振动珩磨设备和振动珩磨方法与流程

1.本发明涉及珩磨加工技术领域，特别地涉及一种振动珩磨设备和振动珩磨方法。


背景技术：

2.珩磨加工是磨削加工的一种特殊形式，属于光整加工。通常在磨削或精镗的基础上进行，可达较高的尺寸精度、形状精度和较低的粗糙度。但现在对珩磨加工应用范围要求更加广泛，比如精密铸造、激光增材制造等工件后期都可以列入加工范围，对珩磨机床的适用性、精度、效率等提出更高要求，特别是大批大量生产中采用专用振动珩磨机更为经济合理。
3.磨粒流是光整加工的一种方式，其利用半液态的粘弹性基体介质磨料(所以也称为粘弹磨料，属于一种半液态磨料)在一定压力下通过往复流动方式来摩擦加工表面而达到抛光或去除毛刺作用的特种加工。
4.振动光饰是一种较为粗放的光整加工工艺。其原理是将工件和磨粒或磨块混合放入一个振动容器中，并对整个容器激振，使得磨粒或磨块对工件全方位撞击摩擦，从而达到光整效果。
5.但现有的珩磨加工技术中，工件表面的珩磨去除厚度很不均匀，且会损伤工件的棱边和锐角，达不到精度要求。对不同形状工件的适应性较差，加工效率较低。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是为了克服现有珩磨加工技术中珩磨去除厚度不均匀，磨削精度低的缺陷，提供一种振动珩磨设备和振动珩磨方法。
7.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
8.一种振动珩磨设备，其特征在于，所述振动珩磨设备包括：
9.容器，所述容器能够处于密闭状态；
10.激振装置，所述激振装置的工件连接端位于所述容器的内部；
11.增压装置，所述增压装置连通至所述容器的内部。
12.在本方案中，相比于非密闭容器，该振动珩磨设备采用密闭容器，在施加一定压力的条件下，能够增大磨粒对待珩磨工件表面的切削力，以获得更高的加工效率；并且当对容器中的半液态磨料施加压力时，该振动珩磨设备通过密闭容器，使得浸没在半流体磨料之中的待珩磨工件的表面各点能够获得均等的压力，从而获得均匀的珩磨去除厚度；同时，该振动珩磨设备采用密闭容器，半液态磨料在加工过程中几乎没有流动产生，因此当激振待珩磨工件与半液态磨料时，此相对位移不会产生粘弹磨料流体的“剪切变稀”现象，有利于提高加工效率；
13.当激振工件冲击磨料，并利用半液态磨料形状“恢复滞后”特性产生的空隙来获得工件相对磨料位移需要的运动空间，该振动珩磨设备通过激振装置来控制待珩磨工件的激振频率和幅度，有利于调节此运动空间的大小和反复打磨工件的频率，获得所需要的珩磨
效果和精度；
14.通过增压装置施压容器内的磨料，使之紧贴工件表面而形成“柔性磨具”，能够获得不损伤工件锐角和棱边的超精珩磨效果。
15.较佳地，所述激振装置包括激振器和连杆，所述激振器设置于所述容器之外，所述连杆的一端与所述激振器相连接，所述连杆的另一端为所述工件连接端，并伸入所述容器的内部。
16.在本方案中，采用连杆连接容器外部的激振器和容器内部的待珩磨工件，一方面保护了激振器可以独立工作，其安装方便，另一方面，连杆实现了将激振运动传递到待珩磨工件上。
17.较佳地，所述激振器为电液式激振器，所述电液式激振器包括伺服阀，所述电液式激振器通过调节所述伺服阀的输入电信号，控制所述伺服阀输出不同频率的速度响应来驱动所述电液式激振器运动。
18.在本方案中，通过电液式激振器及其伺服阀，并通过不同的速度、振幅与压力组合，实现了振动的无级变速效果，在不更换磨料的情况下，也可以获得多级珩磨效果。
19.较佳地，所述容器包括相对可密封的桶体和顶盖，所述连杆贯穿所述顶盖，并相对于所述顶盖密封连接。
20.在本方案中，将容器分体为相对可密封的桶体和顶盖，方便更换不同介质的磨料；将连杆贯穿顶盖的间隙密封，保证容器的压力不受影响。
21.较佳地，所述振动珩磨设备还包括机床结构和横梁，
22.所述机床结构包括平台和支撑柱，所述容器设置在所述平台上；所述支撑柱与所述平台和所述横梁相连接，并且所述横梁沿所述支撑柱的轴向上可以调节高度；所述横梁与所述激振装置相连接。
23.在本方案中，将横梁设置为可沿支撑柱的轴向上调节高度，当采用不同容器大小时，有利于调节激振器与容器之间的距离，使得激振运动不会因为距离过长而影响其激振效果。
24.较佳地，所述激振装置沿所述横梁可调节水平位置，所述容器沿所述平台可调节水平位置。
25.在本方案中，这种设置方式，使得该振动珩磨设备可以根据不同容器大小和激振器安装的需要来调节激振装置和容器的水平位置。
26.较佳地，所述容器的表面具有增压口，所述增压口连通至所述容器的内部，并设置在所述容器的底部，所述增压装置对接至所述增压口。
27.在本方案中，将增压口设置在容器的底部，使得增压时，半液态磨料是由底部向上部流动，卸压时磨料液面下降，便于取出工件。
28.一种振动珩磨方法，用于上述振动珩磨设备，其特征在于，所述振动珩磨方法包括以下步骤：
29.s1、将所述激振装置的工件连接端与待珩磨工件相连接；
30.s2、将磨料加入到所述容器之中，并将所述待珩磨工件浸没在所述磨料之中；
31.s3、将容器设置成密闭状态；
32.s4、启动所述增压装置，对所述磨料施加压力；
33.s5、启动所述激振装置，输出激振运动，驱动所述工件连接端带动所述待珩磨工件振动。
34.在本方案中，该振动珩磨方法通过上述步骤，使半液态磨料与待珩磨工件表面完全贴合，形成一个与待珩磨表面形状完全一致的“柔性磨具”，激振待珩磨工件撞击半液态磨料的“柔性磨具”，利用半液态磨料形状恢复的“滞后性”生成空隙，使得工件得以在此空隙间产生相对位移，从而磨粒对工件表面便有划擦珩磨效应，使得待珩磨工件的表面粗糙度降低，达到所需的珩磨精度。并且该振动珩磨方法，可以对多个不同尺寸、形状的待珩磨工件同时加工，提高了加工效率。
35.较佳地，所述振动珩磨方法的步骤s1之前还包括以下步骤：
36.s0、将所述待珩磨工件不需要珩磨的表面遮盖。
37.在本方案中，通过上述步骤将不需要珩磨加工的表面遮盖，保护了不需要加工的工件表面。
38.较佳地，所述振动珩磨方法还包括以下步骤，
39.s6，调节所述激振装置的振动幅度和/或振动频率，和/或调节对所述磨料施加的压力。
40.在本方案中，通过上述步骤产生不同的振动幅度、振动频率和磨料压力组合，可以得到不同等级的珩磨效果，并且配合不同粒度的磨料，可以获得更多等级的珩磨效果，实现更高的珩磨精度。
41.较佳地，所述容器分为桶体和顶盖，所述顶盖能够盖在所述桶体的顶部，所述振动珩磨方法在步骤s3中还包括：将所述顶盖盖在所述桶体的顶部，以密闭所述容器。
42.在本方案中，当容器是分体时，上述步骤提供了一个具体的容器密封方法。
43.本发明的积极进步效果在于：该振动珩磨设备和该振动珩磨方法，通过在密闭容器对待珩磨工件加压，增大了磨削力，提高了加工效率，并且在工件表面形成均等压力，获得了均匀的珩磨去除厚度；通过调节激振频率、幅度和磨料压力，使之能够获得更高的珩磨精度，实现更好的珩磨效果。通过该振动珩磨方法，实现了不同等级的珩磨效果。
附图说明
44.图1为本发明实施例的振动珩磨设备的结构示意图。
45.图2为图1的局部b的放大图。
46.图3为本发明实施例的振动珩磨方法的流程图。
47.附图标记说明：
48.桶体1，顶盖2，待珩磨工件3，电液式激振器4，连杆5，密封件6，横梁7，平台8，支撑柱9，通孔10，增压口11，增压缸12，活塞13，半液态磨料14，激振方向a，压缩方向c。
具体实施方式
49.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
50.如图1所示，本发明提供了一种振动珩磨设备，其包括：
51.容器，在本实施例中，容器包括桶体1和顶盖2，桶体1内填充有用于珩磨加工的半
液态磨料，桶体1和顶盖2之间设置有密封部件(图中未示出)，在顶盖2盖在桶体1上时，通过密封部件实现两者的密封，使该容器处于密闭状态；在其他实施例中，容器也可以是其他能实现密封效果的容器结构；
52.激振装置，激振装置包括激振器和连杆5，在本实施例中，激振器具体为电液式激振器4，连杆5的一端与电液式激振器4的振头相连接，连杆5的另一端为工件连接端，用于连接待珩磨工件3，并一起伸入容器的内部；振动珩磨加工时，将待珩磨工件3完全浸没在半液态磨料之中，电液式激振器4驱动连杆5沿激振方向a作激振运动；其中，图1中所展示的激振方向a仅用于说明示意，在其他实施例中，电液式激振器4也可驱动连杆5沿其他方向作激振运动，激振器也可以是其他能产生激振功能的动力设备；
53.增压装置，增压装置包括增压缸12和活塞13，增压缸12通过管道连通至容器，工作时，活塞13沿压缩方向c，通过压缩增压缸12内的磨料，以对密闭容器内的半液体磨料进行加压，在其他实施例中，增压装置也可以采用现有技术其他能实现增压效果的结构。
54.其中，采用连杆5连接容器外部的激振器和容器内部的待珩磨工件3，一方面保护了激振器可以独立工作，其安装方便，另一方面，连杆5实现了将激振运动传递到待珩磨工件3上。
55.相比于非密闭容器，该振动珩磨设备采用密闭容器，在施加一定压力的条件下，能够增大磨粒对待珩磨工件3表面的切削力，以获得更高的加工效率；并且当对容器中的半液态磨料施加压力时，该振动珩磨设备通过密闭容器，使得浸没在半流体磨料之中的待珩磨工件3的表面各点能够获得均等的压力，从而获得均匀的珩磨去除厚度；同时，该振动珩磨设备采用密闭容器，能够让半液态磨料在加工过程中始终保持几乎不流动状态，因此当激振时，待珩磨工件3与半液态磨料的相对位移不会产生粘弹磨料流体的“剪切变稀”现象，有利于提高加工效率；“剪切变稀”效应是粘弹磨料流体的一个特性，是指如果粘弹流体在管道中或容器中流动时，从管壁到管道中心的各个流动层面速度不一，形成速度梯度，速度梯度引起层面间的剪切效应，造成粘弹磨料中的长链高分子团被捋直，从而丧失弹性，出现所谓“剪切变稀”效应，其视觉效果是本来很粘稠的半固体磨料介质，变得像水一样可以流淌。这种“剪切变稀”效应不利于珩磨加工效果，而该振动珩磨设备能够避免这种“剪切变稀”效应的情况。
56.当激振工件冲击磨料，并利用半液态磨料形状恢复的“恢复滞后”特性产生的空隙来获得运动空间时，该振动珩磨设备通过激振装置来控制待珩磨工件3的激振频率和幅度，有利于调节此运动空间的大小和反复打磨工件的频率，获得所需要的珩磨效果和精度；“恢复滞后”特性是指半液态的粘弹磨料由非牛顿流体特性决定，当其受到冲击后形成的形状恢复较缓慢，滞后于工件表面的第二次冲击，而在磨料界面和工件表面间形成空隙。
57.通过增压装置施压容器内的磨料，使之紧贴工件表面而形成“柔性磨具”，能够获得超精珩磨效果。
58.在本实施例中，电液式激振器4包括伺服阀(图中未显示)，电液式激振器4通过调节伺服阀的输入电信号，控制伺服阀输出不同频率的速度响应，并通过不同速度、振幅和压力组合，产生无级变速的效果，在不更换磨料的情况下，也可以获得多级珩磨效果。
59.如图1和图2所示，连杆5贯穿顶盖2，连杆5和顶盖2之间通过密封件6达到密封效果，并保证连杆5能够向待珩磨工件3传递激振运动，在其他实施例中，其密封方式可以是现
有技术已有的其他密封技术手段。将容器分体为相对可密封的桶体1和顶盖2，方便更换不同介质的磨料；将连杆5贯穿顶盖2的间隙密封，保证容器的压力不受影响。
60.如图1所示，振动珩磨设备还包括机床结构和横梁7，机床结构具体包括平台8和支撑柱9，横梁7的一端包括通孔10。其中，容器固定在平台8上，支撑柱9的一端固定在平台8上，支撑柱9的另一端穿过横梁7的通孔10与横梁7相连接，横梁7可沿支撑柱9的轴向上自由调节高度；电液式激振器4安装在横梁7上。在其他实施例中，横梁7也可以采用其他能够连接支撑柱9并实现上下调节高度的结构形式。将横梁7设置为可沿支撑柱9的轴向上调节高度，当采用不同容器大小时，有利于调节激振器与容器之间的距离，使得激振运动不会因为距离过长而影响其激振效果。
61.在本实施例中，电液式激振器4可以沿横梁7调节其水平位置，桶体1也可以沿平台8调节其水平位置。这种设置方式，使得该振动珩磨设备可以根据不同容器大小和激振器安装的需要来调节激振器和容器相应的水平位置。
62.如图1所示，桶体1的底部具有增压口11，增压口11连通至桶体1的内部，增压口11用于供增压装置的管路进行对接。将增压口11设置在容器的底部，使得增压时，半液态磨料是由底部向上部流动，卸压时磨料界面下降，这样的流动方式，有利于拆卸工件。
63.如图3所示，本发明还提供了一种能够应用于该振动珩磨设备的振动珩磨方法，该振动珩磨方法包括以下步骤：
64.s0、将待珩磨工件3不需要珩磨的表面遮盖。
65.s1、将连杆5的一端与电液式激振器4相连接，连杆5的另一端与待珩磨工件3相连接；
66.s2、将磨料加入到桶体1之中，并将待珩磨工件3浸没在磨料之中；
67.s3、将容器设置为密闭状态；在本实施例中，步骤s3具体为：
68.s31，在桶体1的顶部盖上顶盖2；
69.s32，将顶盖2和桶体1之间密封，其密封方式可以是现有密封技术手段，比如用密封条沿桶体1与顶盖2接触面的四周密封；
70.s4、启动增压装置，对磨料施加压力，使得磨料与待珩磨工件3完全贴合；
71.s5、启动电液式激振器4，输出激振运动，驱动连杆5带动待珩磨工件3振动；
72.s6，调节电液式激振器4的振动幅度和/或振动频率和/或对磨料施加的压力，获得所需要的珩磨效果。
73.其中，将不需要珩磨加工的表面遮盖，保护了不需要加工的工件表面。当然，在其他实施例中，若待珩磨工件3是整个表面都需要加工，则不需要任何遮盖，此时，步骤s0可以不需要。
74.该振动珩磨方法通过上述步骤，使半液态磨料与待珩磨工件3表面完全贴合，形成一个与待珩磨表面形状完全一致的“柔性磨具”，激振待珩磨工件3撞击半液态磨料的“柔性磨具”，利用半液态磨料形状恢复的“滞后性”生成空隙，使得工件得以在此空隙间产生相对位移，从而磨粒对工件表面便有划擦珩磨效应，使得待珩磨工件3的表面粗糙度降低，达到所需的珩磨精度。该振动珩磨方法，可以对多个不同尺寸、形状的待珩磨工件同时加工，提高了加工效率和适用性，并且，通过调节不同的振动幅度、振动频率和磨料压力组合，可以得到不同等级的珩磨效果。如果配合不同粒度的磨料，可以获得更多等级的珩磨效果，实现
更高的珩磨精度。
75.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种振动珩磨设备，其特征在于，所述振动珩磨设备包括：容器，所述容器能够处于密闭状态；激振装置，所述激振装置的工件连接端位于所述容器的内部；增压装置，所述增压装置连通至所述容器的内部，并在所述容器内进行增压。2.如权利要求1所述的振动珩磨设备，其特征在于，所述激振装置包括激振器和连杆，所述激振器设置于所述容器之外，所述连杆的一端与所述激振器相连接，所述连杆的另一端为所述工件连接端，并伸入所述容器的内部。3.如权利要求2所述的振动珩磨设备，其特征在于，所述激振器为电液式激振器，所述电液式激振器包括伺服阀，所述电液式激振器通过调节所述伺服阀的输入电信号，控制所述伺服阀输出不同频率的速度响应，驱动所述电液式激振器运动。4.如权利要求2所述的振动珩磨设备，其特征在于，所述容器包括相对可密封的桶体和顶盖，所述连杆贯穿所述顶盖，并相对于所述顶盖密封连接。5.如权利要求1所述的振动珩磨设备，其特征在于，所述振动珩磨设备还包括机床结构和横梁，所述机床结构包括平台和支撑柱，所述容器设置在所述平台上；所述支撑柱与所述平台和所述横梁相连接，并且所述横梁沿所述支撑柱的轴向上可以调节高度；所述横梁与所述激振装置相连接。6.如权利要求5述的振动珩磨设备，其特征在于，所述激振装置沿所述横梁可调节水平位置，所述容器沿所述平台可调节水平位置。7.如权利要求1所述的振动珩磨设备，其特征在于，所述容器的表面具有增压口，所述增压口连通至所述容器的内部，并设置在所述容器的底部，所述增压装置对接至所述增压口。8.一种振动珩磨方法，用于如权利要求1-7中任一项所述的振动珩磨设备，其特征在于，所述振动珩磨方法包括以下步骤：s1、将所述激振装置的工件连接端与待珩磨工件相连接；s2、将磨料加入到所述容器之中，并将所述待珩磨工件浸没在所述磨料之中；s3、将所述容器设置成密闭状态；s4、启动所述增压装置，对所述磨料施加压力；s5、启动所述激振装置，输出激振运动，驱动所述工件连接端带动所述待珩磨工件振动。9.如权利要求8所述的振动珩磨方法，其特征在于，所述振动珩磨方法的步骤s1之前还包括以下步骤：s0、将所述待珩磨工件不需要珩磨的表面遮盖。10.如权利要求8所述的振动珩磨方法，其特征在于，所述振动珩磨方法还包括以下步骤，s6，调节所述激振装置的振动幅度和/或振动频率，和/或调节对所述磨料施加的压力。11.如权利要求8所述的振动珩磨方法，其特征在于，所述容器分为桶体和顶盖，所述顶盖能够盖在所述桶体的顶部，所述振动珩磨方法在步骤s3中还包括：将所述顶盖盖在所述桶体的顶部，以密闭所述容器。

技术总结
本发明公开了一种振动珩磨设备和应用于该振动珩磨设备的振动珩磨方法，该振动珩磨设备包括容器、激振装置和增压装置。使容器处于密闭状态，激振装置的工件连接端位于容器的内部，增压装置可以对容器的内部磨料施加压力。该振动珩磨设备和该振动珩磨方法，通过在密闭容器对待珩磨工件加压，增大了磨削力，提高了加工效率，并且在工件表面形成均等压力，获得了均匀的珩磨去除厚度；通过调节激振频率、幅度和磨料压力，使之能够获得更高的珩磨精度，实现更好的珩磨效果。通过该振动珩磨方法，实现了不同等级的珩磨效果。现了不同等级的珩磨效果。现了不同等级的珩磨效果。


技术研发人员：王纯 王杰 卞淑惠 杨秀菊
受保护的技术使用者：徐州铼兹精密数控机床有限公司
技术研发日：2022.01.29
技术公布日：2023/9/22