阅读说明：本技术 一种用于线性液动压抛光的抛光辊子 (Polishing roller for linear hydraulic polishing ) 是由 文东辉 许鑫祺 章益栋 徐耀耀 沈思源 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于线性液动压抛光的抛光辊子,为圆柱体结构,其圆周面均匀分布有用于产生动压力的微槽结构,微槽结构包括圆周面的圆弧部及沿圆周面周向延伸的微槽部。本发明的优点是,通过特殊设计的微槽结构,使抛光辊子在工作时产生更大、更均匀的线性压力场,从而使工件的抛光效率和表面各个位置的抛光均一性都进一步提升。(The invention discloses a polishing roller for linear hydraulic pressure polishing, which is of a cylindrical structure, wherein micro-groove structures for generating dynamic pressure are uniformly distributed on the circumferential surface of the polishing roller, and each micro-groove structure comprises an arc part of the circumferential surface and a micro-groove part extending along the circumferential surface. The polishing roller has the advantages that through the specially designed micro-groove structure, a larger and more uniform linear pressure field is generated when the polishing roller works, so that the polishing efficiency of a workpiece and the polishing uniformity of each position of the surface are further improved.)

一种用于线性液动压抛光的抛光辊子

技术领域

本发明属于抛光机械领域，具体涉及一种用于线性液动压抛光的抛光辊子。

背景技术

流体抛光技术在加工过程中，抛光工具与工件不发生直接接触，其借助流体驱动磨粒冲击工件表面，从而避免了刚性接触对材料的表面及亚表面的损伤，实现光滑表面加工。

以动压润滑理论为基础的液动压抛光也是流体抛光技术的一种。含有磨粒的抛光液覆盖于抛光轮表面的几何槽型上，在抛光过程中抛光轮与待抛光件在发生相对运动时，抛光液从待抛光件与几何槽型之间间隙较大地方流向间隙较小的地方而形成液动压润滑膜，在磨粒和动压润滑膜的双重作用下均匀快速去除抛光工件表面材料，提高了抛光加工的均匀性和效率。但现有液动压抛光由于径向速度大小不一，抛光过程中工件表面去除率不均匀，且动压力不足，抛光效果不理想。

液动压的大小与均匀分布对抛光的去除率和均一性有决定性影响。目前已有矩形、抛物线、楔形三种线性液动压抛光辊子，其对工件表面动压力值与动压均匀分布的影响不尽相同。例如，抛物线形液动压抛光辊子能产生较大动压力，但动压分布均匀性不佳。楔形液动压抛光辊子能产生分布均匀的液动压，但是产生的动压力不足。因此为达到最佳抛光效果，需设计一种兼具动压力值与均匀动压分布的抛光辊子。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前液动压抛光辊子的构型设计未能兼顾动压力值与均匀动压分布的问题，提供一种用于线性液动压抛光的抛光辊子。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于线性液动压抛光的抛光辊子，其特征在于，所述抛光辊子为圆柱体结构，其圆周面均匀分布有用于产生动压力的微槽结构，所述微槽结构包括圆周面的圆弧部及沿圆周面周向延伸的微槽部。

优选地，微槽结构的微槽部沿抛光辊子轴向的投影为抛物线或直线。

优选地，微槽结构的微槽部沿抛光辊子轴向的投影的圆心角为12-18°。

优选地，微槽结构的微槽部的最大深度为1-3mm。

优选地，微槽结构的个数为偶数。

优选地，微槽结构的个数为12。

优选地，微槽结构的微槽部沿抛光辊子轴向的投影依次为抛物线和直线。

优选地，多个相邻的微槽结构为一组，同一组内的微槽结构的微槽部相同，相邻的组中的微槽结构的微槽部沿抛光辊子轴向的投影依次为抛物线和直线。

优选地，抛光辊子的中心有一同轴的沉孔和光孔，用于连接至动力输出轴。

本发明与现有技术相比，有益效果是：通过特殊设计的微槽结构，使抛光辊子在工作时产生更大、更均匀的线性压力场，从而使工件的抛光效率和表面各个位置的抛光均一性都进一步提升。

附图说明

图1是本发明实施例的一种用于线性液动压抛光的抛光辊子的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种用于线性液动压抛光的抛光辊子的正面结构示意图；

图3是本发明实施例的回转抛光机构结构示意图；

图4是本发明实施例的一种双向进给的线性液动压抛光装置的结构示意图；

图5是本发明实施例的一种双向进给的线性液动压抛光装置的仰视图；

图6是本发明实施例的一种双向进给的线性液动压抛光装置的后视图；

图7是本发明实施例的横向进给机构的结构示意图；

图8是本发明实施例的纵向进给机构的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

如图1所示，一种用于线性液动压抛光的抛光辊子10的主体为直径200mm、厚30mm的圆柱体结构，采用铝合金材料。如图2所示，其圆周面均匀分布有用于产生动压力的微槽结构11，所述微槽结构11包括圆周面的圆弧部12及沿圆周面周向延伸的微槽部13，微槽部通过线切割成型。

如图3所示，在抛光过程中抛光辊子10与待抛光件在发生相对运动时，抛光液从待抛光件与微槽结构之间间隙较大的微槽部13流向间隙较小的圆弧部12而形成液动压润滑膜，在磨粒和动压润滑膜的双重作用下均匀快速去除工件表面材料。微槽部13是经过优化设计的，其几何结构能够保证抛光辊子10转动时产生强大而又均匀的液动压。微槽部13沿抛光辊子10轴向的投影为抛物线或直线，圆心角为12-18°，最优为18°，微槽部13的最大深度为1-3mm，最优为1mm。抛物线形的微槽部14与一段弧度不大于微槽部的圆弧面12组成一个抛物线形微槽结构，直线形的微槽部13与一段弧度不大于微槽部的圆弧面12组成一个楔形微槽结构。微槽结构11的个数设置为偶数，最优为十二。十二个微槽结构中，抛物线形微槽结构和楔形微槽结构依次交替，也可以为两个抛物线形微槽结构、两个楔形微槽结构依次交替，还可以为三个抛物线形微槽结构、三个楔形微槽结构依次交替，或者六个抛物线形微槽结构、六个楔形微槽结构依次交替。其中，三个抛物线形微槽结构、三个楔形微槽结构依次交替时效果最佳。抛光辊子中心开设有30mm光孔，同轴设置直径110mm、深度15mm的沉孔，用于连接旋转电机的轴。

如图4所示，一种用于线性液动压抛光的抛光辊子10安装于一种双向进给的线性液动压抛光装置，包括横向进给机构20、纵向进给机构30、回转抛光机构40和机架50，其中，横向进给机构20和纵向进给机构30都可移动安装于机架50，回转抛光机构40则固定于纵向进给机构30。

机架50包括底座51和两立柱52，底座51水平设置，两立柱52平行设置且固定于底座51。如图5所示，底座51具有第一导轨58，用于滑动安装横向进给机构20。如图6所示，两立柱52分别具有相对设置的第二导轨59，用于滑动安装纵向进给机构30。

横向进给机构20包括工作台21、抛光槽22、齿条23、齿轮24和伺服电机25。工作台21滑动配合安装于第一导轨，第一导轨的横截面具有燕尾槽结构，工作台底部具有相同横截面的榫结构，两者滑动安装。工作台21的侧面固定有齿条23，齿轮24安装于底座51，并通过连杆和联轴器连接伺服电机25。如图7所示，齿轮24和齿条23啮合，当伺服电机25启动时，带动工作台21横向进给。底座21两端的行程极限位置安装有接触感应器，工作台两端安装有限位柱。为了实现抛光加工时底座往复进给，在底座的两端安装有接触感应器，工作台两端安装有限位柱，当限位柱移动到接触感应器上方时触发其向伺服电机发送电信号，使伺服电机改变转动方向。抛光工件时工作台能够实现往复进给，有利于消除工件表面的抛光波纹，避免工件横向各点抛光不均匀。抛光槽22内设置有工件架26，工件架26内设置电磁铁，当金属的待抛光工件放置于工件架上，电磁铁通电产生磁场，将工件固定住。

如图8所示，纵向进给机构30包括螺纹座31、丝杆32、第一蜗轮33、第一蜗杆34、摇柄35、第二蜗轮36、第二蜗杆37和微调旋钮38。丝杆32纵向布置，可转动安装于机架50。螺纹座31滑动配合于两第二导轨之间，螺纹座31螺纹配合于丝杆32，回转抛光机构40安装于螺纹座31。当丝杆32转动时，螺纹座31水平面内的转动被第二导轨限制，其只能沿丝杆方向纵向进给。由于丝杆螺纹的均匀性，丝杆每转动一圈螺纹座的纵向位移都是一定的。进一步，该纵向位移的大小可以通过设定丝杆螺纹的螺距来调节，即当需要更高精度的纵向调节时，可换用相同丝杆直径下螺距更小的丝杆和螺纹座，这样当丝杆转动一圈时，螺纹座的纵向位移更小。第一蜗轮33同轴固定于丝杆32底部，并配合于第一蜗杆34，第一蜗杆34可转动安装于底座51，并通过连杆和联轴器连接摇柄35。当转动摇柄35时，第一蜗杆34联动第一蜗轮33，并带动丝杆32转动，实现螺纹座31的纵向位移。

对于基于线性液动压的抛光辊子，其抛光间隙要求控制在20-200μm。为了更精确地实现螺纹座的纵向调节，在上述传动机构基础上再增加一级蜗轮蜗杆。第二蜗轮36与第一蜗杆34同轴连接，第二蜗杆37与微调旋钮38同轴连接，第二蜗杆37联动配合于第二蜗轮36。由于增加了一级蜗轮蜗杆，即第二蜗轮36和第二蜗杆37，所以从转动输入端到转动输出端的减速比进一步增大，可以实现精度为10μm级别的微调，从而提高了上述螺纹座的调节精度。当工件放置入工位之后，先转动摇柄35，使回转抛光机构快速进入加工工位，然后转动微调旋钮38，调整抛光辊子至所需的抛光间隙。

回转抛光机构40包括旋转电机41和抛光辊子10，旋转电机41安装于纵向进给机构的螺纹座31，旋转电机41和螺纹座31集成于纵向箱体内。旋转电机41的轴穿过箱体，抛光辊子10安装于轴末端。抛光辊子10设置于抛光槽22内，与安装于工件架26的待抛光工件间隙配合。

抛光工序具体实施步骤如下：

工件固定与前期准备：工件用石蜡平整固定在工件架26中心，工件架26通过电磁吸力固定在抛光槽22内部中心，将抛光液加入抛光槽至指定刻度线。

横向进给：启动伺服电机25，通过轴带动齿轮24旋转，齿条23随之带动横向工作台21做横向进给，借此将横向工作台21上的抛光槽22移动至抛光辊子10正下方。

纵向进给：旋动摇柄35，将力矩通过轴、连杆、蜗杆传至固定在丝杠32末端的涡轮33，丝杠32回转带动固定在丝杠螺母座31上的纵向箱体做纵向下降运动，抛光辊子10也随着下降。当抛光辊子接近工件时，改用旋转固定在保护罩上的蜗杆37来进行纵向微进给。直至刚好触碰工件，根据实验所需抛光间隙，反向旋转蜗杆37相应的刻度，从而精确完成实验所需抛光间隙进给。

抛光加工：启动旋转电机41，将动力通过轴传递至抛光辊子10，驱动抛光辊子高速旋转。同时控制伺服电机25在指定周期内正反转动力输出，使得抛光槽22内的工件能做小幅度往复运动。高速旋转的复合结构抛光辊子10依靠其圆周表面的微结构单元能在狭小的抛光间隙内产生大且均匀的线性压力场，驱动磨粒撞击工件表面，从而完成高效且均匀抛光。

工件拆卸：在完成指定时间的抛光加工后，关闭旋转电机41和伺服电机25，旋动摇柄35，通过纵向进给机构将抛光辊子10提升。再启动伺服电机25，齿轮24反转，将抛光槽22退出工位。关闭电磁吸力，将工件架26从抛光槽底部取出，最后通过热处理取下已抛光工件。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。