薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置及抛光方法

1.本发明涉及精密与超精密加工技术领域，具体是涉及薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置及抛光方法。


背景技术：

2.目前一些带有复杂曲面的薄壁环状零件，如手表外壳框架，因其复杂的外表面，又出于成本，实现难度等多方面原因，在对其外表面的抛光加工，由工人使用工毛毡逐个抛光实现，不仅效率低下且对人工经验依赖性较大，不利于企业效率效益的提高。力流变抛光技术以具有剪切增稠特性的非牛顿流体作为基液配制抛光液，可实现工件表面高效、高质量的抛光，但由于手表外壳框架的底面为不规则、小角度的曲面，利用力流变抛光方法抛光时，抛光液在高剪切速率下会在曲面角度较小处产生大团簇，阻碍抛光液流过间隙，从而影响薄壁环状零件的抛光效果。鉴于现有技术的不足，有必要提出薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法，以及设计相应的装置，来弥补现有力流变抛光方法的不足，提升对薄壁环状零件的抛光质量和抛光效率。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置，本发明提供的抛光装置具有加工效率高、抛光效果好以及制造成本低的优点；对应的，本发明还提供了薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法，该抛光方法具有抛光效果好和易于实施的优点。
4.对于力流变抛光装置，本发明技术方案如下:
5.薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置，包括安装台，所述安装台上安装有抛光圆槽，所述抛光圆槽的底部中心设有转台，所述转台与旋转电机相连；所述抛光圆槽内盛放有力流变抛光液，所述抛光圆槽的内腔上环形设有毛刷；所述安装台上还设有安装架，所述安装架位于抛光圆槽的上方，所述安装架上安装有升降装置，所述升降装置的安装座上安装有转盘，所述转盘与安装座形成转动副，所述转盘的转动中心线与转台的转动中心线相互重合；所述转盘的下端面上环形设有转轴，所述转轴与转盘形成转动副，所述转轴与驱动装置相连，所述转轴上安装有夹具，所述夹具的位置与毛刷的位置相互对应，在升降装置带动转盘往下运动时，安装在夹具上的薄壁环状零件能够与毛刷相触碰；所述转盘和转台上设有相互配合的卡扣机构，所述卡扣机构使转盘与转台在工作时保持同步转动。
6.与现有技术相比，本发明提供的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置具有加工效率高、抛光效果好以及制造成本低的优点；本发明提供的抛光装置上，可以安装多个夹具，同时一个夹具上也可以安装多个工件，从而能够提高抛光效率；抛光时，工件在力流变抛光液中与毛刷形成相对运动，力流变抛光液在与工件接触区域出现剪切增稠特性，在加工位置瞬间形成一个柔性“固着磨具”，可实现工件表面高效、高质量的抛光，抛光效果好；而毛刷的存在能够达到辅助抛光的作用，当工件为不规则、小角度的曲面时，力流变抛光液
会在曲面弧度较大处产生大团簇，阻碍小角度内曲面的抛光，而毛刷具有一定的控流作用，毛刷能够带动抛光液在小角度曲面内流动，对小角度曲面进行抛光；同时，本发明的抛光装置结构精简，制造成本低，易于在企业中推广。
7.作为优化，前述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置中，所述升降装置包括升降电机，所述升降电机与丝杆机构相连，所述丝杆机构的末端固定有安装座。升降电机通过丝杆机构带动安装座上下移动，从而实现安装在安装座上的转盘的移动。
8.作为优化，前述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置中，所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机与带轮相连，所述转轴的末端也与带轮相连，所述带轮之间通过传动带进行传动。单个驱动电机通过传动带进行传动，便能够带动多个带轮进行同步转动，从而能够简化驱动装置的结构，减轻驱动装置的重量。
9.作为优化，前述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置中，所述夹具包括轴套，所述轴套的柱形表面上环形设有工件安装台，所述工件安装台可拆卸地安装在轴套的柱形表面上。工件安装台用来安装工件，而工件安装台可拆卸地安装在轴套的柱形表面上，便于后续工件的安装和拆卸。进一步的，所述工件安装台包括涨紧夹头和紧固螺丝，所述涨紧夹头通过紧固螺丝固定在轴套的表面；所述涨紧夹头的末端设有定位环形面和安装孔，所述涨紧夹头的末端还设有开缝十字槽并具有弹性；所述安装孔的末端设有锥形面，所述紧固螺丝安装在安装孔中，所述紧固螺丝与安装孔的锥形面相互配合并能够使得涨紧夹头的末端往外扩张。安装工件时，只需将薄壁环状零件套在涨紧夹头末端的定位环形面上，然后通过紧固螺丝将涨紧夹头安装在轴套的表面，安装的过程中，随着紧固螺丝在安装孔中的移动，紧固螺丝与安装孔的锥形面相互挤压使得涨紧夹头的末端往外扩张，从而能够使得涨紧夹头涨紧，实现工件在夹具的定位环形面上的夹紧。
10.作为优化，前述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置中，所述卡扣机构包括卡块和卡槽，所述卡块和卡槽的形状相对应，所述卡块设置在转盘上，所述卡槽设置在转台上，所述卡块和卡槽相互配合使转盘与转台保持同步转动。升降装置带动转盘往下运动时，设置在转盘上的卡块会插入卡槽，使转盘与转台在工作时保持同步转动。
11.对于抛光方法，本发明技术方案如下：
12.薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法，该抛光方法使用前述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置；在进行抛光时，先将工件安装在夹具上，驱动装置带动夹具转动，随后，升降装置带动转盘向下移动，转盘通过卡扣机构与转台保持同步转动；转盘在公转的过程中，安装在转盘上的夹具也保持自转，从而使得夹具夹持的工件在抛光圆槽中同时作公转和自转，并且工件在力流变抛光液中与毛刷形成相对运动，毛刷带动力流变抛光液在工件的小角度曲面内流动，对工件进行抛光。
13.与现有技术相比，本发明提供的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法具有抛光效果好和易于实施的优点；抛光时，工件在力流变抛光液中与毛刷形成相对运动，力流变抛光液在与工件接触区域出现剪切增稠特性，在加工位置瞬间形成一个柔性“固着磨具”，可实现工件表面高效、高质量的抛光，抛光效果好；而毛刷的存在能够达到辅助抛光的作用，当工件为不规则、小角度的曲面时，力流变抛光液会在曲面弧度较大处产生大团簇，阻碍小角度内曲面的抛光，而毛刷具有一定的控流作用，毛刷能够带动抛光液在小角度曲面内流动，对小角度曲面进行抛光；同时，本发明提供该抛光方法在实施时，只需要将工件安
装在夹具上，后续的抛光操作由抛光装置自动完成，整个抛光方法易于实施。
14.作为优化，前述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法中，所述力流变抛光液的组成成分包括力流变基液、磨粒、多羟基聚合物、添加剂以及去离子水，所述磨粒粒径为#3000-#5000，所述磨粒为氧化铝，所述添加剂为表面活性剂、防腐剂。磨粒粒径为#3000-#5000，并且磨粒为氧化铝时，能够提升力流变抛光液的抛光效果；添加剂为表面活性剂、防腐剂，表面活性剂能够提升力流变抛光液的抛光效果，防腐剂能够保证力流变抛光液的使用期限。
15.作为优化，前述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法中，抛光时，工件随转盘转动的公转转速为35～60rpm，工件随转轴转动的自转转速为5～10rpm；抛光液的温度为15～20℃；抛光的加工时长为10～20min。工件在公转转速为35～60rpm、自转转速为5～10rpm、温度为15～20℃的条件下，抛光10～20min便能达到需要的抛光效果。
16.作为优化，前述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法中，毛刷盘的基底材料为橡胶，毛刷的材料为猪鬃毛，毛刷长10～20mm；抛光时，毛刷超过工件最小角度曲面1～2mm。毛刷安装在橡胶毛刷盘上，猪鬃毛的毛刷能够保证抛光效果，抛光时，毛刷超过工件最小角度曲面1～2mm，能够保证毛刷与工件充分接触。
附图说明
17.图1为本发明的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置的轴视图；
18.图2为本发明的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置的主视图；
19.图3为转盘部分的轴视图；
20.图4为抛光圆槽部分的轴视图；
21.图5为夹具部分的轴视图；
22.图6为夹具部分的装配图；
23.图7为涨紧夹头的轴视图；
24.图8为薄壁环状零件的轴视图；
25.附图中的标记为：1-安装台；2-抛光圆槽；3-转台；4-旋转电机；5-毛刷；6-安装架；7-升降装置，701-安装座、702-升降电机、703-丝杆机构；8-驱动装置，801-驱动电机、802-带轮、803-传动带；9-夹具，901-轴套、902-涨紧夹头、902a-定位环形面、902b-安装孔、902c-开缝十字槽、902d-锥形面、903-紧固螺丝；10-转盘；11-转轴；12-卡扣机构，1201-卡块、1202-卡槽；13-薄壁环状零件,1301-最小角度曲面。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施方式(包括实施例)对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
27.参见图1-8，本发明提供了薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置，其包括安装台1，所述安装台1上安装有抛光圆槽2，所述抛光圆槽2的底部中心设有转台3，所述转台3与旋转电机4相连；所述抛光圆槽2内盛放有力流变抛光液，所述抛光圆槽2的内腔上环形设有毛刷5；所述安装台1上还设有安装架6，所述安装架6位于抛光圆槽2的上方，所述安装架6上安装有升降装置7，所述升降装置7的安装座701上安装有转盘10，所述转盘10与安装座701
形成转动副，所述转盘10的转动中心线与转台3的转动中心线相互重合；所述转盘10的下端面上环形设有转轴11，所述转轴11与转盘10形成转动副，所述转轴11与驱动装置8相连，所述转轴11上安装有夹具9，所述夹具9的位置与毛刷5的位置相互对应，在升降装置7带动转盘10往下运动时，安装在夹具9上的薄壁环状零件13能够与毛刷5相触碰；所述转盘10和转台3上设有相互配合的卡扣机构12，所述卡扣机构12使转盘10与转台3在工作时保持同步转动。
28.本发明的抛光方法在本发明的抛光装置上实现。在进行抛光时，先将工件安装在夹具9上，驱动装置8带动夹具9转动，随后，升降装置7带动转盘10向下移动，转盘10通过卡扣机构12与转台3保持同步转动；转盘10在公转的过程中，安装在转盘10上的夹具9也保持自转，从而使得夹具9夹持的工件在抛光圆槽2中同时作公转和自转，并且工件在力流变抛光液中与毛刷5形成相对运动，毛刷5带动力流变抛光液在工件的小角度曲面内流动，对工件进行抛光。
29.作为本发明的一个具体实施例，参见图1-8：
30.在本实施例中，所述升降装置7包括升降电机702，所述升降电机702与丝杆机构703相连，所述丝杆机构703的末端固定有安装座701。升降电机702通过丝杆机构703带动安装座701上下移动，从而实现安装在安装座701上的转盘10的移动。
31.在本实施例中，所述驱动装置8包括驱动电机801，所述驱动电机801与带轮802相连，所述转轴11的末端也与带轮802相连，所述带轮802之间通过传动带803进行传动。单个驱动电机801通过传动带803进行传动，便能够带动多个带轮802进行同步转动，从而能够简化驱动装置8的结构，减轻驱动装置8的重量。
32.在本实施例中，所述夹具9包括轴套901，所述轴套901的柱形表面上环形设有工件安装台，所述工件安装台可拆卸地安装在轴套901的柱形表面上。工件安装台用来安装工件，而工件安装台可拆卸地安装在轴套901的柱形表面上，便于后续工件的安装和拆卸。进一步的，所述工件安装台包括涨紧夹头902和紧固螺丝903，所述涨紧夹头902通过紧固螺丝903固定在轴套901的表面；所述涨紧夹头902的末端设有定位环形面902a和安装孔902b，所述涨紧夹头902的末端还设有开缝十字槽902c并具有弹性；所述安装孔902b的末端设有锥形面902d，所述紧固螺丝903安装在安装孔902c中，所述紧固螺丝903与安装孔的锥形面902d相互配合并能够使得涨紧夹头902的末端往外扩张。安装工件时，只需将薄壁环状零件13套在涨紧夹头902末端的定位环形面902a上，然后通过紧固螺丝903将涨紧夹头902安装在轴套901的表面，安装的过程中，随着紧固螺丝903在安装孔902b中的移动，紧固螺丝903与安装孔的锥形面902d相互挤压使得涨紧夹头902的末端往外扩张，从而能够使得涨紧夹头902涨紧，实现工件在夹具的定位环形面902a上的夹紧。
33.在本实施例中，所述卡扣机构12包括卡块1201和卡槽1202，所述卡块1201和卡槽1202的形状相对应，所述卡块1201设置在转盘10上，所述卡槽1202设置在转台3上，所述卡块1201和卡槽1202相互配合使转盘10与转台3保持同步转动。升降装置7带动转盘10往下运动时，设置在转盘10上的卡块1201会插入卡槽1202，使转盘10与转台3在工作时保持同步转动。
34.在本实施例中，所述力流变抛光液的组成成分包括力流变基液、磨粒、多羟基聚合物、添加剂以及去离子水，所述磨粒粒径为#4000，所述磨粒为氧化铝，所述添加剂为表面活
性剂、防腐剂。磨粒粒径为#4000，并且磨粒为氧化铝时，能够提升力流变抛光液的抛光效果；添加剂为表面活性剂、防腐剂，表面活性剂能够提升力流变抛光液的抛光效果，防腐剂能够保证力流变抛光液的使用期限。
35.在本实施例中，抛光时，工件随转盘10转动的公转转速为50rpm，工件随转轴11转动的自转转速为8rpm；抛光液的温度为18℃；抛光的加工时长为15min。工件在公转转速为50rpm、自转转速为8rpm、温度为18℃的条件下，抛光15min便能达到需要的抛光效果。
36.在本实施例中，毛刷盘的基底材料为橡胶，毛刷5的材料为猪鬃毛，毛刷长15mm；抛光时，毛刷5超过工件最小角度曲面1.5mm。毛刷5安装在橡胶毛刷盘上，猪鬃毛的毛刷5能够保证抛光效果，抛光时，毛刷5超过工件最小角度曲面1.5mm，能够保证毛刷5与工件充分接触。
37.上述对本技术中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本技术的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本技术保护范围之内的其它的技术方案。

技术特征：
1.薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置，其特征在于：包括安装台(1)，所述安装台(1)上安装有抛光圆槽(2)，所述抛光圆槽(2)的底部中心设有转台(3)，所述转台(3)与旋转电机(4)相连；所述抛光圆槽(2)内盛放有力流变抛光液，所述抛光圆槽(2)的内腔上环形设有毛刷(5)；所述安装台(1)上还设有安装架(6)，所述安装架(6)位于抛光圆槽(2)的上方，所述安装架(6)上安装有升降装置(7)，所述升降装置(7)的安装座(701)上安装有转盘(10)，所述转盘(10)与安装座(701)形成转动副，所述转盘(10)的转动中心线与转台(3)的转动中心线相互重合；所述转盘(10)的下端面上环形设有转轴(11)，所述转轴(11)与转盘(10)形成转动副，所述转轴(11)与驱动装置(8)相连，所述转轴(11)上安装有夹具(9)，所述夹具(9)的位置与毛刷(5)的位置相互对应，在升降装置(7)带动转盘(10)往下运动时，安装在夹具(9)上的薄壁环状零件(13)能够与毛刷(5)相触碰；所述转盘(10)和转台(3)上设有相互配合的卡扣机构(12)，所述卡扣机构(12)使转盘(10)与转台(3)在工作时保持同步转动。2.根据权利要求1所述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置，其特征在于：所述升降装置(7)包括升降电机(702)，所述升降电机(702)与丝杆机构(703)相连，所述丝杆机构(703)的末端固定有安装座(701)。3.根据权利要求1所述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置，其特征在于：所述驱动装置(8)包括驱动电机(801)，所述驱动电机(801)与带轮(802)相连，所述转轴(11)的末端也与带轮(802)相连，所述带轮(802)之间通过传动带(803)进行传动。4.根据权利要求1所述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置，其特征在于：所述夹具(9)包括轴套(901)，所述轴套(901)的柱形表面上环形设有工件安装台，所述工件安装台可拆卸地安装在轴套(901)的柱形表面上。5.根据权利要求4所述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置，其特征在于：所述工件安装台包括涨紧夹头(902)和紧固螺丝(903)，所述涨紧夹头(902)通过紧固螺丝(903)固定在轴套(901)的表面；所述涨紧夹头(902)的末端设有定位环形面(902a)和安装孔(902b)，所述涨紧夹头(902)的末端还设有开缝十字槽(902c)并具有弹性；所述安装孔(902b)的末端设有锥形面(902d)，所述紧固螺丝(903)安装在安装孔(902c)中，所述紧固螺丝(903)与安装孔的锥形面(902d)相互配合并能够使得涨紧夹头(902)的末端往外扩张。6.根据权利要求1所述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置，其特征在于：所述卡扣机构(12)包括卡块(1201)和卡槽(1202)，所述卡块(1201)和卡槽(1202)的形状相对应，所述卡块(1201)设置在转盘(10)上，所述卡槽(1202)设置在转台(3)上，所述卡块(1201)和卡槽(1202)相互配合使转盘(10)与转台(3)在工作时保持同步转动。7.薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法，其特征在于：该抛光方法使用权利要求1中的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置；在进行抛光时，先将工件安装在夹具(9)上，驱动装置(8)带动夹具(9)转动，随后，升降装置(7)带动转盘(10)向下移动，转盘(10)通过卡扣机构(12)与转台(3)保持同步转动；转盘(10)在公转的过程中，安装在转盘(10)上的夹具(9)也保持自转，从而使得夹具(9)夹持的工件在抛光圆槽(2)中同时作公转和自转，并且工件在力流变抛光液中与毛刷(5)形成相对运动，毛刷(5)带动力流变抛光液在工件的小角度曲面内流动，对工件进行抛光。8.根据权利要求7所述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法，其特征在于：所述
力流变抛光液的组成成分包括力流变基液、磨粒、多羟基聚合物、添加剂以及去离子水，所述磨粒粒径为#3000-#5000，所述磨粒为氧化铝，所述添加剂为表面活性剂、防腐剂。9.根据权利要求7所述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法，其特征在于：抛光时，工件随转盘(10)转动的公转转速为35～60rpm，工件随转轴(11)转动的自转转速为5～10rpm；抛光液的温度为15～20℃；抛光的加工时长为10～20min。10.根据权利要求7所述的薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法，其特征在于：毛刷盘的基底材料为橡胶，毛刷(5)的材料为猪鬃毛，毛刷长10～20mm；抛光时，毛刷(5)超过工件最小角度曲面(1301)1～2mm。

技术总结
薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光装置，包括安装台，安装台上安装有抛光圆槽，抛光圆槽的底部中心设有转台，转台与旋转电机相连；抛光圆槽内盛放有力流变抛光液，抛光圆槽的内腔上环形设有毛刷；安装台上还设有安装架，安装架上安装有升降装置，升降装置的安装座上安装有转盘，转盘与安装座形成转动副，转盘的转动中心线与转台的转动中心线相互重合；转盘的下端面上环形设有转轴，转轴与转盘形成转动副，转轴与驱动装置相连，转轴上安装有夹具；转盘和转台上设有相互配合的卡扣机构。本发明提供的抛光装置具有加工效率高、抛光效果好以及制造成本低的优点；对应的，本发明还提供了薄壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法。壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法。壁环状零件用毛刷辅助力流变抛光方法。


技术研发人员：袁巨龙 蒋英光 张涛 李欣 吕迅 周见行
受保护的技术使用者：新昌浙江工业大学科学技术研究院
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/3/8