓砂輪的固著力以及環形柔性氣壓砂輪和待加工工件表面的接觸面接、接觸區域的接觸力等變量，達到確定性光整加工的目的。同時，在加工過程中，液體噴射系統可對工作區域噴射冷卻液，或者噴射拋光液和化學液體，以加強催化磨粒的作用或者結合化學拋光作用提高拋光的效果。加工工件固定安裝於工作檯，並可通過工作檯實現加工工件的特定動作，如旋轉，傾斜等有助於光整加工的輔助動作。本實用新型的有益效果在於本實用新型可控性強，易於實現自動化；將磨粒、粘結劑以及橡膠所製成的雙彈性複合材料作為光整工具，同時該光整工具可採用不同的結構形式和尺寸大小，能適應不同型腔的自由曲面模具；磨料覆蓋均勻且受到粘結劑和橡膠所施加的雙牽引力，能夠有效地防止由於顆粒尺寸大小差異太大造成接觸不均進而造成接觸力不均，從而影響加工的精度；加工過程以機械拋光作用為主，並結合催化磨粒、拋光液、化學液體等化學作用，提高光整加工的質量和效率；粘結劑產生的固著力可以有效地提高柔性氣壓砂輪與工件的接觸力，在同等條件下加快材料去除，尤其針對雷射強化處理後等硬度高、耐磨性強的表面；針對表面硬度、耐磨性等屬性不一致的待加工工件表面，通過氣壓控制柔性氣壓砂輪的內部壓力，在不同接觸區域產生不同接觸力，實現確定性光整加工；柔性氣壓砂輪具有自礪性，工藝更簡單，操作更方便。
圖1是本實用新型整體結構示意圖。圖2是圖1中柔性可控氣壓砂輪光整工具的外形示意圖。圖3是部分本實用新型系列環形柔性氣壓砂輪結構示意圖。
具體實施方式
參照圖1-3，一種基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統，包括柔性可控氣壓砂輪光整工具1，所述柔性可控氣壓砂輪光整工具1安裝在工作檯6上方，並與所述工作檯6上的加工工件5接觸；所述柔性可控氣壓砂輪光整工具1上連接有驅動裝置3，控制其旋轉的旋轉控制系統10，給其提供氣壓的氣壓控制系統9，以及控制其行走路徑、駐留時間和偏轉姿態的機器人2 ；所述柔性可控氣壓砂輪光整工具1包括環狀柔性氣壓砂輪11、砂輪支撐體8，所述砂輪支撐體8是圓盤結構，所述環狀柔性氣壓砂輪11是圓環中空結構，其包括彈性支架112 和連接在所述彈性支架112上的磨拋層111，所述環狀柔性氣壓砂輪11安裝在砂輪支撐體 8上，並與砂輪支撐體8形成一內腔12，所述內腔12與氣壓控制系統9連通。所述工作檯6上配設有液體噴射系統4。所述柔性可控氣壓砂輪光整工具1安裝在所述機器人2的執行末端。所述環狀柔性氣壓砂輪11是可更換模塊，其通過砂輪卡箍7安裝在砂輪支撐體8 上。所述磨拋層111由催化磨粒和切削磨粒組成，所述彈性支架112是由橡膠製成，所述磨拋層111粘結在所述彈性支架112上。本實用新型的技術構思為由於環形柔性氣壓砂輪11外形結構和尺寸的多樣性， 按待加工工件尺寸、加工表面形狀、加工表面特性和實際的加工需求，在滿足技術指標的前提下設計和製作環形柔性氣壓砂輪11和砂輪支撐體8，並通過氣壓控制系統9離線設定或在線控制其內部氣壓，通過旋轉控制系統10和機器人2的控制使得柔性可控氣壓砂輪光整工具1以擬定的旋轉方式、轉速、軌跡、位姿、進給量等運動，從而使環形柔性氣壓砂輪11以最理想的狀態與加工工件接觸。環形柔性氣壓砂輪11由催化磨粒、切削磨粒以及橡膠粘結而成，切削磨粒和催化磨粒按照不同的配比，以一定的厚度通過粘結劑粘結於橡膠上，且磨粒多層分布。環形柔性氣壓砂輪11在加工過程中，由於接觸方式的不斷變化會產生自礪效果，並且隨著部分最外層磨粒的脫落，相對內層的新磨粒會不斷出現，通過這種方法，一次性加工時間將大大延長。由於催化磨粒的存在而產生的觸媒作用進一步提高了材料的去除率，從而提高了拋光的效率。在氣壓控制下，環形柔性氣壓砂輪11的內部壓力會隨著待加工工件表面的形狀和硬度發生變化，進而改變環形柔性氣壓砂輪11的固著力以及環形柔性氣壓砂輪11和待加工工件5表面的接觸面接、接觸區域的接觸力等變量，達到確定性光整加工的目的。同時，在加工過程中，液體噴射系統4可對工作區域噴射冷卻液，或者噴射拋光液和化學液體，以加強催化磨粒的作用或者結合化學拋光作用提高拋光的效果。加工工件5固定安裝於工作檯6，並可通過工作檯6實現加工工件5的特定動作，如旋轉，傾斜等有助於光整加工的輔助動作。本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新型的保護範圍的不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護範圍也及於本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求1.一種基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統，其特徵在於包括柔性可控氣壓砂輪光整工具，所述柔性可控氣壓砂輪光整工具安裝在工作檯上方，並與所述工作檯上的加工工件接觸；所述柔性可控氣壓砂輪光整工具上連接有驅動裝置，控制其旋轉的旋轉控制系統，給其提供氣壓的氣壓控制系統，以及控制其行走路徑、駐留時間和偏轉姿態的機器人；所述柔性可控氣壓砂輪光整工具包括環狀柔性氣壓砂輪、砂輪支撐體，所述砂輪支撐體是圓盤結構，所述環狀柔性氣壓砂輪是圓環中空結構，其包括彈性支架和連接在所述彈性支架上的磨拋層，所述環狀柔性氣壓砂輪安裝在砂輪支撐體上，並與砂輪支撐體形成一內腔，所述內腔與氣壓控制系統連通。
2.根據權利要求1所述的一種基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統，其特徵在於 所述工作檯上配設有液體噴射系統。
3.根據權利要求1或2所述的一種基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統，其特徵在於所述柔性可控氣壓砂輪光整工具安裝在所述機器人的執行末端。
4.根據權利要求3所述的一種基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統，其特徵在於 所述環狀柔性氣壓砂輪是可更換模塊，其通過砂輪卡箍安裝在砂輪支撐體上。
5.根據權利要求4所述的一種基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統，其特徵在於 所述磨拋層由催化磨粒和切削磨粒組成，所述彈性支架是由橡膠製成，所述磨拋層粘結在所述彈性支架上。
專利摘要一種基於柔性可控氣壓砂輪的光整加工系統，包括柔性可控氣壓砂輪光整工具，所述柔性可控氣壓砂輪光整工具安裝在工作檯上方，並與所述工作檯上的加工工件接觸；所述柔性可控氣壓砂輪光整工具上連接有驅動裝置，控制其旋轉的旋轉控制系統，給其提供氣壓的氣壓控制系統，以及控制其行走路徑、駐留時間和偏轉姿態的機器人；所述柔性可控氣壓砂輪光整工具包括環狀柔性氣壓砂輪、砂輪支撐體，所述環狀柔性氣壓砂輪是圓環中空結構，其包括彈性支架和連接在所述彈性支架上的磨拋層，所述環狀柔性氣壓砂輪安裝在砂輪支撐體上，並與砂輪支撐體形成一內腔，所述內腔與氣壓控制系統連通。本實用新型優點材料去除率高；光整加工質量高。
文檔編號B24B29/00GK202045562SQ201120054029
公開日2011年11月23日 申請日期2011年3月3日 優先權日2011年3月3日
發明者應申舜, 張利, 張才, 袁巧玲, 計時鳴, 金明生 申請人:浙江工業大學