專利名稱：一種柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具，尤其涉及一種與機器人技術相結合，特別應用于小曲率、較大面積自由曲面，模具表面存在內(nèi)倒角、凹槽等難加工曲面及激光強化表面，能有效改善拋光受力分布情況，提高拋光效率和質(zhì)量的拋光工具。
背景技術：
光整加工是指不切除或從工件上切除極薄材料層，以減小工件表面粗糙度為目的的加工方法，通常采用拋光或者研磨的方法。根據(jù)待加工工件尺寸、加工表面形狀、加工表面特性和實際的加工需求，選取適當?shù)姆椒ê凸に嚇O為重要，直接影響到模具的質(zhì)量。隨著工業(yè)的發(fā)展，模具行業(yè)也日新月異，光整加工難度也日益增加，而其中自由曲面占了絕大部分。同時，有些模具表面部分或者整體經(jīng)過工藝處理，例如激光強化處理，使之具有很高的硬度和耐磨性。部分模具同一表面甚至呈現(xiàn)不同的特性，為光整加工帶來了更大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的拋光方法主要是利用彈簧或柔性拋光材料獲得工具與拋光表面之間的柔性接觸，大多采用游離磨料，因此，在光整加工的過程中，拋光在自由曲面加工中體現(xiàn)了極大的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在其柔性接觸，使加工工具對自由曲面具有很高的適應性和仿形度。然而游離磨料固著力低，導致對加工表面的材料去除量較低，因而加工效率低。相反，傳統(tǒng)的研磨方法則通過介于工件和硬質(zhì)研具之間的磨料或研磨液的流動產(chǎn)生機械摩擦和化學作用去除微小加工余量，該方法大多采用固著磨粒，磨粒具有較高的固著力，加工效率明顯提高。但由于工具的特點限制其無法廣泛應用于自由曲面。兩種光整加工的方法在應用上都有其優(yōu)勢和難以解決的不足。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的拋光方法中磨粒固著力低、拋光效率不高，以及研磨方法中模具適應性、仿形度不高的缺點，本實用新型提供了一種磨粒固著力高、拋光效率高，以及模具適應性、仿形度高的柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具。本實用新型的技術方案一種柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具，其特征在于包括環(huán)狀柔性氣壓砂輪、氣控軸、旋轉驅(qū)動裝置，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪是圓環(huán)中空結構，其包括彈性支架和連接在所述彈性支架上的磨拋層，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪安裝在砂輪支撐體上，并與砂輪支撐體形成一內(nèi)腔；所述砂輪支撐體是圓盤結構，其徑向開有與內(nèi)腔連通的第一通孔，所述砂輪支撐體的中心與氣控軸連接，所述氣控軸與砂輪支撐體連接端開有深孔，所述深孔與第一通孔連通，所述深孔的另一端與將氣體輸送給氣控軸的入氣口相通；所述氣控軸的另一端與旋轉驅(qū)動裝置連接。進一步，所述砂輪支撐體的中心開有螺紋通孔，其與所述氣控軸螺紋連接。進一步，所述砂輪支撐體內(nèi)開有多個第一通孔，所述第一通孔在所述螺紋通孔位置處開有圓形凹槽，所述圓形凹槽的寬度大于所述第一通孔的直徑，所述氣控軸在所述圓形凹槽處開有將第一通孔與深孔連通的第二通孔。進一步，所述氣控軸在所述深孔的另一端處開有第三通孔，所述第三通孔與入氣 □連通。進一步，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪是可更換模塊，其通過砂輪卡箍安裝在砂輪支撐體上。進一步，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪為球冠形或者多邊形結構，所述磨拋層由催化磨粒和切削磨粒組成，所述彈性支架是由橡膠制成，所述磨拋層粘結在所述彈性支架上。本實用新型的技術構思為按拋光件尺寸和實際的拋光需求，在滿足技術指標的前提下設計和制作環(huán)狀柔性氣壓砂輪以及砂輪支撐體，用砂輪卡箍密封固定，并形成內(nèi)腔。 氣控軸一端通過螺紋結構與砂輪支撐體連接，另一端與旋轉驅(qū)動裝置連接，帶動環(huán)狀柔性氣壓砂輪旋轉。入氣口與氣壓控制系統(tǒng)相連，將氣體通過與入氣口相連的氣控軸深孔進入氣控軸，再經(jīng)由砂輪支撐體的第一通孔到達環(huán)狀柔性氣壓砂輪與砂輪支撐體密封形成的內(nèi)腔，從而根據(jù)待加工工件的表面特性和加工要求對環(huán)狀柔性氣壓砂輪內(nèi)部氣壓進行調(diào)節(jié)， 提高或降低磨粒的固著力和環(huán)狀柔性氣壓砂輪的硬度，提高光整加工的效率和質(zhì)量。在光整加工過程中，由于磨粒為多層結構粘結于橡膠，隨著外層磨粒與拋光件不同旋轉方式的接觸，會產(chǎn)生自礪效果，并最終耗盡或脫落，此時相對內(nèi)層的磨粒又不斷出現(xiàn)，從而實現(xiàn)一次性長時間、高效率拋光。本實用新型的有益效果在于結合拋光與研磨的各自優(yōu)點，對自由曲面有較高的自適應性與仿形度，同時，針對激光強化處理后具備高硬度、高耐磨性的表面有較高的材料去除率；粘結劑產(chǎn)生的固著力可以有效地提高環(huán)狀柔性氣壓砂輪與待加工工件表面的接觸力，從而在同等條件下加快材料去除，進一步強化了在激光強化模具表面上的應用；針對局部表面進行工藝處理的模具，同一待加工工件表面呈現(xiàn)不同的表面特性，通過控制環(huán)狀柔性氣壓砂輪的內(nèi)部壓力，以不同的硬度和磨粒固著力對不同的區(qū)域進行確定性工藝光整加工，獲得理想的光整加工效率和質(zhì)量；磨粒的多層結構以及環(huán)狀柔性氣囊砂輪的外形特點決定該工具在對面積較大的平面以及較大面積、低曲率的曲面進行光整加工時，一次光整加工時間長，加工效率高，特別是對于內(nèi)倒角、凹槽等特殊且難加工區(qū)域，通過環(huán)狀柔性氣壓砂輪的外形設計，實現(xiàn)高質(zhì)量的光整加工；該工具結構簡單、易于設計和制造，與機器人結合，自動化程度高，易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

圖1是本實用新型整體結構示意圖。圖2是本實用新型環(huán)狀柔性氣壓砂輪截面示意圖。圖3是本實用新型系列柔性氣壓砂輪示意圖。
具體實施方式
參照圖1-3，一種柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具，包括環(huán)狀柔性氣壓砂輪7、氣控軸1、旋轉驅(qū)動裝置2，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪7是圓環(huán)中空結構，其包括彈性支架71和連接在所述彈性支架71上的磨拋層72，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪7安裝在砂輪支撐體5上， 并與砂輪支撐體5形成一內(nèi)腔4 ；所述砂輪支撐體5是圓盤結構，其徑向開有與內(nèi)腔4連通的第一通孔52，所述砂輪支撐體5的中心與氣控軸1連接，所述氣控軸1與砂輪支撐體5連接端開有深孔12，所述深孔12與第一通孔52連通，所述深孔12的另一端與將氣體輸送給氣控軸1的入氣口 3相通；所述氣控軸1的另一端與旋轉驅(qū)動裝置2連接。所述砂輪支撐體5的中心開有螺紋通孔，其與所述氣控軸1螺紋連接。所述砂輪支撐體5內(nèi)開有多個第一通孔52，所述第一通孔52在所述螺紋通孔位置處開有圓形凹槽51，所述圓形凹槽51的寬度大于所述第一通孔52的直徑，所述氣控軸1 在所述圓形凹槽51處開有將第一通孔52與深孔12連通的第二通孔13。所述氣控軸1在所述深孔12的另一端處開有第三通孔11，所述第三通孔11與入氣口 3連通。所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪7是可更換模塊，其通過砂輪卡箍6安裝在砂輪支撐體5 上。所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪7為球冠形或者多邊形結構，所述磨拋層72由催化磨粒和切削磨粒組成，所述彈性支架71是由橡膠制成，所述磨拋層72粘結在所述彈性支架71上。本實用新型的技術構思為按拋光件尺寸和實際的拋光需求，在滿足技術指標的前提下設計和制作環(huán)狀柔性氣壓砂輪7以及砂輪支撐體5，用砂輪卡箍6密封固定，并形成內(nèi)腔4。氣控軸1 一端通過螺紋結構與砂輪支撐體5連接，另一端與旋轉驅(qū)動裝置2連接， 帶動環(huán)狀柔性氣壓砂輪7旋轉。入氣口 3與氣壓控制系統(tǒng)相連，將氣體通過與入氣口 3相連的氣控軸深孔12進入氣控軸1，再經(jīng)由砂輪支撐體5的第一通孔52到達環(huán)狀柔性氣壓砂輪7與砂輪支撐體5密封形成的內(nèi)腔4，從而根據(jù)待加工工件的表面特性和加工要求對環(huán)狀柔性氣壓砂輪7內(nèi)部氣壓進行調(diào)節(jié)，提高或降低磨粒的固著力和環(huán)狀柔性氣壓砂輪7的硬度，提高光整加工的效率和質(zhì)量。在光整加工過程中，由于磨粒為多層結構粘結于橡膠，隨著外層磨粒與拋光件不同旋轉方式的接觸，會產(chǎn)生自礪效果，并最終耗盡或脫落，此時相對內(nèi)層的磨粒又不斷出現(xiàn)，從而實現(xiàn)一次性長時間、高效率拋光。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對實用新型構思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍的不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求1.一種柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具，其特征在于包括環(huán)狀柔性氣壓砂輪、氣控軸、旋轉驅(qū)動裝置，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪是圓環(huán)中空結構，其包括彈性支架和連接在所述彈性支架上的磨拋層，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪安裝在砂輪支撐體上，并與砂輪支撐體形成一內(nèi)腔；所述砂輪支撐體是圓盤結構，其徑向開有與內(nèi)腔連通的第一通孔，所述砂輪支撐體的中心與氣控軸連接，所述氣控軸與砂輪支撐體連接端開有深孔，所述深孔與第一通孔連通，所述深孔的另一端與將氣體輸送給氣控軸的入氣口相通；所述氣控軸的另一端與旋轉驅(qū)動裝置連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具，其特征在于所述砂輪支撐體的中心開有螺紋通孔，其與所述氣控軸螺紋連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具，其特征在于所述砂輪支撐體內(nèi)開有多個第一通孔，所述第一通孔在所述螺紋通孔位置處開有圓形凹槽，所述圓形凹槽的寬度大于所述第一通孔的直徑，所述氣控軸在所述圓形凹槽處開有將第一通孔與深孔連通的第二通孔。
4.根據(jù)權利要求廣3之一所述的一種柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具，其特征在于 所述氣控軸在所述深孔的另一端處開有第三通孔，所述第三通孔與入氣口連通。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具，其特征在于所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪是可更換模塊，其通過砂輪卡箍安裝在砂輪支撐體上。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具，其特征在于所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪為球冠形或者多邊形結構，所述磨拋層由催化磨粒和切削磨粒組成，所述彈性支架是由橡膠制成，所述磨拋層粘結在所述彈性支架上。
專利摘要一種柔性可控環(huán)形氣壓砂輪光整工具，包括環(huán)狀柔性氣壓砂輪、氣控軸、旋轉驅(qū)動裝置，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪是圓環(huán)中空結構，其包括彈性支架和連接在所述彈性支架上的磨拋層，所述環(huán)狀柔性氣壓砂輪安裝在砂輪支撐體上，并與砂輪支撐體形成一內(nèi)腔；所述砂輪支撐體是圓盤結構，其徑向開有與內(nèi)腔連通的第一通孔，所述砂輪支撐體的中心與氣控軸連接，所述氣控軸與砂輪支撐體連接端開有深孔，所述深孔與第一通孔連通，所述深孔的另一端與將氣體輸送給氣控軸的入氣口相通；所述氣控軸的另一端與旋轉驅(qū)動裝置連接。本實用新型的優(yōu)點具備高硬度、高耐磨性的表面有較高的材料去除率；實現(xiàn)高質(zhì)量的光整加工；一次光整加工時間長，加工效率高。
文檔編號B24B29/00GK202045563SQ201120054030
公開日2011年11月23日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權日2011年3月3日
發(fā)明者應申舜, 張才, 蔡東海, 袁巧玲, 計時鳴, 金明生 申請人:浙江工業(yè)大學