阅读说明：本技术 增材制造管件内壁表面处理装置 (Surface treatment device for inner wall of additive manufacturing pipe fitting ) 是由 张佳 雷力明 张渝 魏菁 任佳文 于 2018-06-07 设计创作，主要内容包括：本发明的目的在于提供一种增材制造管件内壁表面处理装置,其针对粗糙度分布不均的特点,对内壁的局部表面实现定向处理。根据本发明的增材制造管件内壁表面处理装置,包括磨粒流加工系统、电磁控制系统、电磁体以及电磁体夹具,在加工管件需要定向增强磨削的位置通过所述电磁体夹具安装所述电磁体,通过所述电磁体由所述电磁控制系统激励而提供外加磁场,使得在磨粒流加工过程中,磁性磨料在外加磁场的作用下能够对加工管件待处理表面产生定向压力。本发明的另一目的在于提供一种增材制造管件内壁表面处理方法,其使用前述增材制造管件内壁表面处理装置。(the invention aims to provide a surface treatment device for an inner wall of an additive manufacturing pipe fitting, which aims at the characteristic of uneven roughness distribution and realizes directional treatment on the local surface of the inner wall. The device for processing the inner wall surface of the additive manufacturing pipe fitting comprises an abrasive flow processing system, an electromagnetic control system, an electromagnet and an electromagnet clamp, wherein the electromagnet is installed at a position, needing directional enhanced grinding, of the processed pipe fitting through the electromagnet clamp, and an external magnetic field is provided through excitation of the electromagnet by the electromagnetic control system, so that in the abrasive flow processing process, the magnetic abrasive can generate directional pressure on the surface to be processed of the processed pipe fitting under the action of the external magnetic field. Another objective of the present invention is to provide a method for processing the inner wall surface of an additive manufacturing pipe, which uses the apparatus for processing the inner wall surface of the additive manufacturing pipe.)

增材制造管件内壁表面处理装置

技术领域

本发明涉及增材制造件表面处理装置。

背景技术

增材制造能够直接成形复杂结构件，包括内腔、空间弯曲管路等等， 但成形零件表面粗糙度较大，通常大于Ra3.2，并且具有粗糙度分布不均的 特点。例如增材制造成形管路，在管路内壁的一侧粗糙度通常大大高于另 一侧。传统的零件表面处理工艺主要有离子束抛光、电化学抛光(电解抛 光)、振动光饰、磨粒流加工。

其中离子束抛光能够获得极佳的表面粗糙度，但材料去除率较低，通 常适用于在获得较为光整的表面后进一步降低表面粗糙度。电化学抛光(电 解抛光)以被抛工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时进入到电解槽 中，通以直流电而产生有使得阳极溶解，从而达到表面光整的作用。振动 光饰通过振动电机作为激振源，带动设备内磨块和被抛工件产生相对运动， 达到表面光整的目的。传动磨粒流加工是通过活塞将半固态的膏状磨料压入工件内腔，通过磨粒中的研磨颗粒对工件表面进行抛光。

现有的表面处理工艺均无法在根据不同位置的粗糙度情况进行定向处 理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增材制造管件内壁表面处理装置，其针对粗糙 度分布不均的特点，对内壁的局部表面实现定向处理。

根据本发明的增材制造管件内壁表面处理装置，包括磨粒流加工系统、电 磁控制系统、电磁体以及电磁体夹具，在加工管件需要定向增强磨削的位置通 过所述电磁体夹具安装所述电磁体，通过所述电磁体由所述电磁控制系统激励 而提供外加磁场，使得在磨粒流加工过程中，磁性磨料在外加磁场的作用下能 够对加工管件待处理表面产生定向压力。

在一实施例中，所述磨粒流加工系统包含第一活塞杆、第一活塞、第一缸 体、第一缸体夹具，还包括第二缸体夹具、第二缸体、第二活塞、第二活塞杆， 第一缸体夹具、第二缸体夹具用于对加工管件进行固定，并将加工管件的两端 分别连接所述第一缸体、第二缸体，所述第一缸体、第二缸体分别用于储存磁 性磨料，所述第一活塞杆连接于所述第一活塞，所述第二活塞杆连接于所述第 二活塞，第一活塞、第二活塞在第一缸体、第二缸体中分别设置，在第一活塞 杆、第一活塞和第二活塞杆、第二活塞交替作用下，磁性磨料呈磨粒流在第一 缸体、第二缸体之间的加工管件内往复运动。

在一实施例中，所述电磁体通过所述电磁体夹具装夹在对应于加工管件中 粗糙度较大的位置，并与加工管件保持距离。

在一实施例中，所述电磁体为多个电磁体的组合，根据加工管件内部粗糙 度分布情况，所述电磁控制系统分别控制单个电磁体产生的磁场强度。

本发明的另一目的在于提供一种增材制造管件内壁表面处理方法，其使用 前述任一增材制造管件内壁表面处理装置。

根据本发明的一种增材制造管件内壁表面处理方法，包括确定待加工的加 工管件不同位置的粗糙度及磨削量要求；在磨粒流加工系统中采用磁性磨料， 在根据加工管件的需要定向控制磨削作用的位置，通过电磁体夹具装夹定向控 制磨削用的电磁体；在磨粒流加工系统中驱动磁性磨料，使磁性磨料呈磨粒流 在加工管件中往复流动，并利用电磁体的作用，使磁性磨料使对加工管件的内 表面产生定向作用力。

在一实施例中，通过所述电磁体夹具将所述电磁体装夹在加工管件上，对 应粗糙度较大的位置，并与加工管件保持距离。

在一实施例中，所述电磁体为多个电磁体的组合，根据加工管件内部粗糙 度分布情况，分别控制单个电磁体产生的磁场强度。

在一实施例中，电磁体通过电磁体夹具进行装夹，以使电磁体产生的电磁 场对磁性磨料产生定向作用，进而使磁性磨料通过该定向作用对于工件内部粗 糙度较大的位置施加正压力，从而产生较大的磨削作用。

本发明的积极进步效果在于：本发明通过利用磁场定向控制表面磨削的作 用，能够针对加工管件内壁粗糙度分布不均的特点，精确定向控制磁性磨料的 磨削作用，对内壁的局部表面实现定向处理，从而能够对加工管件内壁粗糙度 较大的位置增大磨削，提高加工效率，同时对于粗糙度较小的位置减弱磨削作 用，防止过度磨削，从而能以较低的成本容易地获得粗糙度一致、精度较高的 工件表面。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施 例的描述而变得更加明显，其中：

图1是根据本发明增材制造管件内壁表面处理装置在一个实施方式下的俯 视示意图。

图2和图3是根据本发明增材制造管件内壁表面处理装置在一个实施方式 下的立体示意图。

图4是根据本发明增材制造管件内壁表面处理装置在一个实施方式下的侧 面示意图。

图5是图4以A-A方向的剖视图。

图6是图5以B-B方向的剖视图。

图7是图6的局部放大图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。 为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例 子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第 一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系 的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施 方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能 会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身 不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与 第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼 此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元 件间接地相连或彼此结合。

磨粒流加工(Abrasive Flow Machining)是以流体作为载体，将具有切 削性能的磨料悬浮其中，形成流体磨料，依靠磨料相对于被加工表面的流 动进行表面磨削和抛光的加工技术。磨粒流加工系统能够对工件内表面、 内部交叉面以及传统机械加工无法触及的区域进行毛刺去除及抛光，不受 几何形状的限制，不仅能够达到较好的表面粗糙度及公差要求，而且具有 较好的重复精确性和加工稳定性。

本发明一实施例中，增材制造管件内壁表面处理装置包括磨粒流加工系 统、电磁控制系统、电磁体6以及电磁体夹具5。在加工管件6需要定向增强 磨削的位置通过电磁体夹具5安装电磁体6，并通过电磁体6由电磁控制系统 激励而提供外加磁场，使得在磨粒流加工过程中，磁性磨料在外加磁场的作用 下能够对加工管件7待处理表面产生定向压力。本增材制造管件内壁表面处理 装置具体实施方式如下所述。

图1至图4为磨粒流加工系统在一个或多个实施方式中的示意图。

具体地，由图1至图3可知，在一实施方式中，磨粒流加工系统包含第一 活塞杆1、第一活塞2、第一缸体3、第一缸体夹具4，以及第二缸体夹具8、 第二缸体9、第二活塞10和第二活塞杆11。加工管件7设置于第一缸体夹具4 和第二缸体夹具8之间，并由第一缸体夹具4和第二缸体夹具8对加工管件7 进行夹持固定。同时由于第一缸体夹具4与第一缸体3以及第二缸体夹具8与 第二缸体9内部相通，使得加工管件7的两端分别连接第一缸体3和第二缸体9，第一缸体3、第二缸体9分别用于储存用于对加工管件7表面进行加工的磁 性磨料。第一缸体3内部还设置有第一活塞2，同样的，在第二缸体9内部设 置有第二活塞10。第一活塞杆1连接于第一活塞2、第二活塞杆11连接于第 二活塞10，使得第一活塞杆1与第二活塞杆11在外力作用下能够带动第一活 塞2和第二活塞10进行运动，在第一活塞杆1、第一活塞2和第二活塞杆11、 第二活塞10的往复交替运动作用下，磁性磨料呈磨粒流在第一缸体3、第二缸 体9之间的加工管件7内往复运动，并借由磁性磨料对作用表面的磨削作用对 加工管件7内部进行加工处理。

请参见图5至图7，其中图5为图4中A-A方向的剖视图，图6为图5中 B-B方向的剖视图，图7为图6的局部放大图。在图5所示的实施方式中，于 第一缸体夹具4和第二缸体夹具8之间还设置有电磁体6，电磁体6外设置有 电磁体夹具5，电磁体6通过电磁体夹具5装夹在对应于加工管件7中粗糙度 较大的位置12，同时电磁体6与加工管件7之间保持一定的距离。电磁体6 在电磁控制系统的控制下产生电磁场，并对储存在第一缸体3和第二缸体9内部的磁性磨料产生定向作用，带动磁性磨料进入加工管件7内，并于加工管件 7中粗糙度较大的位置12进行位置集中施加正压力，使得磁性磨料在粗糙度较 大的位置12对加工管件7的表面的产生较大磨削作用，从而提升对粗糙度较 大的工件表面的磨削效率。

请详见图6和图7，在一实施方式中，电磁体6为多个电磁体的组合，多 个电磁体6环绕地分布在加工管件7的外周侧，使得能够根据加工管件7内部 粗糙度分布情况，利用电磁控制系统分别控制不同位置的单个电磁体6产生不 同的磁场强度，并由于磁场对磁性磨料产生的定向作用，使得能够对于不同位 置的粗糙度情况进行定向控制磨削量，从而能够起到对加工管件7中不同粗糙 度的位置对应集中相应的磁性磨料量来进行表面加工。

上述设置使得能够在磨粒流加工过程中提升表面加工的精确度以及效率， 并通过对不同粗糙度的表面定向增强或减弱磨削作用，来获得粗糙度一致的工 件表面。

对于工件粗糙度大的部位，在电磁控制系统的控制下，使得设置在对应位 置的电磁体6产生较大的磁场强度，从而在外加磁场的作用下使得磁性磨料对 该部位的工件表面产生定向压力，从而定向增强在该部位的磨削作用，以增大 对于工件粗糙度大的部位的加工效率。同时对于工件表面粗糙度较小的部位， 能够定向减少在该部位的磨削作用，以防止过度磨削。

在本发明一实施例中，增材制造管件内壁表面处理装置的操作方法，其具 体实施步骤如下：

首先，确定待加工的加工管件7不同位置的工件表面粗糙度，并根据不同 的工件表面粗糙度计算相应的磨削量要求；

其次，根据不同的磨削量要求来确定加工管件7中需要进行定向控制磨削 作用的位置，并在磨削量要求较大部位处的加工管件7外通过电磁体夹具5装 夹数个单独的电磁体6。

随后，设置于加工管件7两端的第一活塞杆11、第一活塞2和第二活塞杆 11、第二活塞10的往复交替运动作用下，驱动磁性磨料从第一缸体3和第二 缸体9中进入到加工管件7内，并进行往复运动。

继续地，单个电磁体6根据磨削量要求产生大小不同的磁场，使磁性磨料 根据磨削量要求对加工管件7的内表面产生不同定向作用力，即对于磨削量要 求大的部位产生较大的正压力以产生较大的磨削作用。

最后，经过一段时间后加工完毕，并于加工管件7的内表面生成一粗糙度 一致的工件表面。

综上所述，本发明通过利用磁场定向控制表面磨削作用，能够针对加工管 件7内壁粗糙度分布不均的特点，精确定向控制磁性磨料的磨削作用，对 内壁的局部表面实现定向处理，从而能够对加工管件7内壁粗糙度较大的位 置12增大磨削，提高加工效率，同时对于粗糙度较小的位置减弱磨削作用， 防止过度磨削。本发明的增材制造管件内壁表面处理方法操作简单且易实现， 能够容易获得粗糙度一致的工件表面。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本 领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修 改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上 实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保 护范围之内。