專利名稱：?jiǎn)蜗蚰チ狭骷庸さ闹谱鞣椒?br> 技術(shù)
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及非傳統(tǒng)的機(jī)械工具和機(jī)械加工領(lǐng)域，它將含有分散的磨料的粘彈性介質(zhì)擠壓通過工件的表面，特別是孔、流道和其它內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面。這種技術(shù)已被廣泛使用，例如將內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管、氣缸蓋和孔磨光，以降低流動(dòng)阻力和保持工作液體向各氣缸的平衡流動(dòng)。涉及的案子本發(fā)明涉及美國(guó)專利5,070,652號(hào)公開的和要求保護(hù)的內(nèi)容。現(xiàn)有技術(shù)磨料流加工是一種非傳統(tǒng)的加工工藝，它將摻有磨料粒子的粘彈性介質(zhì)擠壓通過或經(jīng)過一工件表面，以便使磨料對(duì)該表面加工。在磨料流加工中，磨料的作用可被認(rèn)為類似于切削、銼削、磨削、研磨、拋光或搪磨加工，其中，被擠壓的粘彈性磨料介質(zhì)象個(gè)“塞子”一樣通過或經(jīng)過工件。當(dāng)該塞子在壓力下被擠壓通過狹窄的通道時(shí)，它成了一個(gè)可按工件表面自行成形的物體，從而對(duì)工件選定的表面進(jìn)行加工。
雖然磨料流加工有點(diǎn)類似于其它的研磨技術(shù)，這種技術(shù)利用流體作介質(zhì)以攜帶呈分散狀態(tài)的磨料粒子，并進(jìn)行類似的研磨加工(諸如流體動(dòng)力加工)，但存在著顯著的不同。在使用流體(即液體或氣體)的應(yīng)用中，必須有非常高的速度，這不僅是為了使粒子保持分散狀態(tài)，還因?yàn)樵谶@種加工中，粒子相對(duì)被研磨表面的高速碰撞是主要的作用力。然而，所有這些流體動(dòng)力加工受到流體動(dòng)力學(xué)定律的限制，因此，不能均衡地加工復(fù)雜的表面。
然而，在本發(fā)明中，如同在其它的磨料流加工中那樣，粘彈性的磨料介質(zhì)是一種在相當(dāng)大的壓力作用下、但以相當(dāng)?shù)偷乃俣缺粩D壓通過限定通道的半固態(tài)的、非牛頓的流體。半固態(tài)的粘彈性介質(zhì)不僅使磨料粒子保持均勻的分散狀態(tài)，并且在半固態(tài)的、粘彈性的介質(zhì)和粒子被擠壓通過或經(jīng)過工件時(shí)，它還進(jìn)一步對(duì)受到剪切力作用的磨料粒子提供相對(duì)牢固的支撐，以使粒子牢靠地抵壓在通道表面。因此，當(dāng)粒子被迫沿著被研磨的壁表面移動(dòng)時(shí)，不再是以高速碰撞被研磨的通道表面，而是以(比懸浮在流體載體里的高速粒子)更高得多的作用力緩慢而有效地對(duì)工件表面加工。然而，與大多數(shù)利用固體支承使磨料粒子緊貼著工件的傳統(tǒng)研磨技術(shù)不同，支承磨料粒子的介質(zhì)是粘彈性的，因此作為一種支撐材料，它能適應(yīng)通道或通道轉(zhuǎn)彎和改變形狀時(shí)的轉(zhuǎn)角和變形的橫截面形狀。
一般用來進(jìn)行磨料流加工的、現(xiàn)有技術(shù)中的裝置包括一個(gè)具有兩個(gè)相對(duì)的擠壓室、而工件可插入它們之間的結(jié)構(gòu)。擠壓室是進(jìn)行擠壓的、變?nèi)莸?、可膨脹的室，它具有機(jī)械驅(qū)動(dòng)的活塞，該活塞能從室內(nèi)將進(jìn)行研磨的介質(zhì)擠壓通過工件的通道，然后進(jìn)入另一個(gè)擠壓室。在工件和兩個(gè)擠壓室之間必須固定一個(gè)或兩個(gè)可拆卸的、使工件固定在擠壓室上和使工件通道與擠壓室密封連接的工件夾具。工件夾具必須被設(shè)計(jì)成可牢牢地固定工件，以使待加工的工件表面暴露在兩個(gè)擠壓室之間的通道內(nèi)，從而允許磨料介質(zhì)被擠入和擠出工件，且不會(huì)有任何泄漏。如果待研磨的表面是一個(gè)通過工件的孔，夾具必須能使孔的兩端各與一擠壓室密封連接，從而使孔本身成為在一個(gè)擠壓室和另一個(gè)擠壓室之間的密封通道。另一方面，如果待研磨的工件表面是一個(gè)外表面，夾具一般就較復(fù)雜，并必須被設(shè)計(jì)成由工件和夾具一起形成基本的限定通道，從而使待研磨的表面成為通道的一部分，這樣在介質(zhì)被擠壓通過通道時(shí)將至少研磨該表面。
一些進(jìn)行磨料流加工的早期技術(shù)采用單向加工方法，它利用一個(gè)擠壓室，磨料介質(zhì)從該擠壓室被擠壓通過一進(jìn)口夾具和工件通道，然后在其離開工件時(shí)允許其落到加工臺(tái)上或落入一容器內(nèi)。每過一段時(shí)間，必須將收集的磨料介質(zhì)重新裝入擠壓室。由于將介質(zhì)送回到擠壓室需要額外的精力和時(shí)間，因此這種單向?qū)⒛チ辖橘|(zhì)來回?cái)D壓通過一個(gè)或幾個(gè)工件(如上所述)的技術(shù)消除了利用人工重新裝載擠壓室的需要，并顯著地縮短整個(gè)加工時(shí)間。
當(dāng)加工循環(huán)開始時(shí)，將摻有磨料粒子的、由半固態(tài)的、可流動(dòng)的、粘彈性材料組成的擠壓介質(zhì)裝入一個(gè)擠壓室，而另一個(gè)擠壓室是空的或近乎空的。加工進(jìn)行時(shí)，利用液壓的或機(jī)械的方法，將磨料介質(zhì)從充填的室、經(jīng)約束通道擠壓通過待研磨的工件表面而進(jìn)入空的室，從而如希望的那樣對(duì)表面進(jìn)行加工。一般來說，被擠壓的介質(zhì)然后在兩個(gè)擠壓室之間被來回雙向擠壓，直至達(dá)到所需要的研磨程度為止。利用約束器或芯桿引導(dǎo)磨料介質(zhì)沿待研磨的表面流動(dòng)可對(duì)埋頭孔、凹陷區(qū)、甚至封閉的內(nèi)腔進(jìn)行研磨。關(guān)于采用磨料流加工的基本的現(xiàn)有技術(shù)的更詳細(xì)說明可見美國(guó)專利3,521,412號(hào)(麥卡蒂)；3,634,973號(hào)(麥卡蒂)；3,802,128號(hào)(小邁尼爾)；以及3,819,343號(hào)(羅茲)。現(xiàn)有技術(shù)存在的問題雖然現(xiàn)有技術(shù)是非常有效的，但相對(duì)于某些工件特征來說它們的確存在著局限性。所述的美國(guó)專利5,070,652號(hào)是最接近本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，它存在著已被本發(fā)明克服的局限性。例如，某些工件具有復(fù)雜的幾何形狀，這將使設(shè)計(jì)或應(yīng)用夾具、以有效地密封在待加工的通道上的開口變得困難。作為這種工件的例子，有些內(nèi)燃機(jī)(其每個(gè)氣缸上有多個(gè)進(jìn)氣和/或出氣閥)上的較先進(jìn)的氣缸蓋對(duì)于在孔的歧管一側(cè)還是活塞缸一側(cè)進(jìn)行固定都是很困難的。對(duì)于利用磨料流加工來拋光在這種氣缸蓋里的進(jìn)氣口或出氣口來說，將夾具固定在孔的歧管一側(cè)是相對(duì)容易的，因?yàn)榭椎耐鈧?cè)開口通常位于一平表面上，而進(jìn)氣或出氣岐管最后將固定在該表面上。而孔的另一端要密封連接一夾具卻是非常不容易，因?yàn)榭椎拈_口一般與圓蓋形或半球形氣缸蓋內(nèi)的復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)靠得很近，由于圓蓋形的氣缸蓋還包含著一個(gè)火花塞開口，從而使該氣缸蓋的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步復(fù)雜化。雖然也可設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)膴A具，但制造成本相當(dāng)昂貴，而且如果要獲得足以防止介質(zhì)流入諸如出氣口和火花塞開口等區(qū)域的密封，那么將氣缸蓋工件妥善地安裝在這種夾具上可能是非常耗時(shí)的。此外，由于通道是呈錐形的，因此在大多數(shù)情況下反向流動(dòng)經(jīng)過這類進(jìn)口的加工不是很理想的。
這種技術(shù)的另一個(gè)顯著缺點(diǎn)在于，常常需要靠活塞式擠壓室的一次充填量來完成對(duì)工件的加工(對(duì)于復(fù)雜的零件來說，這將需要特別大的擠壓室和介質(zhì)量)，或必須在加工循環(huán)之間卸下、然后再裝上夾具(這將需要額外的工作量，耽誤時(shí)間并增加了發(fā)生錯(cuò)誤的可能性)。
在我們先前的美國(guó)專利5,070,652號(hào)里，單向流動(dòng)是通過將介質(zhì)收集在處于“備用”狀態(tài)的一擠壓介質(zhì)室、而利用在“工作”狀態(tài)的另一配對(duì)的擠壓介質(zhì)室進(jìn)行加工而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)在工作狀態(tài)的擠壓介質(zhì)室里的工作介質(zhì)被排出的時(shí)候，處于備用狀態(tài)的擠壓介質(zhì)室將被重新充填，這時(shí)，兩個(gè)配對(duì)的擠壓介質(zhì)室的作用互相交換。
加工時(shí)，兩個(gè)擠壓介質(zhì)室在連續(xù)的循環(huán)中可在兩種狀態(tài)之間變換，直至完成工件的加工。然后取下工件，安裝另一個(gè)工件，并重新開始加工。
這種技術(shù)需要兩個(gè)擠壓室，以及與它們相關(guān)的液壓驅(qū)動(dòng)的活塞，而在加工循環(huán)的任何時(shí)候只有一個(gè)在進(jìn)行有效的加工，這意味著存在額外的裝備費(fèi)用，而這在許多情況下是不能接受的。
本發(fā)明的目的本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種簡(jiǎn)單的、低成本的、可進(jìn)行單向磨料流加工的裝置，它可對(duì)工件內(nèi)形成的內(nèi)孔、流道和類似結(jié)構(gòu)進(jìn)行磨削、去毛刺、切圓角和拋光。
本發(fā)明的另一目的是提供一種既快速又容易的單向磨料流加工。
本發(fā)明提供的這些和其它的目的通過下面說明書的描述將變得更清楚。
發(fā)明的簡(jiǎn)要介紹提供一種磨料流加工和拋光裝置，它具有一液壓驅(qū)動(dòng)的、往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞和一擠壓介質(zhì)室，該擠壓介質(zhì)室能接受呈粘彈性的磨料分散體，并將其單向擠壓通過具有內(nèi)部通道的工件的內(nèi)表面，從而對(duì)所述表面進(jìn)行研磨加工。
一夾具引導(dǎo)粘彈性的磨料介質(zhì)從所述擠壓室進(jìn)入工件內(nèi)部通道的進(jìn)口，并安裝一收集器，以便當(dāng)粘彈性磨料分散體從內(nèi)部通道的出口擠出并落入該收集器時(shí)利用重力作用收集該磨料。
擠壓室設(shè)一進(jìn)口，以便接受在重力作用下從收集器流入擠壓介質(zhì)室的粘彈性磨料分散體。
液壓驅(qū)動(dòng)的活塞間歇地從在所述擠壓介質(zhì)室的擠壓位置退回，以打開擠壓介質(zhì)室進(jìn)口，并使在重力作用下返流的所述粘彈性磨料分散體通過打開的進(jìn)口進(jìn)入所述擠壓介質(zhì)室。在活塞退回時(shí)在擠壓介質(zhì)室里形成的低壓將有助于介質(zhì)的重力流進(jìn)入該室并加速充填過程。
當(dāng)擠壓介質(zhì)室充填工作介質(zhì)時(shí)，活塞向前移動(dòng)并與擠壓介質(zhì)室接合，密封在室內(nèi)的介質(zhì)，并準(zhǔn)備另一個(gè)擠壓循環(huán)。以一種連續(xù)的、循環(huán)的方式重新開始操作，直至完成對(duì)工件的加工，然后換上另一個(gè)工件，開始新的循環(huán)。
這種加工可利用一個(gè)或幾個(gè)擠壓介質(zhì)室進(jìn)行。當(dāng)必須實(shí)施短的生產(chǎn)過程時(shí)，可考慮使用單個(gè)擠壓介質(zhì)室，以降低裝置成本。有時(shí)，也可使用兩個(gè)或更多的擠壓介質(zhì)室。其中一個(gè)擠壓介質(zhì)室接受工作介質(zhì)流，而另一個(gè)擠壓介質(zhì)室進(jìn)行加工，從而不需要從工件上或從磨料介質(zhì)的加工流上卸下夾具。


圖1是本發(fā)明的裝置的剖視示意圖；圖2是圖1中的實(shí)施例在不同運(yùn)轉(zhuǎn)階段的剖視示意圖；圖3是本發(fā)明裝置的另一實(shí)施例的剖視示意圖；圖4是圖3中的實(shí)施例在不同運(yùn)轉(zhuǎn)階段的剖視示意圖。詳細(xì)說明單向磨料流加工、研磨和拋光的工作性能在很大范圍內(nèi)是非常理想的，特別是在那些因被加工零件的復(fù)雜性或介質(zhì)必須通過的開口的形狀而使來回?cái)D壓介質(zhì)所需的夾具做不出來的場(chǎng)合。在另外一些場(chǎng)合，雙向、來回?cái)D壓可能太費(fèi)錢，諸如在較短的生產(chǎn)過程中。在有些情形下，所需要的設(shè)備可能太昂貴和復(fù)雜。
早先，我們已經(jīng)提供了有效和實(shí)際可行的單向磨料流加工技術(shù)，它公布于第5,070,652號(hào)美國(guó)專利。然而，仍需要簡(jiǎn)化設(shè)備和操作。
在本發(fā)明里，我們提供了一種簡(jiǎn)單的、低成本的、且同樣可靠和方便的系統(tǒng)，它只需極少的調(diào)整工具和夾具，就能進(jìn)行單向磨料流加工、研磨和拋光。該系統(tǒng)使用至少一個(gè)由活塞驅(qū)動(dòng)的擠壓室，或液壓驅(qū)動(dòng)擠壓介質(zhì)室及類似的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在該擠壓室脫機(jī)時(shí)，利用磨料介質(zhì)的重力流動(dòng)再裝滿該室。
這種簡(jiǎn)化是可實(shí)現(xiàn)的，即利用加工過程中使用的、被擠壓的磨料介質(zhì)的重力作用來重新給料。磨料從工件的出口落入一料斗，在那里有控制地和間歇地通過擠壓介質(zhì)室進(jìn)口而進(jìn)入擠壓室。這種重新給料是通過操縱驅(qū)動(dòng)活塞進(jìn)行控制的，該活塞周期性地從所述擠壓介質(zhì)室里的擠壓位置退回到退回位置，以便打開所述擠壓介質(zhì)室進(jìn)口，讓粘彈性的磨料分散體在重力作用下返流到所述擠壓介質(zhì)室。
擠壓介質(zhì)室進(jìn)口直接與料斗的內(nèi)腔連通，磨料介質(zhì)匯集在料斗里，而該進(jìn)口一般由活塞所封閉。當(dāng)活塞退回時(shí)，該進(jìn)口與擠壓室內(nèi)腔連通，從而允許介質(zhì)流入并充填該室，以備加工作業(yè)重新開始。
在較佳的實(shí)施例里，擠壓室是一垂直取向的擠壓介質(zhì)室，它具有若干環(huán)形排列的、通過擠壓介質(zhì)室側(cè)壁上端的進(jìn)口，和一在擠壓介質(zhì)室底部的出口。在該較佳的實(shí)施例里，活塞被從上向下驅(qū)動(dòng)。
在該較佳實(shí)施例的一個(gè)變型中，也可以使擠壓介質(zhì)室頂部敞開，并提供一通過活塞面的進(jìn)口。該進(jìn)口需要一種隔離閥裝置以關(guān)閉該進(jìn)口。
如果愿意，垂直設(shè)置的活塞可被從下向上驅(qū)動(dòng)，且出口和進(jìn)口均位于頂部。這種裝置要求在活塞后退時(shí)打開關(guān)閉著進(jìn)口的閥以便進(jìn)行重新給料的流動(dòng)，這種閥可以是滑閥、單向閥或類似的閥。
可與上述較佳實(shí)施例相匹敵的是一種水平安裝和驅(qū)動(dòng)的圓筒形擠壓室，而料斗與設(shè)置在擠壓室壁的上表面上的進(jìn)口連通。該進(jìn)口最好在活塞退回到擠壓介質(zhì)室的頭部打開。其出口設(shè)在擠壓介質(zhì)室遠(yuǎn)離進(jìn)口的另一端上。
用于本發(fā)明的、被推薦的粘彈性介質(zhì)的特征是具有非牛頓的流動(dòng)性能。當(dāng)在擠壓和磨料流加工過程中處于剪切狀態(tài)時(shí)，這些材料就象塞子流動(dòng)通過通道，在施加剪切時(shí)呈現(xiàn)出顯著增加的粘滯性。當(dāng)施加的剪切撤消時(shí)，該材料在松弛情況下呈現(xiàn)出較低的粘滯性和較多的流動(dòng)性能。特別是，在重力作用下它能容易地流動(dòng)，這樣，聚集在料斗底部的材料在活塞從擠壓室退回而打開進(jìn)口時(shí)可容易地流入和充填該擠壓室。退回活塞還會(huì)對(duì)擠壓室抽真空，這樣，當(dāng)進(jìn)口打開時(shí)將把介質(zhì)吸入擠壓室里。一旦擠壓室填滿介質(zhì)，活塞就會(huì)向前進(jìn)入擠壓室，關(guān)閉進(jìn)口，將介質(zhì)封閉在擠壓室里，然后，系統(tǒng)準(zhǔn)備下一個(gè)擠壓循環(huán)，而這是通過進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)活塞向前進(jìn)入擠壓室進(jìn)行的。
用于本發(fā)明的較佳的介質(zhì)是聚硼硅氧烷，它可被增塑，通常利用硅液，以達(dá)到適當(dāng)?shù)牡图羟姓承?。在該介質(zhì)中添加適當(dāng)量的磨料，而對(duì)磨料的選擇涉及到工件的材料和在工件上進(jìn)行的加工，其一般的類型在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)說明?？梢允褂玫哪チ习ü枋趸X，碳硅砂，金剛砂，碳化鎢，碳化硅，金剛石，胡桃殼等。
參看圖1和1a，它們描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，它被用來研磨和拋光內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋的進(jìn)氣口。如圖1和2所示，本裝置包括一擠壓室10，它能夠依序處理一系列工件，例如內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋。
圖1和2描述了本系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，其中擠壓室10置于工件40之下，而該工件40可方便地安裝在一夾緊臺(tái)(未畫出)上。
參看圖1，該圖描述了第一步加工工序，工件40(在本案中是一氣缸蓋)被固定不動(dòng)，這樣，夾具24可使進(jìn)口與在待研磨的工件內(nèi)的通道對(duì)齊并連通。待研磨工件通道28的出口一側(cè)位于料斗30的上方，這樣，離開通道28的磨料介質(zhì)將落入料斗內(nèi)并被收集和重新導(dǎo)入擠壓室10。在這個(gè)具體應(yīng)用中，被加工的通道一般是氣缸蓋的進(jìn)氣口。因此，將氣缸蓋(工件40)的進(jìn)氣岐管一側(cè)牢牢地固定在夾具24上是較為可取的。
為了開始第一步加工工序，如圖1所示，擠壓室10含有要被擠壓通過工件的磨料介質(zhì)。然后啟動(dòng)擠壓室，使由一液壓缸或類似裝置驅(qū)動(dòng)的活塞42向下移動(dòng)，擠壓在擠壓室10里的磨料介質(zhì)，使其通過由排出口11限定的通道，通過管道26，到達(dá)夾具24和工件通道41，從而使磨料介質(zhì)如所希望的那樣研磨工件40的通道41的內(nèi)表面。當(dāng)磨料介質(zhì)離開工件40時(shí)，磨料介質(zhì)落入料斗30，而重力將使其匯聚并靠近擠壓室10的進(jìn)口16。
在某些地方，通常當(dāng)工件40已被加工到所需程度時(shí)，或當(dāng)擠壓室10已將所有充填的磨料介質(zhì)擠出時(shí)。第一步加工工序即告完成。而在本發(fā)明中，不需要將裝置設(shè)計(jì)成具有足夠大的擠壓室容積，以致在每一個(gè)加工循環(huán)中就完成在各工件上的研磨工作。與現(xiàn)有技術(shù)不同，即不再苛求在活塞42每完成一個(gè)擠壓沖程時(shí)，就要被加工的工件加工完畢并卸下，再換上一個(gè)新的未加工的工件。這是因?yàn)榭梢圆捎枚啻窝h(huán)，從而又不必在操作中對(duì)所用的夾緊裝置和調(diào)整裝置作任何改變。多次循環(huán)允許有效地使用較小的裝置，從而節(jié)省可觀的費(fèi)用。
當(dāng)加工工序的第一步完成時(shí)，這可以是工件所需要的加工已完成，或活塞42到達(dá)排出沖程的盡頭，便開始向擠壓室重新充填磨料介質(zhì)的第二步。如圖2所示，活塞42退回到某一位置，以打開位于料斗40底部?jī)?nèi)的、通過室10的壁的充填口16。在重力和活塞退回產(chǎn)生的真空作用下，使磨料介質(zhì)流動(dòng)通過進(jìn)口16，直到擠壓介質(zhì)室被完全填滿為止。
如圖2所示，擠壓室10設(shè)有一排環(huán)狀進(jìn)口16，它們環(huán)繞擠壓介質(zhì)室的圓周排列，并通過擠壓介質(zhì)室的壁。當(dāng)活塞42向上退回到圖1所示的位置時(shí)，進(jìn)口16向料斗30的內(nèi)腔敞開，從而提供聚集在料斗里的、靠近該進(jìn)口處的介質(zhì)。
一當(dāng)室10填滿時(shí)，活塞42向下移動(dòng)到將進(jìn)口1 6封閉的位置，然后已充填的擠壓介質(zhì)室10便準(zhǔn)備好開始另一循環(huán)。
接著，準(zhǔn)備好重復(fù)第一步，或者加工另一個(gè)新的工件，或者如果需要的話對(duì)同一工件繼續(xù)進(jìn)行另一次加工循環(huán)。
很顯然，本裝置提供磨料介質(zhì)單向流動(dòng)通過工件的內(nèi)部通道。
從上面的介紹可看到，在充填的磨料介質(zhì)必須流入的擠壓室10上，進(jìn)口16的設(shè)置必須使該進(jìn)口可接受料斗30內(nèi)的磨料介質(zhì)。因此，該進(jìn)口必須與料斗30的內(nèi)腔連通，并從實(shí)用出發(fā)，通過擠壓室的進(jìn)口應(yīng)位于擠壓室的上部，從而可較方便地接受磨料介質(zhì)流，以充填室10。
本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員將看到，也可以使用帶有一個(gè)敞開的頂部的擠壓室，并帶有通過活塞42的進(jìn)口，而在該進(jìn)口處設(shè)一諸如滑閥之類的打開和關(guān)閉機(jī)構(gòu)，從而不再需要通過擠壓介質(zhì)室壁的進(jìn)口。
同樣地，開設(shè)于工件上的、磨料介質(zhì)必須由此離開的出口應(yīng)面向下，或至少是橫向的，這樣，可控制磨料介質(zhì)的落下，并讓其落入接受室或料斗裝置里，而不致聚集在工件上。在磨料介質(zhì)被擠壓通過的進(jìn)口和磨料介質(zhì)必須由此掉落的工件出口之間，磨料介質(zhì)必須通過的通道可是由工件設(shè)計(jì)時(shí)決定的任何形狀和方向。
很顯然，倘若磨料介質(zhì)通過面向上的開口離開工件，將其導(dǎo)入適當(dāng)?shù)臄D壓室將是較困難的。然而，如果確實(shí)需要，也可允許面向上的出口，但需提供適當(dāng)?shù)钠琳?、引?dǎo)裝置，或者甚至是單獨(dú)的出口夾具，以便將離開的磨料介質(zhì)導(dǎo)入一個(gè)可掉入接受該介質(zhì)的擠壓室的地方。
利用一可傾斜的或可轉(zhuǎn)動(dòng)的工作臺(tái)將工件安裝在夾具上和料斗30上是一種非常方便的手段，但顯然也可利用其它的技術(shù)。例如，在有些應(yīng)用中，的確比較簡(jiǎn)單，只是有選擇地將工件固定在適當(dāng)?shù)臄D壓室的上方，且不需要任何可移動(dòng)的器具。在另外的實(shí)施例里，料斗裝置事實(shí)上可以是一個(gè)單獨(dú)的出口夾具，它將磨料介質(zhì)導(dǎo)入可讓其隨后流入接受該介質(zhì)的擠壓室的地方。
應(yīng)該明白，本發(fā)明的加工方法并不要求全部取消任何出口固定。雖然本發(fā)明的大多數(shù)應(yīng)用可在沒有任何出口的情況下進(jìn)行，但應(yīng)該看到，在有些情況下，至少一個(gè)局部的出口夾具可能是必需的，特別是在如果出現(xiàn)在工件上表面的出口是不能避免的情況下。然而，即使在這種情況下，在工件和接受介質(zhì)的擠壓室之間的整套出口夾具也將不是必需的。按照本發(fā)明的實(shí)踐，只有能將離開的磨料介質(zhì)引導(dǎo)到一個(gè)隨后可使其落入接受該介質(zhì)的擠壓室的地方的、任何這種出口夾具才是有用的，而且也不要求往復(fù)流動(dòng)中夾具所必須的那種嚴(yán)格的密封。
雖然上述的裝置和加工方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有大量相同的特征，但也有顯著的差異，這些差異提供了值得稱道的優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)于具有至少一個(gè)表面、而該表面難以固定和密封連接一夾具的工件的加工來說。具體來說，允許在出口處離開工件的磨料介質(zhì)落下將免去對(duì)夾具和密封出口一側(cè)的需要。還應(yīng)該清楚地看到由于僅使用一個(gè)夾具，就可免去制造出口夾具而節(jié)省費(fèi)用，還因?yàn)槊馊グ惭b和密封出口夾具又可節(jié)省時(shí)間。而且這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于如上所述的、具有難以夾緊的表面的工件是非常有利的，還有，在加工不管夾緊其表面是容易的還是困難的工件時(shí)，能節(jié)省費(fèi)用和時(shí)間都是好的。除了上述優(yōu)點(diǎn)之外，使用如上所述的落下的磨料介質(zhì)，與使用完全封閉在內(nèi)的磨料介質(zhì)相比，將降低對(duì)能量的需要，因?yàn)樗辉傩枰媚芰亢蛣?dòng)力將磨料介質(zhì)從工件擠壓到回收該介質(zhì)的擠壓室去。此外，磨料介質(zhì)離開工件后將不再受磨擦力作用，這必將降低磨料顆粒的磨損程度；還有，不受約束的磨料介質(zhì)暴露在外界空氣中，將在其重新壓縮和重新擠出前的這段時(shí)間里得到很好的冷卻，這將進(jìn)一步提高介質(zhì)的使用壽命，甚至不再需要現(xiàn)有技術(shù)中的磨料流加工裝置有時(shí)必需的介質(zhì)外部冷卻裝置。
與我們先前的5,070,652號(hào)美國(guó)專利相比，我們獲得了巨大的簡(jiǎn)化和可靠性，并因省去了旋轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)而顯著地節(jié)省了設(shè)備費(fèi)用。意想不到的是，因?qū)⒖闪鲃?dòng)的介質(zhì)重新充填擠壓室所需要的時(shí)間延遲十分有限，并且當(dāng)單個(gè)循環(huán)足以完全加工好工件的內(nèi)部通道時(shí)，必將會(huì)發(fā)現(xiàn)，將工件取下并將另一工件安裝到位所需要的時(shí)間完全可以或基本上足以使介質(zhì)流入要填充的擠壓室，因此當(dāng)開始一個(gè)新的循環(huán)時(shí)將不再需要延時(shí)。
在圖3和4中，描述了擠壓室10的一種替換裝置，它具有進(jìn)口16，該進(jìn)口位于并通過水平放置的圓筒形室的上表面。該裝置的操作和功能與圖1所示的實(shí)施例相同。
上述介紹和具體的實(shí)施例是用來描述本發(fā)明，以使本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員可實(shí)施本發(fā)明，而不是用來限止其范圍。本發(fā)明的全部范圍由附后的權(quán)利要求書限定，該權(quán)利要求書陳述了本發(fā)明的具體界限。
權(quán)利要求
1.一種磨料流加工和拋光裝置，包括一液壓驅(qū)動(dòng)的、往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞和一擠壓介質(zhì)室，該擠壓介質(zhì)室可接受磨料的粘彈性分散體，并將其單向擠壓通過具有內(nèi)部通道的工件的內(nèi)部表面，以對(duì)所述表面進(jìn)行研磨加工，其特征在于，還包括(1)夾具裝置，其引導(dǎo)從所述液壓擠壓介質(zhì)室來的所述粘彈性磨料分散體流入所述內(nèi)部通道的至少一個(gè)進(jìn)口；(2)收集器，其利用重力作用收集從所述內(nèi)部通道的至少一個(gè)出口來的所述粘彈性磨料分散體；(3)一擠壓介質(zhì)室進(jìn)口，可控制地和間歇地打開，使來自所述收集器的所述粘彈性磨料分散體在重力作用下進(jìn)入所述液壓擠壓介質(zhì)室；(4)所述液壓驅(qū)動(dòng)的活塞能將所述擠壓介質(zhì)室里的所述粘彈性的磨料分散體擠壓通過所述內(nèi)部通道并落入所述收集器，且可間歇地從在所述擠壓介質(zhì)室里的擠壓位置退回到一退回位置以打開所述擠壓介質(zhì)室進(jìn)口，使所述粘彈性磨料分散體在重力作用下返流入所述擠壓介質(zhì)室，然后向前移動(dòng)而封閉所述擠壓介質(zhì)室進(jìn)口并將所述粘彈性磨料分散體密封在所述擠壓介質(zhì)室里。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述擠壓介質(zhì)室安裝在一垂直位置上，所述活塞從上向下驅(qū)動(dòng)，所述擠壓介質(zhì)室進(jìn)口是通過擠壓介質(zhì)室壁的至少一個(gè)開口，當(dāng)活塞在擠壓位置時(shí)該開口位于活塞上方，當(dāng)所述活塞退回到退回位置時(shí)該開口在活塞面的下面。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述擠壓介質(zhì)室安裝在一垂直位置上，所述活塞從上向下驅(qū)動(dòng)，而所述擠壓介質(zhì)室進(jìn)口是通過活塞面的至少一個(gè)裝有閥的開口。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述擠壓介質(zhì)室安裝在一垂直位置上，所述活塞從下向上驅(qū)動(dòng)，而所述擠壓介質(zhì)室進(jìn)口是通過擠壓介質(zhì)室上端的至少一個(gè)開口，該開口帶有一控制所述粘彈性介質(zhì)流入所述擠壓介質(zhì)室的閥，且當(dāng)所述活塞從擠壓位置退回到退回位置時(shí)所述閥被打開。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述擠壓介質(zhì)室安裝在一水平位置上，所述擠壓介質(zhì)室進(jìn)口是通過擠壓介質(zhì)室壁的至少一個(gè)開口，當(dāng)活塞處于擠壓位置時(shí)該開口位于活塞之外，當(dāng)所述活塞退回到退回位置時(shí)該開口在活塞面和擠壓介質(zhì)室內(nèi)腔之間。
全文摘要
一磨料流加工裝置包括一往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞(42)和一擠壓介質(zhì)室(10)，它能將其單向擠壓通過具有內(nèi)部通道(41)的工件(40)的內(nèi)部表面，從而對(duì)所述表面進(jìn)行研磨加工。夾具(24)引導(dǎo)從所述擠壓介質(zhì)室(10)來的粘彈性磨料分散體流入在工件(40)內(nèi)的內(nèi)部通道(41)的進(jìn)口，同時(shí)安裝一收集器(30)，利用重力收集從內(nèi)部通道的出口擠出并落入收集器的粘彈性磨料分散體。擠壓介質(zhì)室設(shè)有進(jìn)口(16)，以周期性地接受在重力作用下從收集器返流入擠壓介質(zhì)室(10)的粘彈性磨料分散體。
文檔編號(hào)B24B31/116GK1137768SQ94194546
公開日1996年12月11日 申請(qǐng)日期1994年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月22日
發(fā)明者勞倫斯J·羅茲, 托馬斯A·科胡特, 尼古拉斯P·諾克費(fèi)克, 丹尼W·揚(yáng)達(dá) 申請(qǐng)人:擠壓磨石有限公司