一種精密薄壁零件的拋光設(shè)備及其拋光方法與流程

本發(fā)明涉及拋光設(shè)備及拋光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種精密薄壁零件的拋光設(shè)備及其拋光方法。

背景技術(shù)：

在真空鍍膜設(shè)備中，離子源柵網(wǎng)是一種產(chǎn)生高能量離子束的重要部件，這類部件工作于高電壓、高溫狀態(tài)。其表面不允許有任何微觀毛刺，也不允許有細(xì)微的變形，否則會由于尖端放電而引起重大事故。

對于離子源柵網(wǎng)這種精密零件，其在加工的最后階段，通過良好的表面處理可以減少產(chǎn)品的磨損，提高客戶的滿意度，也是不可缺少的一個重要步驟，特別是還有一些應(yīng)用于高溫高電壓環(huán)境中的金屬零件，能夠具有光亮的表面質(zhì)量可以大大減少因尖端放電而引起的打火故障。

拋光是目前增加零件表面光潔度，減少粗糙度的主要方法，目前金屬零件常用的拋光方法大致有：（1）比較重要的零件使用研磨材料和電動工具手工拋光；（2）毛刺較少時使用電流在電解液中對材料表面的微觀突起進(jìn)行腐蝕；（3）要求不嚴(yán)格不容易變形的零件使用震動拋光。

目前柵網(wǎng)零件在手工拋光的過程中，如果由于工人經(jīng)驗的不足，容易造成一些不良后果，如：（1）研磨工具施加給零件的壓力超出變形的臨界點，會使零件產(chǎn)生變形；（2）研磨頭在各個位置的壓力和研磨速度不一致，導(dǎo)致零件表面出現(xiàn)花斑；（3）研磨頭在零件局部位置停留過久，容易使零件表面過熱燒傷，或者過切影響尺寸；（4）研磨頭在零件邊界位置容易跳動導(dǎo)致手持不穩(wěn)，給產(chǎn)品以劇烈沖擊，造成廢品和工具損壞；（5）手工拋光固定批量產(chǎn)品時，有很大可能性使產(chǎn)品的特性不一致；（6）電解拋光時都是把零件全部浸入電解液中，所需的電流太大，達(dá)到每平方厘米幾十安培的強度，對電源和夾具要求比較高，相應(yīng)的對設(shè)備投資要求也比較大；（7）在夾具和零件接觸的位置，容易因夾具遮擋影響效果，也容易因接觸點位置電流太大產(chǎn)生燒蝕；（8）精密薄壁零件可能因大電流過熱而變形；（9）因?qū)щ娦栽?，產(chǎn)品的凹坑內(nèi)或孔內(nèi)的電解拋光效果不良；（10）產(chǎn)品表面因與導(dǎo)電板距離有遠(yuǎn)近之分，導(dǎo)致表面每個位置的電流不一致，易使產(chǎn)品表面出現(xiàn)瑕疵。

因此，對于柵網(wǎng)零件或其他精密的薄壁零件而言，要想在加工過程中取得良好的表面拋光效果，則不能僅僅是通過傳統(tǒng)單一的工序進(jìn)行拋光加工，而需要針對零件的表面特性和結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行針對性采取拋光方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種實施可靠且拋光效果優(yōu)良的精密薄壁零件的拋光設(shè)備及其拋光方法。

為了實現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種精密薄壁零件的拋光設(shè)備，其包括依序設(shè)置的機械拋光機構(gòu)、電解拋光機構(gòu)、數(shù)控拋光機構(gòu)和設(shè)于機械拋光機構(gòu)、電解拋光機構(gòu)和數(shù)控拋光機構(gòu)之間且用于傳遞待拋光零件的傳送機構(gòu)；

所述的機械拋光機構(gòu)包括固定支架、減速電機、偏心輪、連接塊、滑塊和用于夾持零件的工裝，所述的減速電機固定在固定支架的一側(cè)，減速電機的轉(zhuǎn)軸朝向固定支架的另一側(cè)且轉(zhuǎn)軸端部與偏心輪的徑向中部固定連接，所述固定支架的另一側(cè)設(shè)有u形內(nèi)凹部，所述u形內(nèi)凹部中平行設(shè)置有一對橫跨u形內(nèi)凹部兩側(cè)的導(dǎo)向桿，所述的滑塊滑動設(shè)置在一對導(dǎo)向桿上，滑塊的下端面可拆卸地設(shè)置有拋光砂布，所述用于夾持零件的工裝設(shè)于滑塊的下方，所述滑塊的上端部與連接塊固定連接，所述連接塊的一側(cè)面與偏心輪相對且設(shè)有腰型孔，所述偏心輪與腰型孔相對的端面邊緣固定設(shè)置有連接桿且通過連接桿穿設(shè)在連接塊的腰型孔內(nèi)，由減速電機的轉(zhuǎn)軸帶動偏心輪轉(zhuǎn)動，使偏心輪上的連接桿在腰型孔中滑動來驅(qū)動滑塊沿導(dǎo)向桿進(jìn)行水平往復(fù)滑動，令滑塊下端面的拋光砂布對置于滑塊下方的待拋光零件進(jìn)行機械拋光，經(jīng)機械拋光后的零件通過傳送機構(gòu)輸送至電解拋光機構(gòu)進(jìn)行電解拋光；

所述的電解拋光機構(gòu)包括溶液池、數(shù)控三軸滑臺、耐酸金屬噴管、耐酸泵、加熱單元和電源，所述溶液池內(nèi)置有電解液，溶液池頂部的開口處設(shè)有平臺，該平臺上設(shè)有用于固定零件的工裝，所述耐酸金屬噴管固定在數(shù)控三軸滑臺上并由數(shù)控三軸滑臺帶動在三維空間內(nèi)按預(yù)定軌跡移動；所述電源的負(fù)極與耐酸金屬噴管的外壁電連接，電源的正極與零件電連接；所述耐酸泵通過管路將溶液池內(nèi)的電解液泵送至加熱單元的進(jìn)液口，加熱單元的出液口連通至耐酸金屬噴管，經(jīng)電解拋光后的零件通過傳送機構(gòu)輸送至數(shù)控拋光機構(gòu)進(jìn)行數(shù)控拋光；

所述的數(shù)控拋光機構(gòu)包括機架，機架的下部設(shè)有第一y軸滑軌，第一y軸滑軌上滑動連接有滑臺，該滑臺由第一y軸驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動，所述滑臺的上端面上設(shè)有用于固定零件的工裝；所述機架的上部設(shè)有第一x軸滑軌，第一x軸滑軌上滑動連接有滑座，該滑座由第一x軸驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動；所述滑座上設(shè)有第一z軸滑軌，第一z軸滑軌上滑動連接有主軸夾具，該主軸夾具由第一z軸驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動；所述主軸夾具上連接有旋轉(zhuǎn)主軸，旋轉(zhuǎn)主軸的底部連接有研磨頭，所述旋轉(zhuǎn)主軸和主軸夾具之間設(shè)有壓力傳感器；所述第一x軸驅(qū)動系統(tǒng)、第一y軸驅(qū)動系統(tǒng)、第一z軸驅(qū)動系統(tǒng)和壓力傳感器分別與一上位機電連接。

進(jìn)一步，所述數(shù)控三軸滑臺包括第二x軸滑軌，第二x軸滑軌上滑動連接有第二x軸滑臺，該第二x軸滑臺由第二x軸步進(jìn)電機驅(qū)動，所述第二x軸滑臺上設(shè)有第二y軸滑軌，第二y軸滑軌上滑動連接有第二y軸滑臺，該第二y軸滑臺由第二y軸步進(jìn)電機驅(qū)動，所述y軸滑臺靠近溶液池的一端上設(shè)有第二z軸滑軌，第二z軸滑軌上滑動連接有第二z軸滑臺，該第二z軸滑臺由第二z軸步進(jìn)電機驅(qū)動，所述耐酸金屬噴管固定在第二z軸滑臺上，所述第二x軸步進(jìn)電機、第二y軸步進(jìn)電機和第二z軸步進(jìn)電機分別與一上位機電連接。

優(yōu)選的，所述加熱單元包括石英管和加熱器，加熱器對石英管的外壁進(jìn)行加熱。

優(yōu)選的，所述耐酸金屬噴管由白金材料成型。

優(yōu)選的，所述溶液池為石英池。

進(jìn)一步，所述第一x軸驅(qū)動系統(tǒng)、第一y軸驅(qū)動系統(tǒng)和第一z軸驅(qū)動系統(tǒng)均包括電機以及與電機連接的絲桿螺母副。

進(jìn)一步，所述的數(shù)控拋光機構(gòu)還包括設(shè)在研磨頭旁側(cè)的研磨液噴頭。

進(jìn)一步，所述的拋光砂布為植絨砂布。

進(jìn)一步，所述滑塊與導(dǎo)向桿的滑動連接部設(shè)有滑套，所述的滑塊通過滑套與導(dǎo)向桿滑動連接。

一種精密薄壁零件的拋光設(shè)備的拋光方法，其包括如下步驟：

（1）將待拋光的零件夾持在機械拋光機構(gòu)的零件夾持工裝上，然后啟動減速電機，使減速電機的轉(zhuǎn)軸帶動偏心輪以60～600r/min的速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動，令偏心輪上的連接桿驅(qū)動連接塊進(jìn)行帶動滑塊沿導(dǎo)向桿做往復(fù)直線運動，使滑塊下端面的拋光砂布對零件夾持工裝上的待拋光零件進(jìn)行拋光，并使待拋光零件的表面至少被拋光砂布拋光一次；

（2）將經(jīng)過機械拋光機構(gòu)拋光后的零件置于電解拋光機構(gòu)上用于固定零件的工裝上，將以磷酸和硫酸為主要成分混合而成的電解液用耐酸泵進(jìn)行抽取，先通過石英管對電解液進(jìn)行加熱，其中石英管的加熱溫度為50～200℃，之后通過耐酸金屬噴管將保持一定溫度的電解液噴灑在待拋光的零件上，其中零件接電源正極，耐酸金屬噴管接電源負(fù)極，在耐酸金屬噴管與零件之間保持9～24v的電壓，使從耐酸金屬噴管出來的電解液與零件之間導(dǎo)電；耐酸金屬噴管安裝在數(shù)控三軸滑臺上，可以通過上位機編程使耐酸金屬噴管相對零件之間可以按照預(yù)定的軌跡移動，因此耐酸金屬噴管出來的帶電的電解液按照設(shè)定的軌跡均勻地與零件接觸，從而實現(xiàn)用極小的電流均勻去除細(xì)微毛刺和表面的氧化皮；

（3）將經(jīng)過電解拋光后的零件固定在數(shù)控拋光機構(gòu)的滑臺上，然后在數(shù)控拋光機構(gòu)的上位機上用數(shù)控程序控制研磨頭按照對應(yīng)的軌跡在零件表面上以0.5～3m/min的速度進(jìn)行移動，同時在研磨頭與零件之間噴灑加了研磨粉的懸濁液，達(dá)到拋光目的，另外，通過在旋轉(zhuǎn)主軸與主軸夾具之間的壓力傳感器將檢測到的壓力信號傳遞至上位機，從而實時控制旋轉(zhuǎn)主軸上下微調(diào)和使研磨頭的壓力保持在設(shè)定的壓力值，使拋光可以順利進(jìn)行，又不會讓零件變形，其中主軸的轉(zhuǎn)速為1000～10000r/min。

采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過依序設(shè)置機械拋光機構(gòu)、電解拋光機構(gòu)和數(shù)控拋光機構(gòu)進(jìn)行對零件拋光，通過逐步細(xì)化的拋光工序來保證拋光后的零件表面具有優(yōu)良的平整度，其中機械拋光機構(gòu)的滑塊下方設(shè)置的拋光砂布為可拆式結(jié)構(gòu)，可便于更換和進(jìn)行調(diào)整，另外利用減速電機的轉(zhuǎn)軸帶動偏心輪轉(zhuǎn)動，使偏心輪上的連接桿在腰型孔中滑動來驅(qū)動滑塊沿導(dǎo)向桿進(jìn)行水平往復(fù)滑動，令滑塊下端面的拋光砂布對置于滑塊下方的待拋光零件進(jìn)行機械拋光的方式不僅簡單有效，而且還能夠便于觀察零件的實時拋光進(jìn)度，而電解拋光裝置在耐酸金屬噴管與待拋光的零件之間保持一定的電壓，從而使耐酸金屬噴管出來的電解液與零件之間導(dǎo)電；同時噴出來的帶電的電解液按照設(shè)定的軌跡均勻地與零件接觸，就可以實現(xiàn)用極小的電流均勻去除薄壁精密零件上的細(xì)微毛刺和表面的氧化皮，并且采用循環(huán)酸液的加熱方式，可以防止強腐蝕性酸液在通電環(huán)境下對設(shè)備的腐蝕，使得設(shè)備使用壽命更長，零件拋光效果更佳，另外數(shù)控拋光機構(gòu)利用數(shù)控程序控制研磨頭按照對應(yīng)的軌跡在零件表面上移動，同時在研磨頭與零件之間噴灑加了研磨粉的懸濁液，達(dá)到拋光目的；另外，在旋轉(zhuǎn)主軸與主軸夾具之間安裝壓力傳感器，從而實時控制研磨頭與零件之間保持一個合適的壓力值，使拋光可以順利進(jìn)行，又不會讓零件變形。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述：

圖1為本發(fā)明裝置的連接示意框圖；

圖2為本發(fā)明機械拋光機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡要示意圖；

圖3為本發(fā)明電解拋光機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡要示意圖；

圖4為本發(fā)明電解拋光機構(gòu)的石英管的結(jié)構(gòu)簡要剖面示意圖；

圖5為圖4所示石英管結(jié)構(gòu)的徑向剖面示意圖；

圖6為本發(fā)明數(shù)控拋光機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡要示意圖；

圖7為本發(fā)明數(shù)控拋光機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)主軸與壓力夾具連接的示意圖；

圖8為本發(fā)明數(shù)控拋光機構(gòu)各部件的控制原理簡要示意圖。

具體實施方式

如圖1至8之一所示，本發(fā)明包括依序設(shè)置的機械拋光機構(gòu)1、電解拋光機構(gòu)2、數(shù)控拋光機構(gòu)3和設(shè)于機械拋光機構(gòu)1、電解拋光機構(gòu)2和數(shù)控拋光機構(gòu)3之間且用于傳遞待拋光零件的傳送機構(gòu)4。

機械拋光機構(gòu)1包括固定支架11、減速電機12、偏心輪13、連接塊18、滑塊14和用于夾持零件的工裝（未示出），所述的減速電機12固定在固定支架11的一側(cè)，減速電機12的轉(zhuǎn)軸朝向固定支架的另一側(cè)且轉(zhuǎn)軸端部與偏心輪13的徑向中部固定連接，所述固定支架11的另一側(cè)設(shè)有u形內(nèi)凹部，所述u形內(nèi)凹部中平行設(shè)置有一對橫跨u形內(nèi)凹部兩側(cè)的導(dǎo)向桿15，所述的滑塊14滑動設(shè)置在一對導(dǎo)向桿15上，滑塊14的下端面可拆卸地設(shè)置有拋光砂布16，所述用于夾持零件的工裝設(shè)于滑塊14的下方，所述滑塊14的上端部與連接塊18固定連接，所述連接塊18的一側(cè)面與偏心輪13相對且設(shè)有腰型孔181，所述偏心輪13與腰型孔181相對的端面邊緣固定設(shè)置有連接桿17且通過連接桿穿設(shè)在連接塊18的腰型孔181內(nèi)，由減速電機12的轉(zhuǎn)軸帶動偏心輪13轉(zhuǎn)動，使偏心輪13上的連接桿17在腰型孔181中滑動14來驅(qū)動滑塊14沿導(dǎo)向桿15進(jìn)行水平往復(fù)滑動，令滑塊14下端面的拋光砂布16對置于滑塊14下方的待拋光零件進(jìn)行機械拋光，經(jīng)機械拋光后的零件通過傳送機構(gòu)4輸送至電解拋光機構(gòu)2進(jìn)行電解拋光。

進(jìn)一步，所述的拋光砂布16為植絨砂布。

進(jìn)一步，所述滑塊14與導(dǎo)向桿15的滑動連接部設(shè)有滑套，所述的滑塊14通過滑套與導(dǎo)向桿15滑動連接。

電解拋光機構(gòu)包括溶液池21、數(shù)控三軸滑臺22、耐酸金屬噴管23、耐酸泵24、加熱單元25和電源26，所述溶液池21內(nèi)置有電解液，溶液池21頂部的開口處設(shè)有平臺，該平臺上設(shè)有用于固定零件27的工裝，所述耐酸金屬噴管23固定在數(shù)控三軸滑臺22上并由數(shù)控三軸滑臺22帶動在三維空間內(nèi)按預(yù)定軌跡移動；所述電源26的負(fù)極與耐酸金屬噴管23的外壁電連接，電源26的正極與零件27電連接；耐酸泵24通過管路將溶液池21內(nèi)的電解液泵送至加熱單元25的進(jìn)液口，加熱單元25的出液口連通至耐酸金屬噴管23，經(jīng)電解拋光后的零件通過傳送機構(gòu)輸4送至數(shù)控拋光機構(gòu)3進(jìn)行數(shù)控拋光；

其中，所述的數(shù)控三軸滑臺22包括第二x軸滑軌221，第二x軸滑軌221上滑動連接有第二x軸滑臺222，該第二x軸滑臺222由第二x軸步進(jìn)電機223驅(qū)動，所述第二x軸滑臺222上設(shè)有第二y軸滑軌224，第二y軸滑軌224上滑動連接有第二y軸滑臺225，該第二y軸滑臺225由第二y軸步進(jìn)電機226驅(qū)動，所述y軸滑臺225靠近溶液池21的一端上設(shè)有第二z軸滑軌227，第二z軸滑軌227上滑動連接有第二z軸滑臺228，該第二z軸滑臺228由第二z軸步進(jìn)電機229驅(qū)動，所述耐酸金屬噴管23固定在第二z軸滑臺228上，所述第二x軸步進(jìn)電機223、第二y軸步進(jìn)電機226和第二z軸步進(jìn)電機229分別與一上位機電連接。

優(yōu)選的，所述加熱單元25包括石英管252和加熱器251，加熱器251對石英管251的外壁進(jìn)行加熱。

優(yōu)選的，所述耐酸金屬噴管23由白金材料或其他耐酸性金屬材料成型，所述溶液池21為石英池，所述石英池內(nèi)的溶液為硫酸、磷酸為主要成分的混合酸。

數(shù)控拋光機構(gòu)3包括機架31，機架31的下部設(shè)有第一y軸滑軌32，第一y軸滑軌32上滑動連接有滑臺33，該滑臺33由第一y軸驅(qū)動系統(tǒng)34驅(qū)動，所述滑臺33的上端面上設(shè)有用于固定零件的工裝（未示出）；所述機架31的上部設(shè)有第一x軸滑軌35，第一x軸滑軌35上滑動連接有滑座36，該滑座36由第一x軸驅(qū)動系統(tǒng)37驅(qū)動；所述滑座36上設(shè)有第一z軸滑軌38，第一z軸滑軌38上滑動連接有主軸夾具39，該主軸夾具39由第一z軸驅(qū)動系統(tǒng)310驅(qū)動；所述主軸夾具39上連接有旋轉(zhuǎn)主軸311，旋轉(zhuǎn)主軸311的底部連接有研磨頭312，所述旋轉(zhuǎn)主軸311和主軸夾具39之間設(shè)有壓力傳感器313；所述第一x軸驅(qū)動系統(tǒng)37、第一y軸驅(qū)動系統(tǒng)34、第一z軸驅(qū)動系統(tǒng)310和壓力傳感器313分別與一上位機（未示出）電連接。

進(jìn)一步，所述第一x軸驅(qū)動系統(tǒng)37、第一y軸驅(qū)動系統(tǒng)34和第一z軸驅(qū)動系統(tǒng)310均包括電機以及與電機連接的絲桿螺母副。

進(jìn)一步，所述的數(shù)控拋光機構(gòu)還包括設(shè)在研磨頭312旁側(cè)的研磨液噴頭。

一種精密薄壁零件的拋光設(shè)備的拋光方法，其包括如下步驟：

（1）將待拋光的零件夾持在機械拋光機構(gòu)1的零件夾持工裝上，然后啟動減速電機12，使減速電機12的轉(zhuǎn)軸帶動偏心輪13以60～600r/min的速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動，令偏心輪13上的連接桿17驅(qū)動連接塊18進(jìn)行帶動滑塊沿導(dǎo)向桿15做往復(fù)直線運動，使滑塊14下端面的拋光砂布16對零件夾持工裝上的待拋光零件進(jìn)行拋光，并使待拋光零件的表面至少被拋光砂布拋光一次；

（2）將經(jīng)過機械拋光機構(gòu)1拋光后的零件27置于電解拋光機構(gòu)2上用于固定零件的工裝上，將以磷酸和硫酸為主要成分混合而成的電解液21用耐酸泵進(jìn)行抽取，先通過石英管251對電解液進(jìn)行加熱，其中石英管251的加熱溫度為50～200℃，之后通過耐酸金屬噴管23將保持一定溫度的電解液噴灑在待拋光的零件上，其中零件接電源正極，耐酸金屬噴管23接電源負(fù)極，在耐酸金屬噴管23與零件之間保持9～24v的電壓，使從耐酸金屬噴管23出來的電解液與零件之間導(dǎo)電；耐酸金屬噴管安23裝在數(shù)控三軸滑臺22上，可以通過上位機編程使耐酸金屬噴管23相對零件之間可以按照預(yù)定的軌跡移動，因此耐酸金屬噴管23出來的帶電的電解液按照設(shè)定的軌跡均勻地與零件接觸，從而實現(xiàn)用極小的電流均勻去除細(xì)微毛刺和表面的氧化皮；

（3）將經(jīng)過電解拋光后的零件固定在數(shù)控拋光機構(gòu)3的滑臺33上，然后在數(shù)控拋光機構(gòu)3的上位機上用數(shù)控程序控制研磨頭312按照對應(yīng)的軌跡在零件表面上以0.5～3m/min的速度進(jìn)行移動，同時在研磨頭與零件之間噴灑加了研磨粉的懸濁液，達(dá)到拋光目的，另外，通過在旋轉(zhuǎn)主軸311與主軸夾具39之間的壓力傳感器將檢測到的壓力信號傳遞至上位機，從而實時控制旋轉(zhuǎn)主軸上下微調(diào)和使研磨頭壓力保持在設(shè)定的壓力值，使拋光可以順利進(jìn)行，又不會讓零件變形，其中主軸的轉(zhuǎn)速為1000～10000r/min。

以上所述為本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化、修改、替換和變型，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。