一种管状工件内壁的抛光装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及抛光装置，具体涉及一个主方向上有均匀截面的长形工件内壁的抛光 装置。
【背景技术】
[0002] 抛光加工是指不切除或从工件上切除极薄材料层，以减小工件表面粗糙度为目的 的加工方法。在机械制造行业中，许多零件根据其使用要求均需要进行抛光加工以获得合 适的粗糙度。
[0003] 现有技术中抛光加工的手段有很多，如:光磨、喷砂、抛丸、射流抛光和磨料流加工 等。不同的加工方法具有各自的特点，工作人员在对不同工件进行抛光加工时会根据需要 选择合适的抛光加工方法。
[0004] 管状工件内壁的抛光加工一直是机械制造业的一个难题。受管状工件的形状限 制，一般的抛光加工设备很难伸至其内部进行加工，磨料流加工是目前常用的一种有效加 工方法。现有的磨料流加工过程可大致分为两类:双向磨料流加工与单向磨料流加工(刘月 普，倒锥形微细喷孔磨料流加工成形研究，太原理工大学硕士学位论文，2014.5:9-11)。双 向磨料流加工中工件被固定在特制的位于上下料缸之间的夹具中，上下料缸顺次施加一定 压力使流体磨料在磨削区往复流动，完成磨料流对工件的切削加工，工件经双向磨料流加 工后，工件的孔径会呈现两端大、中间小的特点。单向磨料流加工中工件被固定在位于料缸 下面的特制夹具中，流体磨料在液压的作用下单方向通过工件，完成切削加工，工件经单向 磨料流加工后，圆孔工件的孔呈现倒锥形。
[0005] 分析这两类磨料流加工过程，均存在以下不足：
[0006] (1)设备需要庞大的液压系统，而且加工区域的密封要求比较高，导致制造成本比 较高。
[0007] (2)磨削力沿程衰减，导致抛光不均匀、磨削形状不规则，加工后的管状工件内壁 的直径可能会呈现出两端大中间小或一端大一端小的状态。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种管状工件内壁的抛光装置，该抛光装置具 有抛光均匀、效率高的优点。
[0009] 本发明解决上述技术问题的技术方案是：
[0010] -种管状工件内壁的抛光装置，该抛光装置包括机架、滚筒和曲柄摇杆机构；其 中，
[0011] 所述的机架由底座和设在底座上的摆转框架组成，其中，所述底座的两侧分别向 上延伸一支柱;所述摆转框架的两侧边的中部设有耳轴，该耳轴水平支承在底座两侧的支 柱上；
[0012] 所述滚筒的内径与待抛光的管状工件的外径相匹配，其中部设有放置管状工件的 装夹口，该装夹口两头的滚筒内分别设有阻挡环;所述装夹口的外侧设有覆盖该装夹口的 弧形压盖，该弧形压盖的曲率半径与所述滚筒半径相等;所述滚筒的两端设有与滚筒同轴 的另一耳轴，所述的滚筒设在所述摆转框架内，并由该另一耳轴支承在摆转框架的两头;所 述另一耳轴一头的摆转框架外侧设有第一电机，该电机的输出轴与该另一耳轴连接;所述 滚筒的一头设有带密封盖的装料口；
[0013] 所述的曲柄摇杆机构由曲柄、连杆和摇杆依次铰接构成，其中，所述曲柄的自由端 与设在底座上的第二电机的输出轴固连，所述的摇杆的自由端与所述摆转框架上的耳轴固 连，以使滚筒能自-Θ至Θ往复摆转，其中Θ为滚筒摆转至极限位置时其轴线与水平面的夹角；
[0014] 在所述第一电机和第二电机的驱动下，所述的滚筒绕耳轴转动的旋转中心线与绕 另一耳轴摆转的摆转中心线相互垂直且共面，而且，所述滚筒旋转与摆转应满足下式（I)~ (IV)：
[0015] η < 9A9^giR~ (I)
[0016] g sin Θ > //(g cos Θ + arR) (II) / 一 θπ _7] _ -?~ (ΙΙΠ v 1 ma)h f...
[0018] (If) Jb
[0019] 上式（I)~（IV)中，g为重力加速度;Rg为所述管状工件的内径；Θ为滚筒摆转至极 限位置时与水平面的夹角，Θ小于90;n为滚筒的旋转速度;m为磨料的质量;μ为磨料与管状 工件内壁之间的摩擦系数；滚筒旋转的角速度；〇^为滚筒摆转的角速度;R为磨料中心 层距离转轴的距离；1为滚筒内磨削区域的长度;v为滚筒摆转时磨料在管状工件内滑动的 平均速度;f r为滚筒旋转的频率;fb为滚筒摆转的频率;i为正整数。
[0020] 由流体力学可知，在摆转过程中磨料沿滚筒的下滑速度与磨料的堆积高度正相 关。因此，本发明所述抛光装置的一个改进方案为，所述滚筒的中部呈圆柱形，两头呈圆台 形，且所述圆柱形的长度大于待抛光的管状工件的长度。这样，当磨料滑落至滚筒的一头再 被抬起时，磨料则被集中在直径较小的锥台的头部，即相当于提高了磨料的堆积高度，可显 著增大磨料的下滑速度，在摆转角度不变的情况下有利于适当提高滚筒的转速进而增大磨 料对工件正压力，以进一步提高抛光的效率。
[0021 ]本发明所述的抛光装置的使用方法如下：
[0022] 1、打开工件装夹口的压盖，将工件同轴装夹于滚筒内，再盖紧弧形压盖；
[0023] 2、自装料口向滚筒内添加颗粒直径在0.5~1mm范围内的磨料，直至磨料颗粒所占 体积为滚筒容积的30~50%，盖紧装料口的密封盖。
[0024] 3、开启第一电机和第二电机，即可开始对所述管状工件内壁的抛光。
[0025] 本发明的有益效果是：
[0026] 1、在重力的作用下，磨料始终处于滚筒内空间的下方；当工件在滚筒的带动下绕 耳轴转动时，磨料对待抛光的管状工件的内表面产生等于重力加惯性力的正压力；当工件 在摆转框架的带动下，绕另一耳轴往复摆转时，磨料在重力的作用下，会在管状工件内自一 头向另一头轴向滑动;如此往复交替，磨料连续而均匀地对管状工件的内壁进行微磨削，且 磨削力分布均匀。
[0027] 2、结构简单、不需庞杂的液压系统，加工成本低。
【附图说明】
[0028] 图1~3为本发明一个【具体实施方式】的结构示意图，其中，图1为主视图，图2为俯视 图，图3为图1的A-A剖视放大图。
[0029] 图4为图1~3所示实施例中滚筒的立体结构示意图。
[0030] 图5为图1~3所示实施例中滚筒摆转角度的示意图。
【具体实施方式】
[0031] 参见图1，本例中管状工件内壁的抛光装置包括机架、滚筒3和曲柄摇杆机构；
[0032] 参见图1~3,所述的机架由矩形的底座1和