一種基于射流的內(nèi)表面自動(dòng)定心微織構(gòu)成形設(shè)備的制作方法

本發(fā)明涉及精密加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于射流的內(nèi)表面自動(dòng)定心微織構(gòu)成形設(shè)備。

背景技術(shù)：

在一些精密設(shè)備上具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面加工出微織構(gòu)，該微織構(gòu)處可以存儲(chǔ)油脂、潤(rùn)滑液等。在相對(duì)表面的滑動(dòng)過(guò)程中，在滑動(dòng)表面處形成具有潤(rùn)滑的滑動(dòng)薄膜，使得該精密設(shè)備之間具有良好的潤(rùn)滑性能。其中，微織構(gòu)為平整表面上設(shè)置的納米級(jí)或微米級(jí)的凹槽或凹坑。

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

在零件的內(nèi)表面加工微織構(gòu)，如零件中配合用的孔壁表面或腔體的內(nèi)表面上加工微織構(gòu)。加工裝置需深入零件的內(nèi)表面，從而對(duì)工件表面加工。然而，現(xiàn)有的在零件內(nèi)表面加工微織構(gòu)方法通常采用光刻加工、電解加工等，這些加工工藝復(fù)雜，成本高，而且加工位置調(diào)節(jié)不方便，加工精度低，加工的微織構(gòu)效果差。因此，需要進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于射流的內(nèi)表面自動(dòng)定心微織構(gòu)成形設(shè)備。它具有加工效率高，可在型腔面上加工微織構(gòu)的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于射流的內(nèi)表面自動(dòng)定心微織構(gòu)成形設(shè)備，該設(shè)備包括：伸縮裝置、安裝在所述伸縮裝置上的定心裝置、安裝在所述定心裝置上的至少兩加工裝置、及連接至所述加工裝置的射流裝置，所述加工裝置上設(shè)有輸出流體的射流通道，所述射流通道設(shè)有用以限定磨粒的限位部，所述伸縮裝置推動(dòng)所述定心裝置移動(dòng)至一移動(dòng)位置，所述定心裝置轉(zhuǎn)動(dòng)使所述加工裝置自中心向外展開(kāi)并移動(dòng)至一加工位置，所述加工裝置輸出具有預(yù)設(shè)壓力的流體，所述流體在磨粒與限位部之間形成隔膜且使磨粒旋轉(zhuǎn)，使所述磨粒加工工件的內(nèi)腔壁。

進(jìn)一步，所述加工裝置包括導(dǎo)流板和安裝至所述導(dǎo)流板的加工盤(pán)，所述導(dǎo)流板上設(shè)有與所述射流裝置連接的若干導(dǎo)流孔，所述加工盤(pán)上開(kāi)設(shè)有若干射流孔，所述導(dǎo)流孔與所述射流孔導(dǎo)通形成射流通道，所述限位部設(shè)于所述射流孔的輸出端。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)流板設(shè)有匯聚所述若干導(dǎo)流孔的混合空間，所述加工盤(pán)封閉在所述混合空間的開(kāi)口處，使所述射流孔與所述混合空間導(dǎo)通。

進(jìn)一步，所述加工盤(pán)上安裝有壓板，所述壓板上凸出有引導(dǎo)部，所述引導(dǎo)部插設(shè)于所述射流孔中并延伸至所述限位部，使所述射流孔的中心線偏離所述限位部的中心。

進(jìn)一步，所述壓板包括本體部和沿本體部徑向凸出的至少二支腳部，所述引導(dǎo)部沿所述本體部的軸向凸出。

進(jìn)一步，所述壓板設(shè)有彈性裝置，所述彈性裝置包括固連在所述加工盤(pán)的導(dǎo)柱、及安裝在導(dǎo)柱上的彈性元件，所述彈性元件彈性推抵在所述壓板與所述加工盤(pán)之間。

進(jìn)一步，所述磨粒采用微粒刀、圓形顆?；虮砻婢哂胁灰?guī)則凸起顆粒中的一種。

進(jìn)一步，所述定心裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上設(shè)有沿中心分布的平面螺紋槽，所述加工裝置安裝在所述轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上且與所述平面螺紋槽嚙合連接。

進(jìn)一步，所述伸縮裝置上安裝有用于檢測(cè)所述加工裝置的移動(dòng)位置及加工位置的檢測(cè)裝置。

進(jìn)一步，還包括連接至所述加工裝置的吸附裝置，所述吸附裝置包括真空泵、及連接真空泵與加工裝置的吸附管，所述吸附管與所述射流通道導(dǎo)通，所述吸附裝置用于將磨粒吸附裝配至所述限位部。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是：

在加工裝置上的射流通道中設(shè)置限位部，通過(guò)限位部來(lái)限定磨粒的位置，使磨粒能均勻分布在加工裝置上以在工件的內(nèi)表面上加工形成微織構(gòu)，加工效率高。射流作用在磨粒上，使得磨粒能與限位部之間形成隔膜，提高加工裝置的使用壽命。射流能驅(qū)動(dòng)磨粒在限位部中旋轉(zhuǎn)，使磨粒的磨損更加均勻，提高磨粒的使用壽命和磨削效果。伸縮裝置帶動(dòng)加工裝置沿工件型腔的軸線方向移動(dòng)至一移動(dòng)位置，定心裝置轉(zhuǎn)動(dòng)并使加工裝置沿工件型腔的徑向移動(dòng)，使加工裝置移動(dòng)至預(yù)設(shè)的加工位置處，使加工裝置能在復(fù)雜型腔的內(nèi)表面加工出微織構(gòu)，移動(dòng)效果好，可以通過(guò)設(shè)置多個(gè)加工裝置協(xié)同加工工件的型腔，加工效率。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中加工裝置與射流裝置及吸附裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中微粒加工工件的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明中壓板的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明中定心裝置收攏狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明中定心裝置展開(kāi)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明中水循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：伸縮裝置10；縱向伸縮機(jī)構(gòu)11；檢測(cè)裝置12；加工裝置20；導(dǎo)流板21；導(dǎo)流孔211；加工盤(pán)22；限位部221；射流孔222；混合空間223；壓板23；引導(dǎo)部231；支腳部232；導(dǎo)向孔233；本體部234；彈性裝置24；導(dǎo)柱241；彈性元件242；射流裝置30；水箱31；進(jìn)水管32；增壓泵33；吸附裝置40；真空泵41；吸附管42；鎖閉開(kāi)關(guān)43；工件50；定心裝置60；轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)61；平面螺紋槽62；機(jī)架70；固定板71；工作腔72；工作臺(tái)裝置73；水循環(huán)系統(tǒng)80；過(guò)濾板81；回水管82；磨粒90。

具體實(shí)施方式

以下所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不因此而限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例，見(jiàn)圖1至圖7所示：一種基于射流的內(nèi)表面自動(dòng)定心微織構(gòu)成形設(shè)備，設(shè)備包括機(jī)架70，在機(jī)架70上安裝有固定板71，在固定板71上安裝有伸縮裝置10，其中，固定板71可安裝在設(shè)于機(jī)架70的導(dǎo)柱上，在一實(shí)施例中，固定板71可帶動(dòng)伸縮裝置10沿導(dǎo)柱滑動(dòng)。伸縮裝置10上安裝有定心裝置60，在定心裝置60上安裝有至少兩加工裝置20、及連接至加工裝置20的射流裝置30。加工裝置20分布在定心裝置60上。如設(shè)有兩個(gè)加工裝置20，則兩加工裝置20對(duì)稱(chēng)分布在定心裝置60上。當(dāng)設(shè)有三個(gè)加工裝置20時(shí)，則三加工裝置20呈120度均勻分布在定心裝置60上。射流裝置30為每一加工裝置20提供預(yù)設(shè)壓力的流體。

機(jī)架70上設(shè)有用于放置工件50的工作臺(tái)裝置73，工作臺(tái)裝置73、定心裝置60和加工裝置20均位于機(jī)架70上的工作腔72內(nèi)，流體和磨粒90均在工作腔72內(nèi)循環(huán)。

加工裝置20上設(shè)有輸出流體的射流通道，射流通道的輸出端設(shè)有用以限定磨粒90的限位部221，吸附裝置40用于將磨粒90吸附裝配至所述限位部221。伸縮裝置10推動(dòng)定心裝置60移動(dòng)至一移動(dòng)位置，定心裝置60的移動(dòng)方向?yàn)檠卮庸で惑w的軸線方向移動(dòng)，定心裝置60轉(zhuǎn)動(dòng)使加工裝置自中心向外展開(kāi)并移動(dòng)至一加工位置。即加工裝置20沿定心裝置60的徑向移動(dòng)，使加工裝置20與工件50的待加工面之間具有預(yù)設(shè)空隙。同時(shí)，關(guān)閉吸附裝置40并啟動(dòng)射流裝置30，射流裝置30輸出具有預(yù)設(shè)壓力的流體，流體在磨粒90與限位部221之間形成隔膜且使磨粒90旋轉(zhuǎn)，使磨粒90在流體驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)并磨削加工工件50的內(nèi)腔壁。

吸附裝置40包括真空泵41、及連接真空泵41與加工裝置20的吸附管42，吸附管42與射流通道導(dǎo)通。啟動(dòng)真空泵41，吸附裝置40將磨粒90從上刀裝置上吸附至加工裝置20上，使磨粒90吸附在限位部221上。伸縮裝置10帶動(dòng)加工裝置20移動(dòng)至工件50的待加工表面，其中，加工裝置20與待加工工件50之間形成有間隙，該間隙的寬度小于磨粒90的初始外徑。在吸附管42與加工裝置20之間設(shè)有鎖閉開(kāi)關(guān)43，加工裝置20移動(dòng)至加工位置后，關(guān)閉真空泵41和控制鎖閉開(kāi)關(guān)43閉合，磨粒90處于自由狀態(tài)。啟動(dòng)射流裝置30，射流裝置30通過(guò)進(jìn)水管32向加工裝置20上的射流通道中輸入流體，該流體具有預(yù)設(shè)壓力，如流體的壓力可在10～30mpa之間調(diào)節(jié)，例如10、15、20、25、30mpa等。加工裝置20連接吸附裝置40便于磨粒90的裝卸，使加工裝置20能加工復(fù)雜型腔。

其中，磨粒90采用微粒刀、圓形顆?；虮砻婢哂胁灰?guī)則凸起顆粒中的一種。其中，微粒刀包括有刀本體和刀頭，所述刀頭設(shè)計(jì)成一個(gè)凸尖形狀，它外凸地設(shè)置于所述刀本體的外表面上，所述刀頭的幾何尺寸為10nm～1mm，所述的刀本體內(nèi)還設(shè)置有能使所述的刀頭始終朝下偏轉(zhuǎn)的配重塊。

射流作用在磨粒90上，在磨粒90與限位部221的內(nèi)壁之間形成隔膜，在加工裝置20移動(dòng)驅(qū)動(dòng)磨粒90拋光磨削工件50表面時(shí)，磨粒90不會(huì)直接作用在限位部221上，可以延長(zhǎng)加工裝置20的使用壽命。射流作用在磨粒90上使磨粒90具有向水平方向的作用力，磨粒90在加工裝置20的作用下限定在工件50的預(yù)設(shè)位置，同時(shí)磨粒90進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)行以在工件50表面加工微織構(gòu)。通過(guò)射流驅(qū)動(dòng)磨粒90旋轉(zhuǎn)，使得磨粒90在磨削工件50的過(guò)程中，磨粒90自身的損耗均勻，延長(zhǎng)磨粒90的磨削壽命。同時(shí)，射流可以及時(shí)沖洗工件50表面的磨屑和損耗的磨粒90，避免工件50表面可能受到的磨屑或損耗磨粒90的傷害。

通過(guò)射流作用在限定于限位部221處的磨粒90，磨粒90分布均勻，使得加工裝置20能均勻磨削工件50，磨削效果穩(wěn)定，加工效率高。

在加工工件50時(shí)，限位部221設(shè)置在與工件50正對(duì)的加工裝置20上，如當(dāng)工件50的加工表面沿豎直方向放置時(shí)，限位部221受到水平方向的作用力，使得加工裝置20能均勻加工工件50的表面。當(dāng)磨粒90加工工件50并損耗后，磨粒90的直徑小于當(dāng)前所處限位部221與工件50之間的間隙后，磨粒90會(huì)在流體作用下從限位部221中脫離，更換新的磨粒90后可繼續(xù)磨削工件50，并依次循環(huán)，直至工件50加工完畢。

見(jiàn)圖2和圖3所示：在一實(shí)施方式中，加工裝置20包括導(dǎo)流板21和安裝至導(dǎo)流板21的加工盤(pán)22。導(dǎo)流板21上設(shè)有與射流裝置30連接的若干導(dǎo)流孔211，加工盤(pán)22上開(kāi)設(shè)有若干射流孔222，導(dǎo)流孔211與射流孔222導(dǎo)通形成射流通道，限位部221設(shè)于射流孔222的輸出端。進(jìn)一步的，導(dǎo)流板21設(shè)有匯聚若干導(dǎo)流孔211的混合空間223，加工盤(pán)22封閉在混合空間223的開(kāi)口處，使射流孔222與混合空間223導(dǎo)通。吸附管42也與該混合空間223導(dǎo)通，并通過(guò)該混合空間223對(duì)射流孔222產(chǎn)生吸附力，使磨粒90被吸附在限位部221上。通過(guò)設(shè)置加工盤(pán)22的表面與工件50的待加工面匹配，可以使加工裝置20在復(fù)雜表面加工出微織構(gòu)。

混合空間223自導(dǎo)流板21的一側(cè)空間向下凹陷形成，加工盤(pán)22封堵住混合空間223的開(kāi)口，使射流裝置30輸入的流體填充在混合空間223后沿射流孔222均勻輸出。作為優(yōu)選，導(dǎo)流孔211均勻分布在導(dǎo)流板21上，使得射流裝置30輸入到混合空間223的流體均勻，繼而使得自射流孔222中輸出的流體壓力均勻。

通過(guò)設(shè)置導(dǎo)流板21可以方便加工裝置20與射流裝置30的連接，射流孔222的數(shù)量多于導(dǎo)流孔211的數(shù)量，導(dǎo)流板21可進(jìn)一步調(diào)節(jié)射流孔222輸出流體的壓力和均勻度，提高射流效果。加工盤(pán)22容易磨損，可通過(guò)緊固連接的方式固定在導(dǎo)流板21上，能在磨損后及時(shí)更換，降低設(shè)備的成本，提高加工精度。

限位部221自加工盤(pán)22的表面沿射流孔222凹陷形成，限位部221的直徑自與射流孔222的相交處向加工盤(pán)22的表面方向逐漸增大，其中，限位部221呈錐面形或弧面形凹陷。磨粒90限定在限位部221中，射流作用在磨粒90上并沿限位部221的表面流出。

見(jiàn)圖3和圖4所示：在加工盤(pán)22上安裝有壓板23，壓板23上凸出有引導(dǎo)部231，引導(dǎo)部231插設(shè)于射流孔222中并延伸至限位部221，使射流孔222的中心線偏離限位部221的中心。壓板23安裝在混合空間223內(nèi)，且正對(duì)射流孔222。壓板23包括本體部234和沿本體部234徑向凸出的至少二支腳部232，引導(dǎo)部231沿本體部234的軸向凸出?？蛇x地，壓板23呈圓形結(jié)構(gòu)，支腳部232設(shè)有三個(gè)且均勻分布在本體部234上，設(shè)置支腳部232可以減小壓板23對(duì)流體的影響。流體可通過(guò)支腳部232與本體部234之間的空間及壓板23與加工盤(pán)22之間的間隔空間進(jìn)入到射流孔222中。由于，磨粒90在限位部221內(nèi)處于偏心狀態(tài)，磨粒90上部受到的射流沖擊力大于下部，以使磨粒90旋轉(zhuǎn)加工工件50的內(nèi)表面。可選地，射流孔222的中心位于限位部221的中心的上方。

在壓板23設(shè)有彈性裝置24，彈性裝置24用以彈性推抵在加工盤(pán)22上，使得壓板23沿射流孔222方向彈性伸縮。具體的，彈性裝置24包括固連在加工盤(pán)22的導(dǎo)柱241、及安裝在導(dǎo)柱241上的彈性元件242，彈性元件242彈性推抵在壓板23與加工盤(pán)22之間，彈性元件242可包括壓簧等。導(dǎo)柱241固定在加工盤(pán)22上，在支腳部232上開(kāi)設(shè)有導(dǎo)向孔233，導(dǎo)柱241插設(shè)于導(dǎo)向孔233中。壓板23精確安裝在加工盤(pán)22上，伸縮裝置10的伸縮可以由混合空間223內(nèi)的液體壓力調(diào)節(jié)，流體運(yùn)行穩(wěn)定，方便調(diào)節(jié)磨粒90的旋轉(zhuǎn)角度。

見(jiàn)圖1所示：伸縮裝置10包括縱向伸縮機(jī)構(gòu)11，縱向伸縮機(jī)構(gòu)11帶動(dòng)定心裝置60和加工裝置20移動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)?？v向伸縮機(jī)構(gòu)11安裝在機(jī)架70的固定板71上。其中，縱向伸縮機(jī)構(gòu)11包括氣缸或液壓缸等，可帶動(dòng)定心裝置60和加工裝置20沿縱向移動(dòng)，或采用電機(jī)等可帶動(dòng)定心裝置60轉(zhuǎn)動(dòng)，或者采用兩者的結(jié)合，使定心裝置60能縱向移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖5和圖6所示，定心裝置60包括轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)61，轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)61上設(shè)有沿中心分布的平面螺紋槽62。加工裝置安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)61上且與平面螺紋槽62嚙合連接。即：加工裝置上安裝有與平面螺紋槽62匹配的嚙合部，即在嚙合部上設(shè)有與平面螺紋槽62嚙合的嚙合齒。可選地，在轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)61的徑向分布的至少一導(dǎo)向槽，嚙合部限定在導(dǎo)向槽中，并與平面螺紋槽62嚙合連接?；蛘咴诳v向伸縮機(jī)構(gòu)11設(shè)有導(dǎo)向桿引導(dǎo)加工裝置沿轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)61的徑向移動(dòng)。

通過(guò)設(shè)置定心裝置60可以使多個(gè)加工裝置20同時(shí)移動(dòng)，并加工型腔的內(nèi)壁，一致性好，加工效率高。通過(guò)平面螺紋槽62帶動(dòng)加工裝置20移動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)，可加工較小尺寸的型腔內(nèi)表面，減小加工裝置20的尺寸和面積，應(yīng)用范圍廣。

伸縮裝置10上安裝有用于檢測(cè)加工裝置20的移動(dòng)位置及加工位置的檢測(cè)裝置12。檢測(cè)裝置12可采用如ccd(chargecoupleddevice)/工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等，用以監(jiān)控加工裝置20的移動(dòng)位置及加工位置，確保加工的準(zhǔn)確性和加工精度，相應(yīng)的檢測(cè)裝置12還包括照明燈。

工作臺(tái)裝置73包括沿水平方向移動(dòng)的橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和沿水平方向移動(dòng)的縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)與縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)相互垂直，橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)與縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)用以固定工件50并帶動(dòng)工件50在水平方向上移動(dòng)。配合加工裝置20的沿豎直方向的直線運(yùn)動(dòng)，多運(yùn)動(dòng)方向的配合，能在工件50的預(yù)設(shè)位置形成微織構(gòu)，加工效率高。其中，加工裝置20、工作臺(tái)裝置73及工件50均處于一工作腔72內(nèi)。

見(jiàn)圖7所示：射流裝置30包括水箱31、連接至水箱31的進(jìn)水管32及位于進(jìn)水管32上的增壓泵33，進(jìn)水管32連接至加工裝置20。該設(shè)備還包括水循環(huán)系統(tǒng)80，水循環(huán)系統(tǒng)80包括安裝在機(jī)架70上的過(guò)濾板81及連接至水箱31的回水管82，過(guò)濾板81位于回水管82的另一端。通過(guò)射流裝置30驅(qū)動(dòng)磨粒90加工工件50表面，通過(guò)水循環(huán)系統(tǒng)80對(duì)流體進(jìn)行回收，循環(huán)利用，節(jié)約資源，降低成本。增壓泵33用以調(diào)節(jié)和控制流體的輸出壓力，調(diào)節(jié)方便。

該基于射流的內(nèi)表面自動(dòng)定心微織構(gòu)成形設(shè)備還包括磨粒90循環(huán)系統(tǒng)以及水-磨粒90分離裝置、磨削切屑去除裝置。水經(jīng)多次過(guò)濾后可以循環(huán)使用，磨粒90經(jīng)分篩后，同樣目數(shù)的磨粒90收集后也可以繼續(xù)使用，大大節(jié)省資源，減少浪費(fèi)。

值得一提的是，在加工裝置20加工過(guò)程中，通過(guò)縱向伸縮機(jī)構(gòu)11沿縱向往復(fù)移動(dòng)帶動(dòng)定心裝置60和加工裝置20移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)腔壁的縱向長(zhǎng)條微織構(gòu)加工?；蛘咻S向轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)定心裝置60和加工裝置20轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)腔壁的周向長(zhǎng)條微織構(gòu)加工。又或縱向伸縮機(jī)構(gòu)11沿縱向往復(fù)移動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)定心裝置60和加工裝置20移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)腔壁的曲線微織構(gòu)加工，加工方便。

射流的裝置目前已廣泛使用，其它結(jié)構(gòu)和原理與現(xiàn)有技術(shù)相同，這里不再贅述。