一种用于盲孔抛光的抽压气抛光装置及其方法与流程

本发明涉及磨粒流抛光领域，更具体的说，尤其涉及一种利用周期性的正负压使得磨粒流冲击工件的用于盲孔抛光的抽压气抛光装置及其方法。

背景技术：

3d打印技术也叫增材制造技术，亦即是国内称之为快速成形的一种先进制造技术，其本质原理是离散与堆积，即在计算机的辅助下，通过对实体模型进行切片处理，把三维实体的制造转换成二维层面的堆积和沿成形方向上的不断叠加，最终实现三维实体的制造。随着3d打印技术的使用越来越广泛，利用3d打印技术产生的盲孔产品也越来越多。盲孔相对于通孔来说是指不通的孔，广泛应用于生活和工业生产中，同时高精度的盲孔的用途越来越广泛，如压力传感器壳体的盲孔；车辆发动机中的关键零部件如柱塞、电磁阀座、喷油器的中间体、泵体盲孔等，用于实现发动机高效运转；在医疗应用中的人造心脏瓣膜架上的盲孔。

虽然现在3d打印技术越来越好，精细度已经很高，但是3d打印出来的模型，表面仍然会比较粗糙。为了解决表面粗糙的问题，传统的后处理方法采用机械打磨，表面喷砂等方法，但是这些传统的方法都易破坏零件所需求的形状，抛光过程产生的粉尘对环境和加工工人产生影响，且传统的抛光方法不能抛光3d打印的小孔径的盲孔型工件，尤其是这些盲孔型工件的盲孔。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有的抛光方法无法对3d打印技术打印出来的盲孔进行抛光的问题，提出了一种用于盲孔抛光的抽压气抛光装置及其方法，通过利用周期性的正负压使得磨粒流冲击工件盲孔，可以对盲孔类工件进行抛光，通过抽气使待加工工件的盲孔处于负压状态，使得磨粒流可以更顺利的进入盲孔中，在抛光过程中，利用磨粒流重复冲击工件盲孔，对盲孔进行微量切削抛光。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种用于盲孔抛光的抽压气抛光装置，包括工作台、移动定位组件、流道组件和支撑夹持组件；

所述移动定位组件包括水平模组安装架、水平直线模组、水平模组驱动电机、竖直直线模组和竖直模组驱动电机，所述水平模组安装架固定在工作台上；所述水平直线模组水平固定在水平模组安装架上，所述水平模组驱动电机固定在水平直线模组的一端，水平模组驱动电机的驱动轴连接水平直线模组并驱动水平直线模组上的水平滑块沿着水平方向做直线运动；所述竖直模组驱动电机竖直固定在工作台上，竖直直线模组竖直固定在竖直模组驱动电机上端，竖直模组驱动电机的驱动轴连接竖直直线模组并驱动竖直直线模组上的竖直滑块沿着竖直方向做直线运动；所述流道组件安装在水平直线模组的水平滑块上，所述支撑夹持组件安装在竖直直线模组的竖直滑块上；支撑夹持组件和流道组件设置在水平直线模组的同一侧；

所述支撑夹持组件包括支撑块、副夹持头和竖直安装座，所述竖直安装座固定在竖直滑块上，支撑块固定在竖直安装座上，支撑块上设置有一个倾斜向下的安装斜面；安装斜面上开设有用于安装副夹持头的圆形凹槽；

所述流道组件包括主夹持头、空心流道固定座、流道固定板、滑轨连接板、抽气口单向阀、气液磨粒流接头、磨粒流入口阀、压气口单向阀、流道接头、空心流道、法兰盘和主夹持端o型圈，所述滑轨连接板竖直安装在水平直线模组的水平滑块上，流道固定板固定安装在滑轨连接板上，所述空心流道固定座固定安装在流道固定板上，空心流道安装在空心流道固定座上，所述空心流道安装时空心流道的轴心线平行于副夹持头上固定端的轴心线；所述空心流道靠近支撑夹持组件的一端套装有法兰盘，主夹持头安装在法兰盘上，待加工工件的两端分别通过主夹持头和副夹持头夹持，待加工工件的盲孔位于主夹持头一端；所述空心流道的另一端通过流道接头连接气液磨粒流接头，所述气液磨粒流接头设置有三个出入口，分别为磨粒流入口端、磨粒流出口端和换气端，磨粒流入口端、磨粒流出口端和换气端相互连通，气液磨粒流接头的磨粒流出口端连接流道接头，气液磨粒流接头的磨粒流入口端通过磨粒流入口阀和磨粒流管道连接外置的磨粒流发生装置，气液磨粒流接头的换气端连接抽吸气t型接头；所述抽吸气t型接头设置有抽气口、压气口和换气口，抽气口、压气口和换气口相互连通，抽吸气t型接头的换气口连接气液磨粒流接头的换气端，抽吸气t型接头的抽气口通过抽气口单向阀和抽气管道连接外置的抽气装置，抽吸气t型接头的压气口通过压气口单向阀和压气管道连接外置的压气装置；所述气液磨粒流接头的换气端位于磨粒流入口端的上方。

进一步的，主夹持头包括法兰状的固定法兰端和用于固定待加工工件的主安装端，主夹持头的固定法兰端与法兰盘固定连接，主夹持头的主安装端上设置有与待加工工件的加工端形状相配合的工件安装主槽，待加工工件的加工端安装在工件安装主槽内，主夹持头的工件安装主槽设置有用于防止待加工工件的加工端滑动的主夹持端o型圈，主夹持端o型圈的内圈贴合并套装在待加工工件的加工端，主夹持端o型圈的外圈贴合工件安装主槽的内壁；所述副夹持头包括圆柱状的固定端和用于固定待加工工件的副安装端，副夹持头的固定端固定安装在安装斜面的圆形凹槽内，所述副夹持头的副安装端内设置有与待加工工件后端形状相配合的工件安装副槽，待加工工件的后端安装在工件安装副槽内，副夹持头的工件安装副槽底部设置有用于防止待加工工件滑动的副夹持端o型圈，副夹持端o型圈的内圈贴合并套装在待加工工件的后端，副夹持端o型圈的外圈贴合工件安装副槽的内壁。

进一步的，所述竖直模组驱动电机通过竖直模组安装座固定在工作台上。竖直模组驱动电机通过螺栓固定在竖直模组安装座上，竖直模组安装座通过螺栓固定在工作台上。水平直线模组的一端设置有四个螺栓孔，水平模组驱动电机上设置有四个与水平直线模组上的螺栓孔相配合的螺栓孔，通过四个穿过螺栓孔的固定螺栓进行固定。

进一步的，所述气液磨粒流接头为方形接头，气液磨粒流接头固定在滑轨连接板上。

进一步的，所述空心流道固定座包括空心流道固定底座和空心流道固定上座，空心流道固定底座和空心流道固定上座上均设置有与空心流道相配合的弧形槽，空心流道固定底座和空心流道固定上座共同将空心流道夹持住，空心流道固定底座和空心流道固定上座通过螺栓固定连接。

进一步的，所述空心流道的轴心线和副夹持头的固定端的轴心线均与水平面倾斜30-60度角，且空心流道的轴心线和副夹持头的固定端的轴心线均与支撑块的安装斜面相垂直。

进一步的，所述支撑块为直角三棱柱状的支撑块，支撑块上设置有两个直角面和一个安装斜面，竖直安装座固定在支撑块的一个直角面，副夹持头安装在支撑块的安装斜面。

进一步的，所述抽气装置为抽气泵，所述压气装置为空压机。

基于一种用于盲孔抛光的抽压气抛光装置的一种用于盲孔抛光的抽压气抛光方法，具体包括如下步骤：

步骤一：将待加工工件的固定端通过副夹持端o型圈安装在副夹持头上；

步骤二：启动竖直模组驱动电机，通过带动竖直直线模组上的竖直滑块向下直线运动，带动支撑夹持组件和夹持待加工工件的支撑夹持组件向下运动，当到达合适高度后停止竖直模组驱动电机；

步骤三：启动水平模组驱动电机，通过带动水平直线模组上的水平滑块的水平运动，带动水平滑块连接的流道组件向待加工工件方向移动，当达到合适位置后停止水平模组驱动电机；

步骤四：重复步骤二和步骤三，使待加工工件和水平直线模组上的主夹持头逐渐靠近，直至待加工工件的加工端完全伸入主夹持头内，且主夹持头内的主夹持端o型圈完全将待加工工件的加工端套上，此时待加工工件被主夹持头和副夹持头共同夹紧，待加工工件的盲孔与空心流道相连通；

步骤五：打开磨粒流发生装置、抽气装置和压气装置；

步骤六：关闭磨粒流入口阀和压气口单向阀，打开抽气口单向阀，利用与抽气口单向阀通过抽气管道连接抽气装置进行抽气，使待加工工件的盲孔和空心流道内部处于负压状态；

步骤七：关闭抽气口单向阀，保持压气口单向阀的关闭并打开磨粒流入口阀，使磨粒流发生装置中产生的磨粒流流经磨粒流入口阀和气液磨粒流接头进入空心流道中，由于待加工工件的盲孔和空心流道均处于负压状态，磨粒流会流入待加工工件的盲孔内；

步骤八：关闭磨粒流入口阀，此时待加工工件的盲孔内的磨粒流因为重力的作用发生倒流；

步骤九：保持抽气口单向阀的关闭，打开压气口单向阀，压气装置注入压缩空气经过压气口单向阀、抽吸气t型接头和气液磨粒流接头快速冲入空心流道，注入的压缩空气推动磨粒流快速冲入待加工工件的盲孔中；

步骤十：关闭压气口单向阀，打开抽气口单向阀，利用抽气装置将空心流道内的空气抽出，使磨粒流在重力和抽气装置产生的作用力下快速流出盲孔，由于气液磨粒流接头的换气端位于磨粒流入口端的上方，抽气装置抽气时不会将磨粒流从气液磨粒流接头的换气端抽出；

步骤十一：快速重复步骤九和步骤十，即快速轮流打开抽气口单向阀和压气口单向阀，使得磨粒流在周期性的抽压气的作用下循环进出待加工工件的盲孔内，直至完成待加工工件的盲孔抛光；

步骤十二：加工完成后打开压气口单向阀和磨粒流入口阀，关闭抽气口单向阀、抽气装置、压气装置和磨粒流发生装置，使盲孔和空心流道中的磨粒流在重力作用下经过磨粒流入口阀流回磨粒流发生装置，再关闭压气口单向阀和压气装置，依次启动水平模组驱动电机和竖直模组驱动电机，使流道组件离开支撑夹持组件，将待加工工件和支撑夹持组件上取下，完成整个加工操作。

本发明的有益效果在于：

1、本发明可以对盲孔类工件的盲孔进行抛光，通过抽气使待抛光工件的盲孔处于负压状态，使得磨粒流可以更顺利的进入盲孔中。

2、本发明在抛光过程中，利用磨粒流重复冲击工件盲孔，使得抛光效率更快，效果更佳且进行微量切削，不会导致工件表面的机械变形。

3、本发明在抛光过程中只需的较少的磨粒流，且磨粒流无毒、安全性较高且对污染小，环境友好。

4、本发明利用水平直线模组和竖直直线模组组成的移动定位组件进行移动定位，能过快速准确实现在空间中的精确定位。

5、本发明将待加工工件倾斜放置在直角三棱柱状的支撑块上，待加工工件的盲孔具有一定的倾斜角，使得抛光时磨粒流进入盲孔后的运动更佳无序，使得抛光效果更佳。

6、本发明将待加工工件孔口倾斜朝下，使得在抛光过程的抽气阶段磨粒流在重力及抽气产生的作用力的作用下发生倒流。

附图说明

图1是本发明一种用于盲孔抛光的抽压气抛光装置的整体结构示意图。

图2是本发明移动定位组件的整体结构示意图。

图3是本发明流道组件的结构示意图。

图4是本发明气液磨粒流接头和抽吸气t型接头的一个角度的三维结构示意图。

图5是本发明气液磨粒流接头和抽吸气t型接头的另一个角度的三维结构示意图。

图6是本发明流道部分的剖视结构示意图。

图7是本发明支撑夹持组件的整体机构示意图。

图8是本发明支撑夹持组件的剖视图。

图中，1-移动定位组件、2-流道组件、3-支撑夹持组件、4-待加工工件、5-水平模组安装架、101-工作台、102-水平模组驱动电机、103-水平滑块、104-水平直线模组、105-竖直直线模组、106-竖直滑块、107-竖直模组驱动电机、108-竖直模组安装座、201-主夹持头、202-空心流道固定座、203-流道固定板、204-滑轨连接板、205-抽气口单向阀、206-气液磨粒流接头、207-磨粒流入口阀、208-压气口单向阀、209-流道接头、210-空心流道、211-法兰盘、212-压气口、213-抽气口、214-磨粒流入口端、215-磨粒流出口端、216-主夹持端o型圈、217-抽吸气t型接头、301-支撑块、303-竖直滑块安装座、304-副夹持头、305-副夹持头o型圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～8所示，一种用于盲孔抛光的抽压气抛光装置，一种用于盲孔抛光的抽压气抛光装置，包括工作台101、移动定位组件1、流道组件2和支撑夹持组件3。

所述移动定位组件1包括水平模组安装架5、水平直线模组104、水平模组驱动电机102、竖直直线模组105和竖直模组驱动电机107，所述水平模组安装架5固定在工作台101上；所述水平直线模组104水平固定在水平模组安装架5上，所述水平模组驱动电机102固定在水平直线模组104的一端，水平模组驱动电机102的驱动轴连接水平直线模组104并驱动水平直线模组104上的水平滑块103沿着水平方向做直线运动；所述竖直模组驱动电机107竖直固定在工作台101上，竖直直线模组105竖直固定在竖直模组驱动电机107上端，竖直模组驱动电机107的驱动轴连接竖直直线模组105并驱动竖直直线模组105上的竖直滑块106沿着竖直方向做直线运动；所述流道组件2安装在水平直线模组104的水平滑块103上，所述支撑夹持组件3安装在竖直直线模组105的竖直滑块106上；支撑夹持组件3和流道组件2设置在水平直线模组104的同一侧。

所述支撑夹持组件3包括支撑块301、副夹持头304和竖直安装座303，所述竖直安装座303固定在竖直滑块106上，支撑块301固定在竖直安装座303上，支撑块301上设置有一个倾斜向下的安装斜面；安装斜面上开设有用于安装副夹持头304的圆形凹槽，副夹持端o型圈305设置在副夹持头304内。

所述流道组件2包括主夹持头201、空心流道固定座202、流道固定板203、滑轨连接板204、抽气口单向阀205、气液磨粒流接头206、磨粒流入口阀207、压气口单向阀208、流道接头209、空心流道210、法兰盘211和主夹持端o型圈216，所述滑轨连接板204竖直安装在水平直线模组104的水平滑块103上，流道固定板203固定安装在滑轨连接板204上，所述空心流道固定座202固定安装在流道固定板203上，空心流道210安装在空心流道固定座202上，所述空心流道210安装时空心流道210的轴心线平行于副夹持头304上固定端的轴心线；所述空心流道210靠近支撑夹持组件3的一端套装有法兰盘211，主夹持头201安装在法兰盘211上，待加工工件4的两端分别通过主夹持头201和副夹持头304夹持，待加工工件4的盲孔位于主夹持头201一端；所述空心流道210的另一端通过流道接头209连接气液磨粒流接头206，所述气液磨粒流接头206设置有三个出入口，分别为磨粒流入口端214、磨粒流出口端215和换气端，磨粒流入口端214、磨粒流出口端215和换气端相互连通，气液磨粒流接头206的磨粒流出口端215连接流道接头209，气液磨粒流接头206的磨粒流入口端214通过磨粒流入口阀207和磨粒流管道连接外置的磨粒流发生装置，气液磨粒流接头206的换气端连接抽吸气t型接头217；所述抽吸气t型接头217设置有抽气口213、压气口212和换气口，抽气口213、压气口212和换气口相互连通，抽吸气t型接头217的换气口连接气液磨粒流接头206的换气端，抽吸气t型接头217的抽气口213通过抽气口单向阀205和抽气管道连接外置的抽气装置，抽吸气t型接头217的压气口212通过压气口单向阀208和压气管道连接外置的压气装置；所述气液磨粒流接头206的换气端位于磨粒流入口端214的上方。

所述主夹持头201包括法兰状的固定法兰端和用于固定待加工工件4的主安装端，主夹持头201的固定法兰端与法兰盘211固定连接，主夹持头201的主安装端上设置有与待加工工件4的加工端形状相配合的工件安装主槽，待加工工件4的加工端安装在工件安装主槽内，主夹持头201的工件安装主槽设置有用于防止待加工工件4的加工端滑动的主夹持端o型圈216，主夹持端o型圈216的内圈贴合并套装在待加工工件4的加工端，主夹持端o型圈216的外圈贴合工件安装主槽的内壁；所述副夹持头304包括圆柱状的固定端和用于固定待加工工件4的副安装端，副夹持头304的固定端固定安装在安装斜面的圆形凹槽内，所述副夹持头304的副安装端内设置有与待加工工件4后端形状相配合的工件安装副槽，待加工工件4的后端安装在工件安装副槽内，副夹持头304的工件安装副槽底部设置有用于防止待加工工件4滑动的副夹持端o型圈305，副夹持端o型圈305的内圈贴合并套装在待加工工件4的后端，副夹持端o型圈305的外圈贴合工件安装副槽的内壁。

主夹持头201和副夹持头304均为可方便卸装更换的夹持头，对于不同的盲孔工件时，只需要更换对应的主夹持头201和副夹持头304即可，主夹持头201的法兰状的固定法兰端和副夹持头304的圆柱状的固定端都是一样的，区别在于用于安装盲孔工件的一端。

所述竖直模组驱动电机107通过竖直模组安装座109固定在工作台101上。竖直模组驱动电机107通过螺栓固定在竖直模组安装座109上，竖直模组安装座109通过螺栓固定在工作台101上。水平直线模组104的一端设置有四个螺栓孔，水平模组驱动电机102上设置有四个与水平直线模组104上的螺栓孔相配合的螺栓孔，通过四个穿过螺栓孔的固定螺栓进行固定。

所述气液磨粒流接头206为方形接头，气液磨粒流接头206固定在滑轨连接板204上。

所述空心流道固定座202包括空心流道固定底座和空心流道固定上座，空心流道固定底座和空心流道固定上座上均设置有与空心流道210相配合的弧形槽，空心流道固定底座和空心流道固定上座共同将空心流道210夹持住，空心流道固定底座和空心流道固定上座通过螺栓固定连接。

所述空心流道210的轴心线和副夹持头304的固定端的轴心线均与水平面倾斜30-60度角，且空心流道210的轴心线和副夹持头304的固定端的轴心线均与支撑块301的安装斜面相垂直。

所述支撑块301为直角三棱柱状的支撑块301，支撑块301上设置有两个直角面和一个安装斜面，竖直安装座303固定在支撑块301的一个直角面，副夹持头304安装在支撑块301的安装斜面。

所述抽气装置为抽气泵，所述压气装置为空压机。

基于一种用于盲孔抛光的抽压气抛光装置的一种用于盲孔抛光的抽压气抛光方法，具体包括如下步骤：

步骤一：将待加工工件4的固定端通过副夹持端o型圈305安装在副夹持头304上；

步骤二：启动竖直模组驱动电机107，通过带动竖直直线模组105上的竖直滑块106向下直线运动，带动支撑夹持组件3和夹持待加工工件4的支撑夹持组件3向下运动，当到达合适高度后停止竖直模组驱动电机107；

步骤三：启动水平模组驱动电机102，通过带动水平直线模组104上的水平滑块103的水平运动，带动水平滑块103连接的流道组件2向待加工工件4方向移动，当达到合适位置后停止水平模组驱动电机102；

步骤四：重复步骤二和步骤三，使待加工工件4和水平直线模组104上的主夹持头201逐渐靠近，直至待加工工件4的加工端完全伸入主夹持头201内，且主夹持头201内的主夹持端o型圈216完全将待加工工件4的加工端套上，此时待加工工件4被主夹持头201和副夹持头304共同夹紧，待加工工件4的盲孔与空心流道210相连通；

步骤五：打开磨粒流发生装置、抽气装置和压气装置；

步骤六：关闭磨粒流入口阀207和压气口单向阀208，打开抽气口单向阀205，利用与抽气口单向阀205通过抽气管道连接抽气装置进行抽气，使待加工工件4的盲孔和空心流道210内部处于负压状态；

步骤七：关闭抽气口单向阀205，保持压气口单向阀208的关闭并打开磨粒流入口阀207，使磨粒流发生装置中产生的磨粒流流经磨粒流入口阀207和气液磨粒流接头206进入空心流道210中，由于待加工工件4的盲孔和空心流道210均处于负压状态，磨粒流会流入待加工工件4的盲孔内；

步骤八：关闭磨粒流入口阀207，此时待加工工件4的盲孔内的磨粒流因为重力的作用发生倒流；

步骤九：保持抽气口单向阀205的关闭，打开压气口单向阀208，压气装置注入压缩空气经过压气口单向阀208、抽吸气t型接头217和气液磨粒流接头206快速冲入空心流道210，注入的压缩空气推动磨粒流快速冲入待加工工件4的盲孔中；

步骤十：关闭压气口单向阀208，打开抽气口单向阀205，利用抽气装置将空心流道210内的空气抽出，使磨粒流在重力和抽气装置产生的作用力下快速流出盲孔，由于气液磨粒流接头206的换气端位于磨粒流入口端214的上方，抽气装置抽气时不会将磨粒流从气液磨粒流接头206的换气端抽出；

步骤十一：快速重复步骤九和步骤十，即快速轮流打开抽气口单向阀205和压气口单向阀208，使得磨粒流在周期性的抽压气的作用下循环进出待加工工件4的盲孔内，直至完成待加工工件4的盲孔抛光；

步骤十二：加工完成后打开压气口单向阀208和磨粒流入口阀207，关闭抽气口单向阀205、抽气装置、压气装置和磨粒流发生装置，使盲孔和空心流道210中的磨粒流在重力作用下经过磨粒流入口阀207流回磨粒流发生装置，再关闭压气口单向阀208和压气装置，依次启动水平模组驱动电机102和竖直模组驱动电机107，使流道组件2离开支撑夹持组件3，将待加工工件4和支撑夹持组件3上取下，完成整个加工操作。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。