专利名称：一种柔性可控环形气压砂轮光整工具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种柔性可控环形气压砂轮光整工具，尤其涉及一种与机器人技术相结合，特别应用于小曲率、较大面积自由曲面，模具表面存在内倒角、凹槽等难加工曲面及激光强化表面，能有效改善抛光受力分布情况，提高抛光效率和质量的抛光工具。
背景技术：
光整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，通常采用抛光或者研磨的方法。根据待加工工件尺寸、加工表面形状、加工表面特性和实际的加工需求，选取适当的方法和工艺极为重要，直接影响到模具的质量。随着工业的发展，模具行业也日新月异，光整加工难度也日益增加，而其中自由曲面占了绝大部分。同时，有些模具表面部分或者整体经过工艺处理，例如激光强化处理，使之具有很高的硬度和耐磨性。部分模具同一表面甚至呈现不同的特性，为光整加工带来了更大的挑战。传统的抛光方法主要是利用弹簧或柔性抛光材料获得工具与抛光表面之间的柔性接触，大多采用游离磨料，因此，在光整加工的过程中，抛光在自由曲面加工中体现了极大的优势，主要表现在其柔性接触，使加工工具对自由曲面具有很高的适应性和仿形度。然而游离磨料固着力低，导致对加工表面的材料去除量较低，因而加工效率低。相反，传统的研磨方法则通过介于工件和硬质研具之间的磨料或研磨液的流动产生机械摩擦和化学作用去除微小加工余量，该方法大多采用固着磨粒，磨粒具有较高的固着力，加工效率明显提高。但由于工具的特点限制其无法广泛应用于自由曲面。两种光整加工的方法在应用上都有其优势和难以解决的不足。
发明内容为了克服现有的抛光方法中磨粒固着力低、抛光效率不高，以及研磨方法中模具适应性、仿形度不高的缺点，本实用新型提供了一种磨粒固着力高、抛光效率高，以及模具适应性、仿形度高的柔性可控环形气压砂轮光整工具。本实用新型的技术方案一种柔性可控环形气压砂轮光整工具，其特征在于包括环状柔性气压砂轮、气控轴、旋转驱动装置，所述环状柔性气压砂轮是圆环中空结构，其包括弹性支架和连接在所述弹性支架上的磨抛层，所述环状柔性气压砂轮安装在砂轮支撑体上，并与砂轮支撑体形成一内腔；所述砂轮支撑体是圆盘结构，其径向开有与内腔连通的第一通孔，所述砂轮支撑体的中心与气控轴连接，所述气控轴与砂轮支撑体连接端开有深孔，所述深孔与第一通孔连通，所述深孔的另一端与将气体输送给气控轴的入气口相通；所述气控轴的另一端与旋转驱动装置连接。进一步，所述砂轮支撑体的中心开有螺纹通孔，其与所述气控轴螺纹连接。进一步，所述砂轮支撑体内开有多个第一通孔，所述第一通孔在所述螺纹通孔位置处开有圆形凹槽，所述圆形凹槽的宽度大于所述第一通孔的直径，所述气控轴在所述圆形凹槽处开有将第一通孔与深孔连通的第二通孔。进一步，所述气控轴在所述深孔的另一端处开有第三通孔，所述第三通孔与入气 □连通。进一步，所述环状柔性气压砂轮是可更换模块，其通过砂轮卡箍安装在砂轮支撑体上。进一步，所述环状柔性气压砂轮为球冠形或者多边形结构，所述磨抛层由催化磨粒和切削磨粒组成，所述弹性支架是由橡胶制成，所述磨抛层粘结在所述弹性支架上。本实用新型的技术构思为按抛光件尺寸和实际的抛光需求，在满足技术指标的前提下设计和制作环状柔性气压砂轮以及砂轮支撑体，用砂轮卡箍密封固定，并形成内腔。 气控轴一端通过螺纹结构与砂轮支撑体连接，另一端与旋转驱动装置连接，带动环状柔性气压砂轮旋转。入气口与气压控制系统相连，将气体通过与入气口相连的气控轴深孔进入气控轴，再经由砂轮支撑体的第一通孔到达环状柔性气压砂轮与砂轮支撑体密封形成的内腔，从而根据待加工工件的表面特性和加工要求对环状柔性气压砂轮内部气压进行调节， 提高或降低磨粒的固着力和环状柔性气压砂轮的硬度，提高光整加工的效率和质量。在光整加工过程中，由于磨粒为多层结构粘结于橡胶，随着外层磨粒与抛光件不同旋转方式的接触，会产生自砺效果，并最终耗尽或脱落，此时相对内层的磨粒又不断出现，从而实现一次性长时间、高效率抛光。本实用新型的有益效果在于结合抛光与研磨的各自优点，对自由曲面有较高的自适应性与仿形度，同时，针对激光强化处理后具备高硬度、高耐磨性的表面有较高的材料去除率；粘结剂产生的固着力可以有效地提高环状柔性气压砂轮与待加工工件表面的接触力，从而在同等条件下加快材料去除，进一步强化了在激光强化模具表面上的应用；针对局部表面进行工艺处理的模具，同一待加工工件表面呈现不同的表面特性，通过控制环状柔性气压砂轮的内部压力，以不同的硬度和磨粒固着力对不同的区域进行确定性工艺光整加工，获得理想的光整加工效率和质量；磨粒的多层结构以及环状柔性气囊砂轮的外形特点决定该工具在对面积较大的平面以及较大面积、低曲率的曲面进行光整加工时，一次光整加工时间长，加工效率高，特别是对于内倒角、凹槽等特殊且难加工区域，通过环状柔性气压砂轮的外形设计，实现高质量的光整加工；该工具结构简单、易于设计和制造，与机器人结合，自动化程度高，易实现产业化。
图1是本实用新型整体结构示意图。图2是本实用新型环状柔性气压砂轮截面示意图。图3是本实用新型系列柔性气压砂轮示意图。
具体实施方式
参照图1-3，一种柔性可控环形气压砂轮光整工具，包括环状柔性气压砂轮7、气控轴1、旋转驱动装置2，所述环状柔性气压砂轮7是圆环中空结构，其包括弹性支架71和连接在所述弹性支架71上的磨抛层72，所述环状柔性气压砂轮7安装在砂轮支撑体5上， 并与砂轮支撑体5形成一内腔4 ；所述砂轮支撑体5是圆盘结构，其径向开有与内腔4连通的第一通孔52，所述砂轮支撑体5的中心与气控轴1连接，所述气控轴1与砂轮支撑体5连接端开有深孔12，所述深孔12与第一通孔52连通，所述深孔12的另一端与将气体输送给气控轴1的入气口 3相通；所述气控轴1的另一端与旋转驱动装置2连接。所述砂轮支撑体5的中心开有螺纹通孔，其与所述气控轴1螺纹连接。所述砂轮支撑体5内开有多个第一通孔52，所述第一通孔52在所述螺纹通孔位置处开有圆形凹槽51，所述圆形凹槽51的宽度大于所述第一通孔52的直径，所述气控轴1 在所述圆形凹槽51处开有将第一通孔52与深孔12连通的第二通孔13。所述气控轴1在所述深孔12的另一端处开有第三通孔11，所述第三通孔11与入气口 3连通。所述环状柔性气压砂轮7是可更换模块，其通过砂轮卡箍6安装在砂轮支撑体5 上。所述环状柔性气压砂轮7为球冠形或者多边形结构，所述磨抛层72由催化磨粒和切削磨粒组成，所述弹性支架71是由橡胶制成，所述磨抛层72粘结在所述弹性支架71上。本实用新型的技术构思为按抛光件尺寸和实际的抛光需求，在满足技术指标的前提下设计和制作环状柔性气压砂轮7以及砂轮支撑体5，用砂轮卡箍6密封固定，并形成内腔4。气控轴1 一端通过螺纹结构与砂轮支撑体5连接，另一端与旋转驱动装置2连接， 带动环状柔性气压砂轮7旋转。入气口 3与气压控制系统相连，将气体通过与入气口 3相连的气控轴深孔12进入气控轴1，再经由砂轮支撑体5的第一通孔52到达环状柔性气压砂轮7与砂轮支撑体5密封形成的内腔4，从而根据待加工工件的表面特性和加工要求对环状柔性气压砂轮7内部气压进行调节，提高或降低磨粒的固着力和环状柔性气压砂轮7的硬度，提高光整加工的效率和质量。在光整加工过程中，由于磨粒为多层结构粘结于橡胶，随着外层磨粒与抛光件不同旋转方式的接触，会产生自砺效果，并最终耗尽或脱落，此时相对内层的磨粒又不断出现，从而实现一次性长时间、高效率抛光。本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求1.一种柔性可控环形气压砂轮光整工具，其特征在于包括环状柔性气压砂轮、气控轴、旋转驱动装置，所述环状柔性气压砂轮是圆环中空结构，其包括弹性支架和连接在所述弹性支架上的磨抛层，所述环状柔性气压砂轮安装在砂轮支撑体上，并与砂轮支撑体形成一内腔；所述砂轮支撑体是圆盘结构，其径向开有与内腔连通的第一通孔，所述砂轮支撑体的中心与气控轴连接，所述气控轴与砂轮支撑体连接端开有深孔，所述深孔与第一通孔连通，所述深孔的另一端与将气体输送给气控轴的入气口相通；所述气控轴的另一端与旋转驱动装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种柔性可控环形气压砂轮光整工具，其特征在于所述砂轮支撑体的中心开有螺纹通孔，其与所述气控轴螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的一种柔性可控环形气压砂轮光整工具，其特征在于所述砂轮支撑体内开有多个第一通孔，所述第一通孔在所述螺纹通孔位置处开有圆形凹槽，所述圆形凹槽的宽度大于所述第一通孔的直径，所述气控轴在所述圆形凹槽处开有将第一通孔与深孔连通的第二通孔。
4.根据权利要求广3之一所述的一种柔性可控环形气压砂轮光整工具，其特征在于 所述气控轴在所述深孔的另一端处开有第三通孔，所述第三通孔与入气口连通。
5.根据权利要求4所述的一种柔性可控环形气压砂轮光整工具，其特征在于所述环状柔性气压砂轮是可更换模块，其通过砂轮卡箍安装在砂轮支撑体上。
6.根据权利要求5所述的一种柔性可控环形气压砂轮光整工具，其特征在于所述环状柔性气压砂轮为球冠形或者多边形结构，所述磨抛层由催化磨粒和切削磨粒组成，所述弹性支架是由橡胶制成，所述磨抛层粘结在所述弹性支架上。
专利摘要一种柔性可控环形气压砂轮光整工具，包括环状柔性气压砂轮、气控轴、旋转驱动装置，所述环状柔性气压砂轮是圆环中空结构，其包括弹性支架和连接在所述弹性支架上的磨抛层，所述环状柔性气压砂轮安装在砂轮支撑体上，并与砂轮支撑体形成一内腔；所述砂轮支撑体是圆盘结构，其径向开有与内腔连通的第一通孔，所述砂轮支撑体的中心与气控轴连接，所述气控轴与砂轮支撑体连接端开有深孔，所述深孔与第一通孔连通，所述深孔的另一端与将气体输送给气控轴的入气口相通；所述气控轴的另一端与旋转驱动装置连接。本实用新型的优点具备高硬度、高耐磨性的表面有较高的材料去除率；实现高质量的光整加工；一次光整加工时间长，加工效率高。
文档编号B24B29/00GK202045563SQ201120054030
公开日2011年11月23日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者应申舜, 张才, 蔡东海, 袁巧玲, 计时鸣, 金明生 申请人:浙江工业大学