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专利号: 2018112463854
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 磨削;抛光
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种脉冲式磨粒流抛光装置,其特征在于:包括液压系统、脉冲发生器和动力系统;

所述液压系统包括:液压油路(1)、液压表(3)、液压泵(5)和上接头(15);所述液压泵(5)把油箱中的磨削液通过液压油路(1)传给上接头(15),所述上接头(15)将磨削液通过旋转接头(14)传给转子(10)内部提供稳定压力,以便转子(10)转动后产生不同形式的压力波;

所述脉冲发生器包括:旋转接头(14)、转子(10)、定子(8)、下衬板(9)和轴承(7),所述旋转接头(14)一端连接上接头(15)的一端,所述旋转接头(14)另一端接在转子(10)上,所述转子(10)下端安装有下衬板(9)和转子(10)形成一个半密封空间,所述下衬板(9)下面安装有轴承(7),所述转子(10)外面套有定子(8),所述定子外侧开有一个小孔用于安装被加工工件(6);

所述动力系统包括:电机(11)、主动轮(12)、齿轮带(13)和被动轮(2),所述电机(11)转动带动主动轮(12)转动,所述主动轮(12)带动齿轮带(13)运动,所述齿轮带(13)的另一端连接着被动轮(2),齿轮带(13)运动带动被动轮(2)运动,所述被动轮(2)连接在转子(10)上,使转子(10)和被动轮(2)一起转动;

所述转子(10)的中部开有U型槽(1001),所述转子(10)的底部有不同形状的齿形(1002)和挡板(1003),通过选择不同形状的齿形(1002)和挡板(1003)产生不同形式的脉冲式压力波,便于加工;下衬板(9)通过螺钉连接在挡板(1003)上,所述定子(8)通过过盈配合与轴承(7)进行紧密安装,所述轴承(7)通过过盈配合安装到下衬板(9)的安装凸台(902)上。

2.根据权利要求1所述的脉冲式磨粒流抛光装置,其特征在于:所述U型槽(1001)和凸形挡板(801)形成一个密封区域,增加流体流出的阻力,起到一个密封的作用。

3.根据权利要求1所述的脉冲式磨粒流抛光装置,其特征在于:不同形状的所述齿形(1002)和压力出口(802)相互配合能够产生不同形式波形的压力波;

所述齿形(1002)为矩形、压力出口(802)为圆形,且齿形(1002)宽度等于压力出口(802)直径时,根据转子(10)内部提供的稳定的压力计算出压力出口(802)的压力为:其中

v为转子(10)下端外圆周上的线速度, N为脉冲式压力波的周期数,R1为主动轮(12)半径,R2为被动轮(2)半径,R3为转子(10)下端的半径,R4为压力出口(802)的半径,压力是一个类似正弦的压力形式,P1为转子(10)内部提供恒压产生的压力,ω为转子(10)转速,t为时间,n代表主动轮转速,单位是r/min;

所述齿形(1002)为矩形、压力出口(802)为矩形,且齿形(1002)宽度大于压力出口(802)直径时,根据转子(10)内部提供的稳定的压力计算出矩形压力出口(802)的力为:所述a为矩形压力出口(802)宽度,b为挡板(1003)宽度,c为齿形(1002)宽度,P1为转子(10)内部提供恒压产生的压力,N为周期,v为转子(10)下端外圆周上的线速度,R1为主动轮(12)半径,R2为被动轮(2)半径,R3为转子(10)下半部分半径,此时输出的是一个三角形的波;

所述齿形(1002)为矩形、压力出口(802)为矩形,且齿形(1002)宽度大于压力出口(802)直径时,根据转子(10)内部提供的稳定的压力计算出矩形压力出口(802) 的压力为:a为压力出口(802)宽度,b为挡板(1003)宽度,c为齿形(1002)宽度,P1为转子(10)内部提供恒压产生的压力,N为周期,v为转子(10)下端圆周外圆上的线速度, R1为主动轮(12)半径,R2为被动轮(2)半径,R3为转子(10)下半部分半径,此时输出的为梯形的压力波;

所述齿形(1002)为正余弦函数形式,压力出口(802)为矩形且齿形(1002),且矩形且齿形(1002)跨度等于压力出口(802)直径时,根据转子(10)内部提供的稳定的压力计算出矩形压力出口(802)的压力为:所述h为矩形压力出口(802)的竖直高度,a为压力出口(802)宽度,P1为转子(10)内部提供恒压产生的压力,A为正余弦齿形的振幅,0≤A≤h,v为转子(10)下端圆周外圆上的线速度, R1为主动轮(12)半径,R2为被动轮(2)半径,R3为转子(10)下半部分半径,此时输出为一个标准的正弦压力波。

4.根据权利要求1所述的脉冲式磨粒流抛光装置,其特征在于:所述下衬板(9)包含螺纹孔(901)、安装凸台(902)和定位凸台(903),所述轴承(7)安装在安装凸台(902)上,在转子(10)转动的径向上产生一个径向力,抵消齿轮带(13)带动被动轮(2)运动而产生的旋转力矩,使得转子(10)稳定的绕轴线高速旋转。

5.一种采用权利要求1-4任意之一所述的脉冲式磨粒流抛光装置进行抛光的方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:根据被加工材料的硬度选择不同转子(10)和定子(8)产生不同的压力波提高加工效率和改善加工效果;

步骤二:将转子(10)定子(8)安装到固定的位置,连接好旋转接头(14)、上接头(15);

步骤三:液压泵(5)开机,将磨削液通过液压油路(1)稳定的输送到转子(10) 内部,通过液压表(3)检测实现指定压力的稳定的供给;

步骤四:转子(10)的中部开有U型槽(1001),转子(10)的底部有不同形状的齿形(1002)和挡板(1003);转子(10)的挡板(1003)和定子(8)的压力出口(802)相对,形成一个密闭的空间,管路断开不加工,在转子(10)内压力达到设定值后液压泵(5)自动将磨削液输送回液压泵(5)并保持设定压力;

步骤五:电机(11)启动,电机带动主动轮(12)高速转动;

步骤六:主动轮(12)通过齿轮带(13)带动被动轮(2)高速运转;

步骤七:被动轮(2)连接着转子(10)一起做圆周运动,转子(10)的运动使得挡板(1003)和压力出口(802)的相对位置交替出现,从而达到产生不同形式的压力波;

步骤八:磨削液通过压力出口(802)作用在被加工工件(6)上,通过选用不同的齿形(1002)和压力出口(802)选择不同形式的压力波达到较好的加工效果,最后磨削液流回到液压泵(5);

步骤九:重复以上步骤三至步骤八实现连续加工。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:根据被加工工件(6)的材料硬度以及加工时的高温氧化效应选取不同的齿形(1002)和不同形状的压力出口(802)产生不同形式的脉冲式的压力波,达到所要求的加工效果以及加工效率。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:根据材料的硬度大于350HV时,采用三角形压力波,以提高加工效率。

8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:材料硬度为120HV-350HV时,采用正弦或者类正弦的压力波进行加工,既能在低速区降低表面的温度又能很快的进入到稳定的持续磨损阶段,又能够提高加工效率,达到较好的加工效果。

9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:材料硬度小于120HV的时候,采用梯形压力波进行加工,以提高加工效率和加工效果。