專利名稱：拋光磨頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機加工的研磨和拋光領域，更具體地說，涉及一種拋光磨頭。
背景技術：
實際生活中，很多產(chǎn)品因為有表面精度要求或者出于美觀考慮而需要拋光打磨， 其主要方法是通過一個高速旋轉(zhuǎn)的磨頭在需要打磨的表面上移動從而將表面磨光。現(xiàn)有的拋光磨頭是由金屬柄部和薄膜構成的，薄膜位于金屬柄部的頂端面上。薄膜是一種纖維增強性橡膠片，薄膜外層為橡膠，橡膠內(nèi)部則為纖維，使得薄膜既可具有一定的彈性變形，也具有足夠的韌度和強度。薄膜通過一定的加工工藝固定到金屬柄部上使薄膜內(nèi)壁面緊貼到金屬柄部的前端面上，金屬柄部的末端可固定到機床上的夾具或定位結(jié)構上。金屬柄部的中心有通孔直抵薄膜內(nèi)壁。當進行拋光時，向金屬柄部內(nèi)加氣壓，使本身剛度小的薄膜變形而以一定的弧度凸起，從而形成具有一定硬度的拋光頭部。機床帶動整個磨頭高速轉(zhuǎn)動，以對工件表面進行拋光。針對不同的工件和加工要求，可向柄部內(nèi)施加不同的氣壓使頭部具有不同的硬度。但是，這種通過氣壓來維持頭部硬度的方式并不可靠，當氣壓不穩(wěn)定時會改變頭部的弧線曲度，從而與工件表面接觸不良，影響加工精度和誤差范圍。并且，由于其依靠氣壓來使薄膜變形，其曲度有限，曲率半徑不可能太小。這就限制了這種磨頭不能對那些曲率很小，例如具有深“峽谷”形狀的表面或者形狀變化劇烈的表面。再者，當加工一些有尖角、 刺狀表面時，薄膜容易破損，使得其內(nèi)部氣壓不穩(wěn)定，從而影響加工進度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述硬度不穩(wěn)定、對小曲率面的加工受限、容易損壞的缺陷，提供一種可以消除這些缺陷的拋光磨頭。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種拋光磨頭，包括柄部和包住所述柄部頂端的頭部，所述頭部由可彈性變形的材料制成。在本發(fā)明所述的拋光磨頭中，所述柄部的頂端為插入所述頭部內(nèi)的嵌入部，所述頭部直接在所述嵌入部上成型并包住所述嵌入部而與所述柄部緊固連接。在本發(fā)明所述的拋光磨頭中，所述成型為真空成型、熱壓成型或者注塑成型。在本發(fā)明所述的拋光磨頭中，所述嵌入部為圓錐形或者圓柱形。在本發(fā)明所述的拋光磨頭中，所述嵌入部的外表面設有切口，所述頭部的內(nèi)表面嵌入所述切口內(nèi)從而不會松脫。在本發(fā)明所述的拋光磨頭中，所述柄部的主體為尺寸大于所述嵌入部的圓柱形金屬棒，且柄部的末端中心設置有與拋光機安裝緊固的內(nèi)螺紋。在本發(fā)明所述的拋光磨頭中，所述柄部的中心設置有便于所述頭部在柄部頂端成型時通氣的通孔，所述通孔貫穿所述柄部的頂端至末端。
在本發(fā)明所述的拋光磨頭中，所述頭部的材料為可彈性變形的橡膠或者樹脂。在本發(fā)明所述的拋光磨頭中，所述頭部的表面形狀為半球形、圓錐形、圓柱形或者不規(guī)則曲面。實施本發(fā)明的拋光磨頭，具有以下有益效果(1)結(jié)構及其尺寸設計靈活，可實現(xiàn)對不同表面，如曲率變化大、尖銳邊角等自由曲面的拋光加工；( 磨頭性能可靠，剛度穩(wěn)定，耐磨不易破損，提高了經(jīng)濟實用性能；(3)更換方便，頭部可快速經(jīng)濟地成型生成；且只需更換頭部而保留柄部，提高了環(huán)保性；(4)可用多種成型方法制備出來，可實現(xiàn)批量生產(chǎn)。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明拋光磨頭第一實施例的結(jié)構示意圖；圖2是本發(fā)明拋光磨頭第二實施例的結(jié)構示意圖；圖3(a)為采用真空成型方法制備本發(fā)明的拋光磨頭的原理簡圖；圖3(b)為用圖3(a)所制得的拋光磨頭的結(jié)構示意圖。圖4(a)為采用熱壓成型方法制備本發(fā)明的拋光磨頭進行倒入聚合物料步驟的示意圖；圖4 (b)為繼圖4 (a)所示的倒入聚合物料之后進行對模具加熱并插入壓力桿步驟的示意圖；圖4(c)為繼圖4(b)所示步驟之后進行下壓壓力桿步驟的示意圖；圖4(d)為由圖4(a)、4(b)、4(c)所示的熱壓成型方法所制得的拋光磨頭的結(jié)構示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的拋光磨頭包括頭部200和柄部100。頭部200用來打磨拋光工件表面，柄部100則用來頂端固定頭部200，末端與機床等設備連接。通過機床進給帶動拋光磨頭移動或者操作需要拋光的工件使其移動，來實現(xiàn)對工件的表面拋光。如圖1所示，在本發(fā)明的第一實施例中，柄部100的主體120為圓柱形金屬棒，且在金屬棒的頂端還設置有與主體120連接的嵌入部110。嵌入部110為直徑小于主體120 的圓柱形，且在外表面上設置有多個內(nèi)凹的環(huán)形切口 111。在柄部100的主體120末端中心開設有螺紋孔，使其內(nèi)表面具有內(nèi)螺紋121。此內(nèi)螺紋121可與機床等設備上的螺桿等螺紋結(jié)構配合連接，從而將頭部200安裝固定到設備上。內(nèi)螺紋121亦可方便與不同夾具配合， 使拋光磨頭用于不同的機床。當然，本發(fā)明的柄部100并不限定其主體120、嵌入部110、切口 111的具體形狀， 其只要能夠保證一端與頭部200緊固連接，另一端可以連接到機器設備如銑床、磨床上從而使頭部200能與工件接觸并進行拋光，具有這樣功能的結(jié)構即為本發(fā)明的柄部100。例如，柄部100的主體120可以為不規(guī)則的形狀，而嵌入部110可設計成不同的形狀如圓錐形、圓臺形、片狀、倒圓臺形等，切口 111也不一定為內(nèi)凹的環(huán)形，其也可為嵌入部110外表面所加工成的凹坑、倒刺等，只要保證嵌入部110的所有垂直于機床進給方向(也即機床帶動拋光磨頭移動的方向)的橫截面中，某個靠近主體120的橫截面小于比它更靠近嵌入部 110頂端的某個橫截面即可。另外，本發(fā)明的柄部100也并不限定為金屬制成，其可以為其他具有高硬度的可以安裝到機器上使頭部200被定位的任何材料制成。如圖1所示，本發(fā)明的頭部200罩在所述嵌入部110上，所述頭部110是通過一定成型手段成型的，例如真空成型、熱壓成型或者注塑成型。也就是說，是將柄部110制成后， 直接用聚合物材料在嵌入部110的位置將頭部200成型制造出來。為了便于成型時聚合物材料能充分流動從而形成致密、緊實的結(jié)構，在柄部110上從頂端到末端開有通孔130，以便于氣體排出。頭部120成型時會填滿嵌入部110的切口 111，同時也會有一部分聚合物融料進入到通孔130內(nèi)，從而使頭部120即將嵌入部110的外表面包緊，又有嵌入到柄部100內(nèi)部， 而本身成型時已通過擠壓折射本身就具有一定的抱緊力，因此，整個頭部120可以很緊固地與柄部100連接為一個整體。頭部120的外表面形狀可以根據(jù)客戶的需求以及需要打磨拋光的工件形狀來定制。如圖2所示的本發(fā)明的第二實施例，其柄部100和頭部200所用的材料、嵌入固定形式均與第一實施例所述的相同，不同在于，所述頭部200為圓錐形，則嵌入部110也相應隨形設計成尖尖的圓錐形，切口 111位于嵌入部110的底部并被頭部200包裹住。這樣的圓錐形頭部200更適合與加工那些表面有深凹的工件。制成頭部200所選用的材料為具有一定彈性變形的聚合物，可用的聚合物材料包括橡膠、樹脂等。而本發(fā)明的優(yōu)勢就在于，可以針對不同的工件表面，而設計出適合于加工所述工件表面的頭部形狀，并根據(jù)此頭部形狀來加工生產(chǎn)出成型所需的模具，然后利用模具來成型出對應的所需的拋光頭部200。尤其是那些工件表面復雜，如凸凹不平、有深“峽谷”、曲度變化劇烈的工件表面，采用本發(fā)明，可不受氣壓的限制而靈活設計各種頭部120來適應各種加工需求，具有廣泛的通用性。由于頭部200的結(jié)構小，表面形狀簡單，則模具制造起來簡單、成本低且可反復使用，而成型頭部200所需的聚合物材料的量少，所需成本微乎其微。在需要拋光工件時，基本上只用一套小型模具和一個柄部100的成本就可生產(chǎn)出很大數(shù)量的磨頭，當頭部200損壞，只用在柄部100重新成型出一個頭部200即可，而不需要整體更換一個磨頭零件，最大限度的降低成本，節(jié)省材料消耗，具有很好的環(huán)保效果。另外，本發(fā)明的頭部200自身具有一定的厚度和體積，從而具有一定剛度和硬度。 在拋光工作時，其以來自身的剛度和硬度在高速運轉(zhuǎn)時進性打磨，而不依靠現(xiàn)有技術的氣壓來提供剛度和硬度，因此，性能更可靠穩(wěn)定。本發(fā)明也不存在因為破損而漏氣造成剛度變化的問題。而選用具有一定彈性變形能力的聚合物材料，則是考慮加工時只起精細打磨的作用，而不會切削工件表面；在發(fā)生意外如走刀路徑出錯等時不會直接剛性地刮傷工件，保證工件的質(zhì)量。所述的將頭部200直接在柄部100上成型的方法有很多，下面分別描述用真空成型方法和熱壓成型方法制造本發(fā)明的拋光磨頭的過程。1.真空成型如圖3(a)所示，根據(jù)所設計的拋光磨頭尺寸和形狀來制備一套模具A3，模具A3內(nèi)具有成型磨頭的型腔A30。將制好的柄部100裝在模具A3上并固定定位，柄部100前端的嵌入部伸入型腔A30內(nèi)，而末端露出模具A3外并裝有漏斗A4。柄部100中心有通孔，漏斗 A4的頸口正對著通孔，用于成型頭部200的聚合物液體A2將由漏斗A4經(jīng)通孔130進入型腔A30內(nèi)。將配好比例并經(jīng)過在脫氣泡室內(nèi)脫除氣泡后的聚合物液體A2 (如樹脂或者橡膠) 放入真空成型室Al內(nèi)，并用攪拌器A5將聚合物液體A2攪拌均勻，攪拌時間約數(shù)十秒鐘。此時，上述裝有柄部100及漏斗A4的模具A3也位于真空成型室Al內(nèi)。攪拌均勻后，在真空成型室Al內(nèi)，將聚合物液體A2倒入漏斗A4內(nèi)最后進入型腔 A30。隨后，將型腔A30內(nèi)注滿聚合物液體A2的模具A3移至煽爐內(nèi)完成固化，煽爐內(nèi)的溫度保持在50 60°C，固化時間大約需要幾個小時，時間長短取決于拋光磨頭的尺寸大小和材料。固化后從模具A3中取出柄部100，即得到如圖3(b)所示的拋光磨頭。2)熱壓成型如圖4(a)所示，同真空成型過程一樣，首先要制備一套與所需制造的拋光磨頭的尺寸形狀相適應的模具B3，模具B3同樣具有用于成型頭部200的型腔B30，同樣將柄部100 固定并定位到模具A3上，使其嵌入部伸入到型腔B30內(nèi)合適的位置。柄部100的末端露出模具之外，使其沿長度方向貫穿的通孔與一端外界連通，另一端與型腔B30連通。漏斗B4 裝在模具B3上且其頸口與柄部100的通孔外端對齊。與圖3(a)不同的是，模具B3上還設置有用于精確定位的導柱B31。將粉末或細小顆粒狀的聚合物料B2倒入漏斗B4內(nèi)，聚合物料B2經(jīng)通孔進入模具型腔B30內(nèi)。然后，如圖4(b)所示，移除漏斗B4，向柄部100的通孔內(nèi)插入壓力桿Bi。壓力桿 Bl插入通孔內(nèi)的部分其為與通孔孔徑相同的圓桿，起到密封聚合物料B2在通孔內(nèi)的上表面的作用。壓力桿Bl放置好后，對模具B3進行加熱。當溫度升高到聚合物料B2的熔點時，如圖4(c)所示，壓力桿Bl以小而均勻的速率下壓，下到一定距離時即與導柱B31的導向下繼續(xù)下移，直至下降到預設的高度，使聚合物料B2在融化的同時受壓縮，從而更致密緊實。壓力桿Bl下降至合適位置后停止下壓，保溫一段時間后撤出加熱裝置，等待聚合物料B2冷卻固化。如圖4(d)所示，從模具100中取出聚合物料Bl固化形成頭部200后的拋光磨頭。除了上述真空成型、熱壓成型外，還可以通過注塑成型來制造頭部。首先加工制成金屬柄部，固定到模具上與模具的型腔配合，再進行注塑生成拋光磨頭，過程與真空成型類似。采用注塑成型方式生產(chǎn)，可設計成一模多腔的生產(chǎn)方式，從而實現(xiàn)批量生產(chǎn)。通過以上方法，能夠獲得符合拋光要求的磨頭頭部，其成分致密，強度高，經(jīng)久耐磨，且與磨頭芯配合緊密；即使被損壞，可以重新快速地成型出一個新的頭部。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
權利要求
1.一種拋光磨頭，其特征在于，包括柄部(100)和連接在所述柄部(100)頂端的頭部 000)，所述頭部O00)由可彈性變形的材料制成。
2.根據(jù)權利要求1所述的拋光磨頭，其特征在于，所述柄部(100)的頂端為插入所述頭部O00)內(nèi)的嵌入部(110)，所述頭部(200)直接在所述嵌入部(110)上成型并包住所述嵌入部(110)而與所述柄部(100)緊固連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的拋光磨頭，其特征在于，所述成型為真空成型、熱壓成型或者注塑成型。
4.根據(jù)權利要求2所述的拋光磨頭，其特征在于，所述嵌入部(110)為圓錐形或者圓柱形。
5.根據(jù)權利要求2所述的拋光磨頭，其特征在于，所述嵌入部(110)的外表面設有切 (111)，所述頭部O00)的內(nèi)表面嵌入所述切(110)內(nèi)從而不會松脫。
6.根據(jù)權利要求2所述的拋光磨頭，其特征在于，所述柄部(100)的主體(120)為尺寸大于所述嵌入部(110)的圓柱形金屬棒，且柄部(100)的末端中心設置有與拋光機安裝緊固的內(nèi)螺紋(121)。
7.根據(jù)權利要求2所述的拋光磨頭，其特征在于，所述柄部(100)的中心設置有便于所述頭部(200)在柄部(100)頂端成型時通氣的通孔(130)，所述通孔(130)貫穿所述柄部 (100)的頂端至末端。
8.根據(jù)權利要求1所述的拋光磨頭，其特征在于，所述頭部(200)的材料為可彈性變形的橡膠或者樹脂。
9.根據(jù)權利要求1所述的拋光磨頭，其特征在于，所述頭部O00)的表面形狀為半球形、圓錐形、圓柱形或者不規(guī)則曲面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種拋光磨頭，包括柄部(100)和連接在所述柄部(100)頂端的頭部(200)，所述頭部(200)由可彈性變形的材料制成。采用本發(fā)明的拋光磨頭，其結(jié)構及尺寸的設計靈活，可實現(xiàn)對不同表面，如曲率變化大、尖銳邊角等自由曲面的拋光加工；性能可靠，剛度穩(wěn)定，耐磨不易破損；同時更換方便，省料環(huán)保。
文檔編號B24D13/00GK102189505SQ20101015047
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權日2010年3月12日
發(fā)明者何麗婷, 孔令豹, 張志輝, 李榮彬, 杜雪, 賴錦棠 申請人:香港理工大學