基于剪切增稠機理的工件表面光整去毛刺加工裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及精密加工領域，尤其是一種針對平面、柱面、非球面、異形面等各種曲面形狀工件的高效、高質量的光整去毛刺加工裝置。
【背景技術】
[0002]在去除材料的機械加工中，由去除材料力引起的工件材料塑性變形，并且伸出工件兩相鄰表面的凸出物稱為毛刺。精加工中的去毛刺工藝屬于工件表面光整加工范疇，一般為零件制造過程中的最終精加工工序。因此，精加工中的去毛刺工序不僅需要對工件表面的毛刺進行去除，還要使工件保持良好的表面質量；當然，最好是還能夠改善工件的表面質量。所以，不但去毛刺效果好、加工效率高、適用范圍較廣、實施成本較低，而且還能夠大幅改善工件的表面質量的去毛刺加工方法是較為理想的去毛刺加工方法。
[0003]目前，國外已從系統工程的角度來研究毛刺問題，并成立了“世界去毛刺協會”，大力實施“毛刺工程”，常見的去毛刺方法有振動去毛刺法，滾動去毛刺法，電化學去毛刺法，搖筒竄光去毛刺法，化學去毛刺法，熱能去毛刺法，擠壓珩磨去毛刺法，噴射去毛刺法，這些去毛刺方法都或多或少存在一些弊端，不夠理想。
【發明內容】
[0004]為了克服已有精密加工過程中的去毛刺效果差、適用范圍窄、成本高的不足，本實用新型提供一種去毛刺效果良好、適用范圍較廣、成本較低的基于剪切增稠機理的工件表面光整去毛刺加工裝置。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]—種基于剪切增稠機理的工件表面光整去毛刺加工裝置，包括加工池、工件夾具、工件夾具驅動機構和轉盤，所述工件夾具位于所述加工池內，所述工件夾具安裝在工件夾具驅動機構的下方，所述工件夾具驅動機構安裝在轉盤上，所述轉盤與轉盤驅動機構連接，所述加工池內放置加工液，所述加工液為混有磨粒的具有剪切增稠效應的剪切增稠加工液。
[0007]進一步，所述工件夾具驅動機構的驅動端安裝轉向機構，所述轉向機構上安裝所述工件夾具。
[0008]再進一步，所述裝置還包括循環系統，所述循環系統包括循環管路、剪切增稠加工液溫控與過濾裝置、剪切增稠加工液補給裝置和栗，所述加工池的下部出口與循環管路的進口連接，所述循環管路的出口與所述加工池的上部入口連接，所述循環管路上沿著加工液流向依次安裝栗、剪切增稠加工液補給裝置和剪切增稠加工液溫控與過濾裝置。
[0009]更進一步，所述剪切增稠加工液過濾裝置包括過濾大顆粒磨削的濾網和添加或取出剪切增稠加工液的進出料口。
[0010]所述工件夾具驅動機構沿著所述轉盤下表面固定半徑的圓周方向等圓弧間隔布置。
[0011]本實用新型的技術構思為:非牛頓流體是指其粘度隨著流體所受剪切應力及剪切應變速率變化的流體，而一般流體(牛頓流體)的剪切應力與剪切應變率之間滿足線性關系，流體粘度為常數。常見的血液、泥漿、淀粉液等都是非牛頓流體。某些非牛頓流體具有剪切增稠的流變特性，這種特性是指非牛頓流體在剪切應力和剪切應變的作用下，表觀粘度(一定剪切速率下的剪切應力與剪切速率的比值)迅速增大，甚至由液相轉變為固相，剪切作用撤除后，又迅速從固相轉變為液相，其變化是可逆的，因此，這種非牛頓流體在應用到精密加工領域中又可稱為剪切增稠加工液。
[0012]基于剪切增稠機理的工件表面光整去毛刺加工方法及裝置，可以針對平面、柱面、非球面、異形面等各種曲面形狀的工件表面毛刺高效、高質量的去除。
[0013]在去毛刺過程中，剪切增稠加工液對工件表面有剪切力作用，使剪切增稠加工液受到剪切力作用發生剪切增稠現象(可逆變化)，其粘度急劇增大，瞬間呈現類似“固體”的特性，增強了對磨粒的把持力，在加工位置形成一個柔性“固著磨具”，這樣磨粒對工件表面凸起處的毛刺產生微切削作用，工件表面的毛刺迅速被去除，實現工件表面高效、高質量的去毛刺目的，剪切增稠加工液的流動特性保證了其形成的“固著磨具”能與不同曲率的曲面都保持良好的吻合度，從而能用于復雜曲面形狀的去毛刺，同時工件表面質量得到極大改口 ο
[0014]本實用新型的有益效果是:(1)本實用新型提供了一種基于剪切增稠機理的工件表面光整去毛刺加工方法及裝置，可以對各類面形工件，包括平面、球面、非球面、各類復雜曲面等進行去毛刺加工，適用范圍廣；(2)本實用新型與普通去毛刺加工方法比較，加工效率顯著提高，且剪切增稠加工液易于獲得，成本低，對環境無害，經濟效益好。
【附圖說明】
[0015]圖1是基于剪切增稠機理的復雜型面零件光整去毛刺加工裝置的整體示意圖。
[0016]圖2是工件夾具機構夾持工件位置俯視圖。
[0017]圖3是基于剪切增稠機理對異形工件表面去毛刺的微觀模型示意圖，其中，(a)表示未發生剪切增稠；(b)表示剪切增稠初始階段；(c)表示剪切增稠增強；(d)表示剪切增稠減弱。
[0018]圖4是旋轉異形工件表面30°去毛刺的局部示意圖。
[0019]圖5是對鉆頭刀具表面去毛刺的工件示意圖。
[0020]圖6是對銑刀刀具表面去毛刺的工件示意圖。
[0021 ]附圖標記:1-轉盤驅動機構;2-轉盤;3-工件夾具;4-工件;5-加工液;6_循環管路；7_栗;8-補給裝置;9-過濾裝置；10-加工池；11-工件夾具驅動機構；12-毛刺；13-磨粒；14-柔性固著磨具;15-轉向機構。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0023]參照圖1?圖6，一種基于剪切增稠機理的復雜型面零件光整去毛刺加工裝置，包括加工池10、工件夾具3、轉盤2和工件夾具驅動機構11，所述工件夾具3位于所述加工池10內，所述工件夾具3安裝在工件夾具驅動機構11的下方，所述工件夾具驅動機構11安裝在轉盤2上，所述轉盤2與轉盤驅動機構1連接，所述加工池10內放置加工液5，所述加工液5為混有磨粒的具有剪切增稠效應的剪切增稠加工液。
[0024]進一步，所述工件夾具驅動機構的驅動端安裝轉向機構15，所述轉向機構15上安裝所述工件夾具3。
[0025]再進一步，所述裝置還包括循環系統，所述循環系統包括循環管路6、剪切增稠加工液溫控與過濾裝置9、剪切增稠加工液補給裝置8和栗7，所述加工池10的下部出口與循環管路6的進口連接，所述循環管路6的出口與所述加工池10的上部入口連接，所述循環管路6上沿著加工液流向依次安裝栗7、剪切增稠加工液補給裝置8和剪切增稠加工液溫控與過濾裝置9。
[0026]該循環系統與所述加工池10連接，所述加工液5在經循環系統中從所述加工池10的底部抽出并從所述加工池10上部輸入。
[0027]所述剪切增稠加工液過濾裝置9包括過濾大顆粒磨削的濾網和添加或取出剪切增稠加工液的進出料口。
[0028]參考圖2，所述工件夾具驅動機構沿著所述轉盤下表面固定半徑的圓周方向等圓弧間隔布置。
[0029]本實施例中，由于剪切增稠加工液的流動特性使得所述剪切增稠加工液能與不同曲率的曲面都保持良好的吻合度從而可以實現復雜型面的工件的表面光整去毛刺，從而提高表面粗糙度。在此過程中先將一加工池固定和復雜型面工件固定在所述工件夾具上，向所述加工池中加入混有磨粒的具有剪切增稠效應的剪切增稠加工液;所述光整去毛刺加工方法包括以下步驟:
[0030](1)將待加工具有毛刺的工件4固定在所述工件夾具3上，向所述加工池10加入所述加工液5，所述待加工具有毛刺的工件的具有毛刺的加工面浸入所述加工液5內；
[0031](2)啟動所述轉盤驅動機構并同時啟動工件夾具驅動機構，所述工件4與所述加工液5之間形成相對運動，所述工件4對加工液5施加剪切力，從而使剪切增稠加工液受剪切力作用發生剪切增稠現象，并且隨著工件的轉速增大使剪切增稠現象更明顯，從而使所述加工液的粘度急劇增大，瞬間呈現類似“固體”的特性，增強對剪切增稠加工液中的磨粒的把持力，在工件表面的毛刺位置形成一個柔性“固著磨具”14，磨粒對工件表面凸起處的毛刺產生微切削作用，所述工件表面的毛刺被去除。
[0032]參照圖4，所述的工件夾具3可由工件夾具驅動機構11控制旋轉一定的角度，所述的工件夾具3裝夾批量且異形表面的工件4，本實施案例中選擇的工件為銑刀和鉆頭，根據工件4表面的形狀選擇所述工件夾具2的旋轉角度，本實施案例中通過實驗例證選擇將工件夾具旋轉30°的時候使剪切增稠加工液5的剪切增稠作用效果最顯著，從而使得剪切增稠加工液5中的磨粒13對所述工件4表面去毛刺的作用效果達到最佳。圖5是針對鉆頭刀具表面去毛刺工件示意圖，能夠對柱面及螺旋面這些異形曲面的去毛刺，圖6是針對銑刀刀具表面去毛刺工件示意圖，能夠實現對刀具插槽、內部柱面、圓錐面等異形曲面的去毛刺。
[0033]本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也包括本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
【主權項】
1.一種基于剪切增稠機理的工件表面光整去毛刺加工裝置，其特征在于:所述加工裝置包括加工池、工件夾具、工件夾具驅動機構和轉盤，所述工件夾具位于所述加工池內，所述工件夾具安裝在工件夾具驅動機構的下方，所述工件夾具驅動機構安裝在轉盤上，所述轉盤與轉盤驅動機構連接，所述加工池內放置加工液，所述加工液為混有磨粒的具有剪切增稠效應的剪切增稠加工液。2.如權利要求1所述的基于剪切增稠機理的工件表面光整去毛刺加工裝置，其特征在于:所述工件夾具驅動機構的驅動端安裝轉向機構，所述轉向機構上安裝所述工件夾具。3.如權利要求1或2所述的基于剪切增稠機理的工件表面光整去毛刺加工裝置，其特征在于:所述裝置還包括循環系統，所述循環系統包括循環管路、剪切增稠加工液溫控與過濾裝置、剪切增稠加工液補給裝置和栗，所述加工池的下部出口與循環管路的進口連接，所述循環管路的出口與所述加工池的上部入口連接，所述循環管路上沿著加工液流向依次安裝栗、剪切增稠加工液補給裝置和剪切增稠加工液溫控與過濾裝置。4.如權利要求1或2所述的基于剪切增稠機理的工件表面光整去毛刺加工裝置，其特征在于:所述工件夾具驅動機構沿著所述轉盤下表面固定半徑的圓周方向等圓弧間隔布置。
【專利摘要】一種基于剪切增稠機理的工件表面光整去毛刺加工裝置，所述加工裝置包括加工池、工件夾具、工件夾具驅動機構和轉盤，所述工件夾具位于所述加工池內，所述工件夾具安裝在工件夾具驅動機構的下方，所述工件夾具驅動機構安裝在轉盤上，所述轉盤與轉盤驅動機構連接，所述加工池內放置加工液，所述加工液為混有磨粒的具有剪切增稠效應的剪切增稠加工液。本實用新型去毛刺效果良好、適用范圍較廣、成本較低。
【IPC分類】B24B31/00, B24B31/12
【公開號】CN205148034
【申請號】CN201520812603
【發明人】呂冰海, 翁海舟, 陳振華, 戴偉濤, 鄧乾發
【申請人】浙江工業大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年10月20日