本發(fā)明涉及精密研拋加工，尤其是涉及一種微絲研拋微孔內(nèi)表面的方法及裝置。

背景技術(shù)：

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，而表面加工是現(xiàn)代制造業(yè)中的重要環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)超精密加工的最高效應(yīng)用最廣的工藝技術(shù)之一。隨著超精密加工技術(shù)的不斷發(fā)展，對研拋技術(shù)也提出了新要求。研拋技術(shù)作為零件精加工的方法之一，是精密零件加工不可缺少的工藝，同時是日益發(fā)展的航空、電子、計算機工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵。

目前常見的幾種超精密研拋方法主要包括機械拋光法與機械—化學(xué)拋光法。機械拋光法依靠微細(xì)磨粒的機械作用對被加工表面進行微量去除，達到高精度的加工表面，其中包括：彈性發(fā)射加工、浮動研磨拋光、磁力研磨、電解磁力研磨拋光等方法。機械—化學(xué)拋光法利用微粉粒子的撞擊和研磨液的化學(xué)作用下產(chǎn)生研磨作用，從而達到去除工件表面的微量材料。這種方法不僅可達到很高的表面粗糙度等級，而且加工幾何精度也很高且被加工表面幾乎不產(chǎn)生變質(zhì)層，其中包括超聲研磨拋光、液面研磨拋光、水合研磨拋光、離子束拋光等。其中，超聲波研磨拋光應(yīng)用廣泛。

中國專利cn201610761753.3公開一種超精密研磨機，包括第一底座、第二底座、上料機構(gòu)、后端控制器、研磨裝置、超聲波清洗機、導(dǎo)軌、水洗裝置、烘干裝置、檢測裝置、收料平臺及調(diào)節(jié)器機構(gòu)。此裝置把要研磨的產(chǎn)品排在上料機構(gòu)上，上料機構(gòu)自動將產(chǎn)品輸送到研磨裝置上研磨，通過超聲波清洗機清洗，超聲波清洗機清洗干凈后直接送到水洗裝置，用清水再次沖洗，并用鼓風(fēng)機吹，再送到烘干裝置上，通過電熱棒的高溫烘干，產(chǎn)品清洗烘干后個別產(chǎn)品推到檢測裝置區(qū)檢測，產(chǎn)品檢測后的產(chǎn)品在皮帶的作用下并成一排，達到一定的數(shù)量時推料氣缸將產(chǎn)品推到收料平臺上，由人工取料，節(jié)省了大量的人工成本、提高效率，減少了轉(zhuǎn)換的工序，節(jié)省工作占地空間，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，調(diào)節(jié)方便，提高研磨精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供以解決微孔粗加工后可能存在的內(nèi)表面不光滑，孔壁錐度等幾何精度問題的一種微絲研拋微孔內(nèi)表面的方法及裝置。

所述微絲研拋微孔內(nèi)表面的裝置包括走絲系統(tǒng)、微進給系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和裝夾密封系統(tǒng)；

所述走絲系統(tǒng)基于切割機的卷絲運動，設(shè)有卷絲筒、卷絲電機、變頻器、導(dǎo)輪、導(dǎo)輪架、藍寶石v型導(dǎo)向器、張力調(diào)節(jié)器；所述卷絲電機帶動卷絲筒做旋轉(zhuǎn)運動，變頻器接入卷絲電機中，卷絲筒纏繞微絲，微絲經(jīng)過導(dǎo)輪、導(dǎo)論架、藍寶石導(dǎo)向器形成一個運動閉環(huán)，卷絲電機通過變頻器變速，提供卷絲筒不同的轉(zhuǎn)速，達到微絲高速往復(fù)進給運動的目的，設(shè)有藍寶石v型導(dǎo)向器與張力調(diào)節(jié)器，用于微絲在加工區(qū)的平穩(wěn)運行；

所述微進給系統(tǒng)采用楔塊機構(gòu)減速傳動，設(shè)有滑軌、工件載臺、底座、微分計、上楔塊、下楔塊、螺桿支承座、固定法蘭盤和鎖緊彈簧；所述滑軌固定在底座，工件載臺由滑軌帶動滑動，微分計經(jīng)固定法蘭盤與上楔塊連接，并由鎖緊彈簧保證限制微分計的z軸平移的自由度；下楔塊固定在工件載臺上，上楔塊與下楔塊始終處于接觸狀態(tài)，且由鎖緊彈簧保證楔塊間接觸處于張緊狀態(tài)，實現(xiàn)楔塊運動的可進可退，避免爬行現(xiàn)象發(fā)生；

所述旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)利用同步帶柔性傳動，采用軸向與徑向輔助固定的方式，設(shè)有調(diào)速電機、同步帶輪組、深溝球軸承、平面推力軸承、擋圈、銅柱和中心軸；所述調(diào)速電機固定在工件載臺上，電機軸通過同步帶輪組給予中心軸傳輸旋轉(zhuǎn)運動；工件載臺上設(shè)有兩個軸承孔，用于安放兩個深溝球軸承，并與銅柱支承的擋圈所固定的深溝球軸承共同作用，保證中心軸旋轉(zhuǎn)的徑向精度；所述擋圈上還設(shè)有一組平面推力軸承，并用利用銅柱鎖緊，保證中心軸旋轉(zhuǎn)的軸向精度；所述設(shè)計目的是保證中心軸的最小旋轉(zhuǎn)誤差；

所述裝夾密封系統(tǒng)采用外圓定位的方式定位裝夾工件并利用密封與引流的方式，設(shè)有螺旋夾緊蓋、拋光液儲箱、水嘴、導(dǎo)流管和密封油氈；所述螺旋夾緊蓋設(shè)計有一個大角度斜面，通過螺旋副固定在中心軸上，斜面用于工件外圓的定位，保證了其定位的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性；所述拋光液儲箱用于儲存拋光液，通過所述水嘴與導(dǎo)流管經(jīng)過沉重板設(shè)有的溝槽流出工作區(qū)，并設(shè)有密封油氈將拋光液與中心軸隔離，防止了拋光液對工作區(qū)內(nèi)傳動部件的磨損。

所述一種微絲研拋微孔內(nèi)表面的方法，提出了一種去除工件材料的方法，即工件旋轉(zhuǎn)運動與微絲的軸向往復(fù)運動組合為復(fù)合運動的方式。

所述微絲研拋微孔內(nèi)表面的方法包括以下步驟：

1)打孔：采用激光在目標(biāo)工件上打孔定位；

2)裝夾：將目標(biāo)工件，固定在所述微絲研拋微孔內(nèi)表面的裝置上，微絲研拋微孔內(nèi)表面的裝置通過專用夾具固定在切割機的工作臺上；

3)粗定位：利用線切割機的十字滑臺，將目標(biāo)工件盡可能移至導(dǎo)絲嘴的正下方；

4)穿絲：將微絲穿過微孔，并繞回卷絲筒形成閉環(huán)，絲線暫時不必張緊；

5)精定位：逐步增加絲線的張緊度并不斷修正微孔位置，直到微絲與微孔無接觸且微絲處于繃緊狀態(tài)；

6)對刀：開機(卷絲筒)，卷絲筒牽引微絲做高速軸向進給運動；利用所述微絲研拋微孔內(nèi)表面的裝置上的微進給系統(tǒng)，推動微孔微動，并利用放大鏡觀察對刀的情況；

7)加工：開機(微孔旋轉(zhuǎn))，目標(biāo)工件做旋轉(zhuǎn)運動，微絲高速進給對微孔實現(xiàn)研拋加工；

8)注液：加注拋光液，有助于提高研拋的效率與質(zhì)量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點：

(1)所述方法創(chuàng)新性地利用目標(biāo)工件的旋轉(zhuǎn)運動與軸向微絲的往復(fù)進給運動，形成去除材料的復(fù)合運動。

(2)所述方法基于線切割機的走絲結(jié)構(gòu)運行，節(jié)約成本，提高效率。

(3)所述方法的微絲始終保證與微孔內(nèi)表面平行，保證了研拋的精確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述微絲研拋微孔內(nèi)表面的裝置的示意圖。

圖2為本發(fā)明所述微絲研拋微孔內(nèi)表面的裝置的走絲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明所述微絲研拋微孔內(nèi)表面的裝置的微進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)&裝夾密封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例中的加工工件。

圖6為本發(fā)明所述微絲研拋微孔內(nèi)表面的裝置軸端剖面圖。

在圖1～6中，各主要部件的標(biāo)記：卷絲筒1、卷絲電機2、變頻器3、導(dǎo)輪4、導(dǎo)輪架5、藍寶石v型導(dǎo)向器6、張力調(diào)節(jié)器7、滑軌8、工件載臺9、底座10、微分計11、上楔塊12、下楔塊13、螺桿支承座14、固定法蘭盤15、鎖緊彈簧16、調(diào)速電機17、同步帶輪組18、深溝球軸承19、平面推力軸承20、擋圈21、銅柱22、中心軸23、螺旋夾緊蓋24、拋光液儲箱25、水嘴26、導(dǎo)流管27、密封油氈28。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

參見圖1～6，所述工件a是一個直徑4mm，高度1mm的硬質(zhì)合金圓筒，且有一個直徑2.5mm，高度0.7mm的凸臺。

本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種微孔內(nèi)表面研拋方法及裝置，所述方法涉及采用微絲進行內(nèi)孔研拋微孔內(nèi)表面并達到其表面質(zhì)量要求的方法及裝置，該方法通過目標(biāo)工件的旋轉(zhuǎn)運動與微絲的軸向往復(fù)進給形成的復(fù)合運動而提供微孔研拋所需的材料去除動作，達到對微孔內(nèi)表面研拋的目的。

所述微孔研拋加工的方法涉及打孔、裝夾、粗定位、穿絲、精定位、對刀、加工、注液等步驟，具體如下：

①打孔：采用激光在實施例工件上定位一個微孔200μm。采用激光可以精確定位孔但可能存在內(nèi)表面不光滑、錐度等問題，需要進一步對其內(nèi)表面進行精密研拋修正。

②裝夾：將目標(biāo)工件固定在裝置載臺上，裝置通過專用夾具固定在切割機的工作臺上。

③粗定位：利用線切割機上的十字滑臺，將目標(biāo)工件盡可能移至導(dǎo)絲嘴的正下方。

④穿絲：將微絲穿過微孔，并繞回卷絲筒上形成閉環(huán)，絲線暫時不必張緊。

⑤精定位：逐步增加絲線的張緊程度，并利用十字滑臺不斷地修正位置，直到微絲與微孔無接觸且微絲達處于繃緊狀態(tài)。

⑥對刀：開機(卷絲筒1400rpm)，卷絲筒牽引微絲做高速軸向進給運動。利用裝置上的微進給系統(tǒng)，推動微孔微動，利用放大鏡觀察對刀的情況。

⑦加工：開機(工件旋轉(zhuǎn)600rpm)，目標(biāo)工件做旋轉(zhuǎn)運動，微絲高速進給對微孔實現(xiàn)研拋。

⑧注液：在加工的階段加注拋光液，有利于提高研拋的效率與質(zhì)量。

所述方法設(shè)計裝置包括走絲系統(tǒng)、微進給系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、裝夾密封系統(tǒng)。

所述走絲系統(tǒng)b基于切割機的卷絲運動，設(shè)有卷絲筒1、卷絲電機2、變頻器3、導(dǎo)輪4、導(dǎo)輪架5、藍寶石v型導(dǎo)向器6、張力調(diào)節(jié)器7。所述卷絲電機1帶動卷絲筒2做旋轉(zhuǎn)運動，實施例中的220v單相電通過變頻器3接入三相380v的卷絲電機2中，卷絲筒2纏繞微絲，微絲經(jīng)過導(dǎo)輪4、導(dǎo)論架5、藍寶石導(dǎo)向器6形成一個運動閉環(huán)，卷絲電機1通過變頻器3變速，提供卷絲筒2不同的轉(zhuǎn)速(0～1400rpm)，達到微絲高速往復(fù)進給運動的目的。在滿足一定速度的范圍內(nèi)選擇微絲直徑，實施例中選擇了不等徑的微絲進行試驗。藍寶石v型導(dǎo)向器6保證了微絲在加工區(qū)的平穩(wěn)運行，張力調(diào)節(jié)器7設(shè)有張緊重錘、張緊輪、與滑塊，在張緊重錘的重力作用下，始終保持微絲處于繃緊狀態(tài)。

所述微進給系統(tǒng)采用楔塊機構(gòu)減速傳動，設(shè)有滑軌8、工件載臺9、底座10、微分計11、上楔塊12、下楔塊13、螺桿支承座14、固定法蘭盤15、鎖緊彈簧16。所述滑軌8固定在底座10，工件載臺9由滑軌8帶動滑動，微分計11經(jīng)固定法蘭盤15與上楔塊12在z軸方向固定，并由鎖緊彈簧16保證限制微分計11的z軸平移的自由度而不限制z軸旋轉(zhuǎn)的自由度。下楔塊13固定在工件載臺9上，上楔塊12與下楔塊13始終處于接觸狀態(tài)，且楔塊角度為5°，減速比約為1︰10。鎖緊彈簧16保證楔塊間接觸處于張緊狀態(tài)，實現(xiàn)楔塊運動的可進可退，避免爬行現(xiàn)象發(fā)生。

所述旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)利用同步帶柔性傳動，采用了軸向與徑向輔助固定的方式，設(shè)有調(diào)速電機17、同步帶輪組18、深溝球軸承19、平面推力軸承20、擋圈21、銅柱22、中心軸23。所述調(diào)速電機17(0～600rpm)固定在工件載臺9上，電機軸通過同步帶輪組18給予中心軸23傳輸旋轉(zhuǎn)運動。工件載臺9上設(shè)有兩個軸承孔，用于安放兩個深溝球軸承19，并與銅柱22支承的擋圈21所固定的深溝球軸承19共同作用，保證中心軸23旋轉(zhuǎn)的徑向精度。所述擋圈21上還設(shè)有一組平面推力軸承20，并用利用銅柱22鎖緊，保證中心軸23旋轉(zhuǎn)的軸向精度。所述裝夾密封系統(tǒng)采用外圓定位的方式定位裝夾工件并利用密封與引流的方式，設(shè)有螺旋夾緊蓋24、拋光液儲箱25、水嘴26、導(dǎo)流管27、密封油氈28。所述螺旋夾緊蓋24設(shè)計有一個大角度斜面，通過螺旋副固定在中心軸23上，在本發(fā)明的實施例中，大角度斜面用于實施例的外圓定位，保證了其定位的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。所述拋光液儲箱25用于儲存拋光液，通過所述水嘴26與導(dǎo)流管27經(jīng)過工件載臺9設(shè)有的溝槽流出工作區(qū)，并設(shè)有密封油氈28將拋光液與中心軸23隔離，防止了拋光液對工作區(qū)內(nèi)傳動部件的磨損。