一種內表面微織構成形方法與流程

本發明涉及精密加工技術領域，尤其是涉及一種內表面微織構成形方法。

背景技術：

在一些精密設備上具有相對運動的表面加工出微織構，該微織構處可以存儲油脂、潤滑液等。在相對表面的滑動過程中，在滑動表面處形成具有潤滑的滑動薄膜，使得該精密設備之間具有良好的潤滑性能。其中，微織構為平整表面上設置的納米級或微米級的凹槽或凹坑。

在零件的表面上加工出微織構，不影響零件之間的精密配合，而且在零件的滑動表面處具有微織構，使得零件具有良好的潤滑效果，且降低摩擦力和零件的發熱量，降低磨損，延長使用壽命。

在零件的內表面加工微織構，如零件中配合用的孔壁表面或腔體的內表面上加工微織構。加工裝置需深入零件的內表面，從而對工件表面加工。然而，現有的在零件內表面加工微織構方法通常采用光刻加工、電解加工等，這些加工工藝復雜，成本高，而且加工位置調節不方便，加工精度低，加工的微織構效果差。因此，需要進行改進。

技術實現要素：

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種內表面微織構成形方法。它具有加工效率高，可在型腔面上加工微織構的特點。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種內表面微織構成形方法，用于在工件的內腔壁加工微織構，該方法包括以下步驟：

s101：將工件安裝至工作臺裝置上；

s102：定位裝置推動驅動裝置和加工裝置移動至一移動位置，使得加工裝置上凸出加工裝置表面的磨粒貼合在工件的內腔壁上；

s103：控制所述驅動裝置轉動以驅動所述加工裝置轉動，使所述磨粒磨削工件的內腔壁；

s104：循環執行步驟s102至s103直至工件加工完成。

進一步的，所述定位裝置包括旋轉機構、設于旋轉機構上的橫向移動機構和設于所述橫向移動機構上的縱向伸縮機構，所述驅動裝置和加工裝置設于所述縱向伸縮機構上，在s102中還包括以下步驟：

s201：所述旋轉機構帶動所述橫向移動機構和縱向伸縮機構轉動至一加工角度；

s202：所述縱向伸縮機構推動所述驅動裝置和加工裝置沿工件內腔的軸線方向移動；

s203：所述橫向移動機構帶動所述加工裝置向內腔壁方向移動，以使得所述加工裝置上的磨粒貼合在內腔壁上。

進一步的，所述定位裝置包括旋轉機構、設于旋轉機構上的橫向移動機構和設于所述橫向移動機構上的縱向伸縮機構，所述驅動裝置和加工裝置設于所述縱向伸縮機構上，所述磨粒磨削工件的內腔壁還包括以下步驟：

所述驅動裝置轉動以驅動所述加工裝置轉動，同時，縱向伸縮機構沿工件內腔的軸線方向往復移動，和/或旋轉機構旋轉；和/或工作臺裝置帶動工件運動。

進一步的，所述加工裝置包括加工盤和設于所述加工盤上的鑲塊，所述鑲塊上設有限位空間，所述磨粒設于所述限位空間內且至少部分凸出所述鑲塊。

進一步的，所述加工盤上設有與所述限位空間導通的潤滑通道，所述潤滑通道設有潤滑液。

進一步的，所述磨粒均勻環繞設于所述加工盤的外表面。

進一步的，所述磨粒采用微粒刀、圓形顆粒或表面具有不規則凸起顆粒中的一種。

進一步的，所述驅動裝置包括主驅動輪和與所述主驅動輪嚙合連接的從動輪，所述加工裝置設于所述從動輪上。

進一步的，所述驅動裝置還包括與所述主驅動輪連接的驅動單元，所述驅動單元設于所述定位裝置上。

進一步的，所述定位裝置上安裝有用于檢測所述加工裝置的移動位置及加工位置的檢測裝置。

采用上述結構后，本發明和現有技術相比所具有的優點是：

磨粒設于加工裝置的外表面，并隨著加工裝置的轉動加工工件的內腔壁以形成微織構，加工效率高。磨粒在加工工件時，自身在加工盤上轉動，使磨料磨損均勻，使用壽命長。定位裝置帶動加工裝置移動至一移動位置，使加工裝置處于工件的預設加工位置，定位精度高。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1是本發明的主視結構示意圖。

圖2是本發明中磨粒加工工件處的結構示意圖。

圖3是本發明中加工裝置的主視結構示意圖。

圖4是本發明中加工裝置的立體結構示意圖。

圖中：定位裝置10；旋轉機構11；橫向移動機構12；縱向伸縮機構13；驅動裝置20；主驅動輪21；從動輪22；加工裝置30；加工盤31；潤滑通道311；鑲塊32；限位空間321；支撐板33；檢測裝置40；機架50；導柱51；橫梁板52；工作臺裝置53；磨粒60；工件70。

具體實施方式

以下所述僅為本發明的較佳實施例，并不因此而限定本發明的保護范圍。

實施例，見圖1至圖4所示：一種內表面微織構成形方法，用于在工件70的內腔壁加工微織構。該方法通過對應的內表面微織構成形設備以實現，如圖1所示，該設備包括：定位裝置10、設于定位裝置10上的驅動裝置20、及設于驅動裝置20上的加工裝置30。該設備還包括機架50、安裝在機架50上的至少兩平行的導柱51及滑設或固設于導柱51上的橫梁板52，定位裝置10安裝在橫梁板52上。該方法包括以下步驟：

s101：將工件70安裝至工作臺裝置53上。

在機架50上設有工作臺裝置53，工件70放置在工作臺裝置53上，在一實施例中，工件70的內腔為圓孔，其軸線平行于豎直方向。工作臺裝置53包括沿水平方向移動的橫向移動組件和沿水平方向移動的縱向移動組件，橫向移動組件與縱向移動組件相互垂直，橫向移動組件與縱向移動組件用以帶動工件70在水平方向上移動。通過移動和調節橫向移動組件與縱向移動組件的移動位置，使工件70處于預設的安裝位置。

s102：定位裝置推動驅動裝置20和加工裝置30移動至一移動位置，使得加工裝置30上凸出加工裝置30表面的磨粒60貼合在工件70的內腔壁上。

其中，定位裝置10包括旋轉機構11、設于旋轉機構11上的橫向移動機構12和設于橫向移動機構12上的縱向伸縮機構13，加工裝置30與驅動裝置20設于縱向伸縮機構13上。旋轉機構11帶動橫向移動機構12和縱向伸縮機構13轉動，橫向移動機構12帶動縱向伸縮機構13移動。

s103：控制驅動裝置20轉動以驅動加工裝置30轉動，使磨粒60磨削工件的內腔壁。

s104：循環執行步驟s102至s103直至工件加工完成。

其中，步驟s102為定位裝置10調節加工裝置30至預設的加工位置30的步驟：具體包括如下步驟：

s201：旋轉機構11帶動橫向移動機構12和縱向伸縮機構13轉動至一加工角度。

s202：縱向伸縮機構13推動驅動裝置20和加工裝置30沿工件內腔的軸線方向移動。

s203：橫向移動機構12帶動加工裝置30向內腔壁方向移動，以使得加工裝置30上的磨粒60貼合在內腔壁上。

其中，在步驟s103磨粒60磨削工件的內腔壁的同時，還可以同時進行以下動作。具體動作包括如下：驅動裝置20轉動以驅動加工裝置30轉動。同時，縱向伸縮機構13沿工件內腔的軸線方向往復移動，和/或旋轉機構11旋轉。和/或工作臺裝置53帶動工件運動。

相應的，驅動裝置20轉動以驅動加工裝置30轉動的同時，縱向伸縮機構13沿軸線方向往復移動。或旋轉機構11旋轉。又或旋轉機構11旋轉的同時縱向伸縮機構13沿工件內腔的軸線方向往復移動。又或旋轉機構11旋轉或縱向伸縮機構13的移動再結合工作臺裝置53的運動。

在上述運動過程中或運動之前，橫向移動機構12帶動加工裝置30向內腔壁方向移動，以使得加工裝置30上的磨粒60貼合在內腔壁上。

在加工裝置30加工過程中，旋轉機構11轉動帶動設于旋轉機構11輸出軸上的橫向移動機構12、縱向伸縮機構13及驅動裝置20轉動，以實現內腔壁的單點區域加工，或者持續轉動實現內腔壁的圓周方向圓形微織構加工。或者縱向伸縮機構13帶動驅動裝置20沿內腔壁的軸線方向移動，以實現內腔壁的軸線方向的長條微織構加工。又或旋轉機構11轉動，同時縱向伸縮機構13沿內腔壁的軸線方向移動往復運動，以實現內腔壁的曲線微織構加工。又或者定位裝置10結合工作臺裝置53的運動，以實現內腔壁的曲線微織構加工，在工件70表面加工微織構的方法巧妙，加工方便。

在一實施例中，旋轉機構11為安裝在橫梁板52上的電機、馬達、與電機直接連接或通過如皮帶類的中間介質傳遞動能的驅動軸。旋轉機構11轉動帶動設于旋轉機構11輸出軸上的橫向移動機構12和縱向伸縮機構13及驅動裝置20轉動。

橫向移動機構12設于旋轉機構11上并沿預設方向移動，如其移動方向為接近或遠離內腔壁。例如橫向移動機構12采用齒條齒輪機構、傳輸帶機構、絲杠螺母機構等直線移動機構。通過橫向移動機構12帶動縱向伸縮機構13及驅動裝置20接近或遠離工件70的內腔壁，移動方便。

縱向伸縮機構13設于橫向移動機構12上，其移動方向平行與內腔壁的軸線方向，可以帶動驅動裝置20沿內腔壁的軸線方向移動，從而達到預設的內腔壁加工位置。其中，縱向伸縮機構13可采用伸縮氣缸，液壓桿，絲杠螺母等直線移動機構。

通過旋轉機構11旋轉控制驅動裝置20上的加工裝置30在內腔壁上的加工角度，通過橫向移動機構12控制加工裝置30加工前接近內腔壁及加工后遠離內腔壁，實現加工裝置30的橫向調節，在結合縱向伸縮機構13帶動加工裝置30沿內墻壁的縱向移動，以調節加工裝置30的加工位置，精確控制加工裝置30對內腔壁的指定位置進行微織構加工，加工方便，精確度高。

如圖3和圖4所示，驅動裝置20用以驅動加工裝置30在工件70的內腔壁上加工出微織構。在一實施例中，加工裝置30呈圓柱形，加工裝置30的外周面上設有若干至少部分凸出加工裝置30表面的磨粒60。定位裝置10推動驅動裝置20移動至一移動位置，使得磨粒60貼合在工件70的內腔壁上。驅動裝置20驅動加工裝置30轉動，使磨粒60磨削工件70的內腔壁。

磨粒60分布在加工裝置30的外表面上，驅動裝置20驅動加工裝置30轉動，使凸出加工裝置30表面的磨粒60逐一切削在工件70的內腔壁上，磨粒60在切削過程中繞自身軸線旋轉。加工裝置30轉動以在工件70的內腔壁上加工出微織構，加工效率高，磨粒60使用壽命長。

其中，磨粒60在加工裝置30上的分布形狀，包括單圈分布在加工裝置30的圓周面上，或呈平行的多圈分布在加工裝置30的外表面上，或交錯分布等。通過調節磨粒60在加工裝置30上的位置和分布，控制磨粒60在工件70上的加工位置及區域，加工方便。

如圖2和圖3所示，加工裝置30包括加工盤31和設于加工盤31上的鑲塊32。加工盤31呈圓盤形或圓柱形，鑲塊32設于加工盤31的外表面上。鑲塊32上設有限位空間321，磨粒60設于限位空間321內且至少部分凸出鑲塊32。可選地，鑲塊32由兩塊板合攏形成，限位空間321設于合攏處。磨粒60先安裝至鑲塊32上的限位空間321內，鑲塊32協同磨粒60安裝至加工盤31上，磨粒60的安裝方便，結構巧妙。可選地，磨粒60均勻環繞設于加工盤31的外表面。

在加工盤31上設有與限位空間321導通的潤滑通道311，潤滑通道311設有潤滑液。其中，潤滑液可由外接潤滑系統提供。在加工盤31上設有潤滑通道311，鑲塊32安裝至加工盤31后，潤滑通道311內的潤滑液進入到限位空間321中，使磨粒60與鑲塊32之間具有潤滑液，磨粒60避免直接與鑲塊32進行摩擦接觸。在磨粒60加工工件70的內腔壁時，磨粒60隨著加工盤31公轉，同時，磨粒60在限位空間321內自轉。磨粒60的磨削均勻，加工效果好。

其中，磨粒60采用微粒刀、圓形顆粒或表面具有不規則凸起的顆粒中的一種。其中，微粒刀包括有刀本體和刀頭，刀頭設計成至少一個凸尖形狀，它外凸地設置于刀本體的外表面上，刀頭的幾何尺寸為10nm～1mm。

如圖1和圖2所示，加工裝置30與驅動裝置20連接，可以通過加工盤31與驅動裝置20直接連接，也可以通過其他連接結構間接連接。在一實施例中，加工裝置30還包括與加工盤31固定連接的支撐板33，支撐板33與驅動裝置20連接。加工裝置30上設置支撐板33，可以調節加工盤31與驅動裝置20直接的相對位置和連接部位，對兩者的安裝位置進行精確調整，加工精度高。

驅動裝置20包括主驅動輪21、與主驅動輪21嚙合連接的從動輪22、及與主驅動輪21連接的驅動單元，加工裝置30設于從動輪22上。其中，驅動單元設于定位裝置10上。主驅動輪21與從動輪22可采用齒輪嚙合連接。

在縱向伸縮機構13上設有驅動主驅動輪21的動力源，主驅動輪21安裝在動力源的輸出軸上或與動力源上安裝的驅動機構連接，以帶動主驅動輪21轉動，如皮帶機構、齒輪嚙合機構等。從動輪22與主驅動輪21嚙合連接，使得從動輪22帶動加工裝置30轉動，以在工件70的內腔壁上加工微織構，加工方便。

在定位裝置10上安裝有用于檢測加工裝置30的移動位置及加工位置的檢測裝置40。檢測裝置40可采用如ccd(chargecoupleddevice)/工業數字攝像機等，用以監控加工裝置30的移動位置及加工位置，確保加工的準確性和加工精度，相應的檢測裝置40還包括照明燈。

控制工件70移動或轉動的結構目前已廣泛使用，其它結構和原理與現有技術相同，這里不再贅述。