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专利号: 2018102809536
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 磨削;抛光
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三相流动压空化抛光方法,其特征在于:自由曲面工件通过夹具固定于抛光液容器底部,安装于抛光液容器上方的是由三自由度串联平台与三杆并联平台组成的串并混联平台,圆柱形抛光工具与伺服电机安装于串并混联平台末端;抛光液容器两侧装有磨粒流输送泵,磨粒流输送泵通过磨粒流输送软管与抛光液容器一端的搅拌器相连;超声波气泡发生器安装于多自由度机械臂末端;圆柱形抛光工具与自由曲面工件不直接接触并且浸没于抛光液中,串并混联平台控制抛光工具相对自由曲面工件的位姿,使抛光工具和自由曲面工件表面始终保持一个微小的加工间隙;伺服电机通过连接装置驱动圆柱形抛光工具在自由曲面工件上方高速旋转,使混有磨粒的抛光液在抛光工具高速旋转的作用下一起旋转,抛光液经过抛光工具与自由曲面工件之间的楔形间隙时产生挤压而提高了压力,产生动压;加入于抛光液中的磨粒在动压的作用下不断地以水平的角度去冲击自由曲面工件表面微观凸起的部分,对自由曲面工件形成一定的材料去除;通过调整安装在多自由度机械臂末端的超声波气泡发生器与抛光工具之间的距离与角度,使变幅杆对准抛光工具及自由曲面工件之间的微间隙工作,在变幅杆末端产生大量空化气泡,空化气泡在超声波正压相和负压相作用下不断膨胀和压缩,经过液体动压区域时由于动压区域的压力变化,空化气泡发生溃灭;溃灭产生的能量驱动混有磨粒的抛光液,增大磨粒冲击速度,增加磨粒冲击随机性,提高抛光效率,避免磨粒单一方向的流动对自由曲面工件产生划痕,同时避免抛光工具和自由曲面工件直接接触,磨粒压入自由曲面工件表面产生表面及亚表面损伤,实现自由曲面工件表面极高精度的抛光;抛光过程中为了避免抛光液中的磨粒沉积,利用磨粒流输送软管将搅拌器与安装在抛光液容器两侧的两个磨粒流输送泵连接成一条磨粒流循环系统;超声波气泡发生器通过连接装置安装于多自由度机械臂末端,多自由度机械臂不断调整超声波气泡发生器变幅杆相对于动压区域的位姿,使变幅杆末端产生的空化气泡正好经过动压区域。2.如权利要求1所述的三相流动压空化抛光方法,其特征在于:圆柱形抛光工具表面或光滑或开有沟槽,自由曲面工件通过夹具固定于抛光液容器底部,抛光工具与自由曲面工件都完全浸没于混有磨粒的抛光液中;三杆并联平台安装于三自由度串联平台的Z方向导轨上组成串并混联平台,抛光工具安装在串并混联平台末端,由三自由度串联平台沿X、Y、Z方向控制抛光工具的位置,三杆并联平台控制抛光工具的姿态,使抛光工具相对于自由曲面工件的位姿能够精确控制。3.如权利要求1所述的三相流动压空化抛光方法,其特征在于:所述磨粒流循环系统由两个磨粒流输送泵、搅拌器和磨粒流输送软管组成,两个磨粒流输送泵分别安装于抛光加工平台两侧,通过磨粒流输送软管与抛光加工平台一端的搅拌器相连,液固二相磨粒流循环系统能有效避免磨粒沉积于抛光液容器底部,提高磨粒流的回收使用效率,从而提升抛光效率。4.一种如权利要求1所述的三相流动压空化抛光方法的装置,其特征在于:所述装置包括三自由度串联平台、三杆并联平台、混有磨粒的抛光液、磨粒流输送泵、磨粒流输送软管、搅拌器、多自由度机械臂、自由曲面工件、抛光液容器、夹具、伺服电机、联轴器、抛光工具和超声波气泡发生器,安装于抛光液容器上方的三自由度串联平台主要由X、Y、Z方向导轨组成,三个方向的导轨分别由电机驱动,用于控制抛光工具的位置;三杆并联平台由动平台与静平台组成,其中动平台由三根伸缩杆组成,用于控制抛光工具的姿态;三杆并联平台安装

于三自由度串联平台的Z方向导轨上组成串并混联平台,抛光工具与伺服电机相连安装在串并混联平台末端,使抛光工具与自由曲面工件保持微间隙的同时高速旋转,产生动压区域;自由曲面工件则通过夹具固定于抛光液容器底部,并且完全浸没于混有磨粒的抛光液中;两个磨粒流输送泵分别安装于抛光液容器两侧,通过磨粒流输送软管与抛光液容器一端搅拌器相连,用于避免抛光过程中的磨粒沉积;超声波气泡发生器通过连接装置安装于多自由度机械臂末端,使超声波气泡发生器的变幅杆末端产生的空化气泡正好经过动压区域。5.如权利要求4所述的装置,其特征在于:所述抛光工具为圆柱形抛光工具,圆柱形抛光工具则通过连接装置与伺服电机相连安装于三杆并联平台末端,抛光工具表面为带沟槽或光滑。6.如权利要求4或5所述的装置,其特征在于:两个磨粒流输送泵分别安装于抛光加工平台两侧,通过磨粒流输送软管与搅拌器和抛光液容器相连;磨粒流循环系统在抛光过程中不停地对抛光容器中的磨粒流进行循环搅拌与输送。