一种强制湍流孔表面光整加工工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明一种强制湍流孔表面光整加工工艺，属于零件表面光整加工技术领域，具 体涉及大尺寸孔表面自由磨具光整加工技术，主要针对气缸套、液压缸等孔表面的光整加 工。
【背景技术】
[0002] 孔表面质量对于某些机械产品的使用性能、疲劳寿命有非常重要的作用，一些表 面缺陷是造成机器运转异常、提前失效的直接原因。现今的孔表面光整加工技术主要有： 磨料流、滚磨、气粒两相流、磁力研磨等，每种加工方法都能够在一定程度上实现孔的光整 加工，都有其优点，但不可避免的会有一些难以克服的缺点。以气粒两相流光整加工工艺为 例，其主要原理是利用高压气体采用切向进流的方式形成螺旋运动，在这种强制螺旋运动 下，预先放入工件孔内的磨料颗粒也会做螺旋运动，因此会对工件表面产生磨削、刻划、滚 压的作用，实现工件孔表面的光整加工，但该工艺的缺陷是气流沿轴向的能量衰减，以致离 进气口较远的位置，气体的能量已经不能带动磨料颗粒作螺旋运动，导致孔表面沿轴向加 工质量不均匀，此外在实践中也很难保证气压值的稳定。在零件表面光整加工中，孔表面光 整加工相对较困难，特别是大尺寸阶梯孔、异型孔等孔表面。例如工业应用中液压缸采用普 通珩磨，超声珩磨加工内表面，普通珩磨工艺油石易堵塞，加工效率低，噪声大，加工表面质 量差，超声珩磨虽然克服了普通珩磨的一些缺陷，但是结构偏于复杂，改善表面应力等表面 完整性指标有限。为此，如何有效解决孔表面的光整加工问题，对于提高零件质量，乃至我 国的装备制造水平具有重要意义。
【发明内容】
[0003] 本发明一种强制湍流孔表面光整加工工艺，目的在于为有效解决上述现有技术存 在的孔表面光整加工的难题。提供一种能够自动加工直孔、阶梯孔、异型孔和盲孔等较难加 工的孔表面的工艺方法，并可通过外部控制，实时控制加工参数，达到加工的自动化和可控 化。
[0004] 本发明一种孔表面光整加工工艺，其特征在于是一种利用金属在液粒两相流冲刷 腐蚀磨损原理，将光整部件放置在含有磨粒和液体的工件孔腔内，通过光整部件的高速回 转将孔腔里的液粒两相流体混合，并形成强制湍流，使磨料颗粒均匀分散于流体中，磨料颗 粒跟随液体紧贴工件孔表面高速运动，对孔表面实现滑擦、磨削并通过光整部件沿着轴向 做进给运动，实现整个孔表面的光整加工的工艺，该工艺所采用的光整加工装置，包括电机 1、联轴器2、叶轮轴3、流体箱4、液体5、叶轮6、磨料颗粒7、支撑盘8和工件9 ;所述的叶轮 6和支撑盘8安装在叶轮轴3上，形成光整部件，随着叶轮轴共同回转；所述的光整部件通 过联轴器2与电机1相连，置于工件9的孔内；所述的光整部件沿着轴向做进给运动；所述 的叶轮6是三叶片结构；所述的支撑盘直径比工件孔径小0,1mm?0. 5_，主要起密封和支 撑作用，防止小尺寸磨料颗粒流入外部的流体箱内；所述的工件9置于流体箱4中；所述的 流体箱4作用是保持工件内混合流体不会流出；所述的叶轮6转速、液体5成分、磨料颗粒 7的粒径大小，材料种类参数根据不同的加工需求进行改变，所述的电机转速范围是200r/ min?1700r/min，转速调节通过变频器实现；所述的工件进给运动的进给速度根据电机转 速确定，孔腔内磨料速度
【主权项】
1. 一种强制湍流孔表面光整加工工艺，其特征在于是一种利用金属在液粒两相流冲刷 腐蚀磨损原理，将光整部件放置在含有磨料颗粒和液体的工件孔腔内，通过光整部件的高 速回转将孔腔里的液粒两相流体混合，并形成强制湍流，使磨料颗粒均匀分散于流体中，磨 料颗粒跟随液体紧贴工件孔表面高速运动，对孔表面滑擦、磨削并通过光整部件的轴向进 给运动，实现整个孔表面的光整加工的工艺，该工艺所采用的光整加工装置包括电机（1)、 联轴器（2)、叶轮轴（3)、流体箱（4)、液体（5)、叶轮（6)、磨料颗粒（7)、支撑盘（8)和工件 (9)，叶轮（6)和支撑盘（8)安装在叶轮轴（3)上，形成光整部件，随着叶轮轴（3)共同回转； 所述的光整部件通过联轴器（2)与电机（1)相连，置于工件（9)的孔内；工件（9)置于流体 箱（4)中，作用是保持工件内混合流体不会流出。
2. 根据权利要求1所述的一种孔表面光整加工工艺，其特征在于：叶轮（6)是三叶片 结构。
3. 根据权利要求1所述的一种孔表面光整加工工艺，其特征在于：支撑盘（8)直径比 工件孔径小〇. 1mm?〇. 5mm，主要起密封和支撑作用，防止小尺寸磨料颗粒流入外部的流体 箱内。
4. 根据权利要求1所述的一种孔表面光整加工工艺，其特征在于：利用金属在液粒两 相流中冲刷腐蚀磨损的原理，实现磨料颗粒在强制湍流下对孔表面的光整加工。
5. 根据权利要求1所述的一种孔表面光整加工工艺，其特征在于：电机轴转速范围是 200r/min?1700r/min，转速调节通过变频器实现，进给速度则要根据电机转速确定，孔腔 mir 14/? 内磨料颗粒速度H,同样确定出进给速度 这里n为电机转速（r/min)， V= 30m/s, U=n , r为工件孔半径（m)，R为磨料颗粒半径（m)。
6. 根据权利要求1所述的一种孔表面光整加工工艺，其特征在于：叶轮（6)有效加工 孔内径范围为：D=d+(10mm?40mm)，其中d为叶轮直径，d的单位为mm，通过改变叶轮的 外径以适应不同孔径的孔表面光整加工。
【专利摘要】一种涡流式孔表面滚磨光整加工装置及其加工方法，属于机械零件表面光整加工技术领域，其特征在于是一种利用金属在液粒两相流冲刷腐蚀磨损原理，将光整部件放置在含有磨粒和液体的工件孔腔内，通过光整部件的高速回转将孔腔里的液粒两相流体混合，并形成强制湍流，使磨料颗粒均匀分散于流体中，磨料颗粒跟随液体紧贴工件孔表面高速运动，对孔表面实现滑擦、磨削并通过光整部件沿着轴向做进给运动，实现整个孔表面的光整加工的工艺，该工艺简单易于实现，成本低廉，可靠性高，通过外部控制电机转速的大小控制孔腔内液粒两相流强制湍流的紊乱程度以及磨料颗粒对孔表面的作用力，从而实现稳定加工，保证了加工后表面质量的均匀性。
【IPC分类】B24B31-10
【公开号】CN104608042
【申请号】CN201510035177
【发明人】李文辉, 李秀红, 李彦馨, 杨胜强, 侯志燕, 白小云
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月23日