一種基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法，其包括：步驟1，將M個(gè)磨粒粒子和N個(gè)基體粒子充分混合，對(duì)其進(jìn)行擠壓獲得J個(gè)復(fù)合粒子，且基體粒子的直徑是磨粒粒子的直徑的10-10000倍，且基體粒子是肖氏硬度為40A～80A、彈性模量為6.0～6.5N/mm2、泊松比為0.48～0.5、密度為0.9-1.1g/mm3的類(lèi)球體狀的高分子化合物；步驟2，通過(guò)加速裝置使復(fù)合粒子獲得拋光工件進(jìn)行拋光所需的速度和入射角度；步驟3，使復(fù)合粒子以所述速度和入射角度拋射向所述拋光工件表面進(jìn)行噴射拋光。本發(fā)明屬于柔性噴射拋光，其能夠拋光復(fù)雜表面、超硬表面、超光滑表面，同時(shí)減少過(guò)程中的加工硬化、磨料淺埋、深劃痕等加工缺陷。
【專利說(shuō)明】一種基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于拋光工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法，是一種柔性噴射拋光。
【背景技術(shù)】
[0002]拋光屬于機(jī)械加工的下游工藝，拋光的水平直接決定了產(chǎn)品最終質(zhì)量。隨著產(chǎn)品對(duì)表面要求日益提高，傳統(tǒng)的拋光方法難以勝任?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般使用磨料噴射加工，它將高壓氣體和磨料粉末混合后高速噴出，利用磨料的沖擊破壞作用去除工件上的材料。該方法雖然能夠拋光復(fù)雜表面、超硬表面、超光滑表面，但是同時(shí)也存在著各種嚴(yán)重的問(wèn)題。如:磨料直接沖擊工件會(huì)導(dǎo)致加工硬化、磨料淺埋、深劃痕等加工缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法，該噴射拋光方法即既能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的拋光復(fù)雜表面、超硬表面、超光滑表面的目的，同時(shí)解決了現(xiàn)有技術(shù)拋光過(guò)程中的加工硬化、磨料淺埋、深劃痕等加工缺陷。
[0004]本發(fā)明的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法包括以下步驟:
[0005]步驟1，在密閉腔里混合加入M個(gè)磨粒粒子和N個(gè)基體粒子，通過(guò)旋轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，將所述M個(gè)磨粒粒子和N個(gè)基體粒子充分混合，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)擠壓軸對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)擠壓獲得J個(gè)復(fù)合粒子，其中I個(gè)復(fù)合粒子由i個(gè)磨粒粒子和I個(gè)基體粒子組成，且所述i個(gè)磨粒粒子鑲嵌在所述I個(gè)基體粒子表面，M、N、J、i為整數(shù)，M大于N，N大于等于J，M大于i ;
[0006]其中，基體粒子的直徑是磨粒粒子的直徑的10-10000倍，且基體粒子是肖氏硬度為40A?80A、彈性模量為6.0?6.5N/mm2、泊松比為0.48?0.5、密度為0.9-1.lg/mm3的類(lèi)球體狀的高分子化合物；
[0007]步驟2，通過(guò)加速裝置使復(fù)合粒子獲得拋光工件進(jìn)行拋光所需的速度和入射角度；
[0008]步驟3，使復(fù)合粒子以所述速度和入射角度拋射向所述拋光工件表面進(jìn)行噴射拋光。
[0009]進(jìn)一步的，所述步驟3包括:
[0010]復(fù)合粒子劃擦步驟:復(fù)合粒子的磨粒粒子與拋光工件表面彈性接觸；
[0011]復(fù)合粒子耕犁步驟:復(fù)合粒子的磨粒粒子切入拋光工件，復(fù)合粒子的基體粒子發(fā)生形變、吸收所述磨粒粒子的動(dòng)能；
[0012]復(fù)合粒子離開(kāi)步驟:復(fù)合粒子的基體粒子恢復(fù)形狀，使復(fù)合粒子離開(kāi)拋光工件。
[0013]進(jìn)一步的，所述磨粒粒子的莫氏硬度為9.0-10.0、直徑為lnm-100 μ m、表面具有棱角的顆粒狀粒子。
[0014]進(jìn)一步的，所述磨粒粒子為金剛石粉末，所述基體粒子為橡膠顆?；蛩芰项w粒。
[0015]進(jìn)一步的，所述金剛石粉末的直徑范圍d=50±10ym，橡膠顆粒的直徑范圍為D=4± 1mm η
[0016]進(jìn)一步的,所述基體粒子的密度為1.0g/mm3。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]1.將磨粒粒子鑲嵌到基體粒子表面，既露出金剛石切削刃，又保證足夠強(qiáng)的結(jié)合力，使其在柔性噴射拋光過(guò)程中具有良好的加工特性而又不輕易脫落。
[0019]2.復(fù)合粒子在被加工件表面上產(chǎn)生劃擦、翻滾和耕犁，實(shí)現(xiàn)材料的微細(xì)去除，從而實(shí)現(xiàn)改善被加工件表面粗糙度的目的。
[0020]3.在拋光過(guò)程中，由于基體粒子具有較強(qiáng)的吸收震動(dòng)和力的能力，能夠有效減少金剛石粉末直接打在工件上產(chǎn)生的加工應(yīng)力和結(jié)構(gòu)破壞。因此加工過(guò)程中磨粒粒子對(duì)工件的過(guò)大沖擊動(dòng)能被基體粒子吸收，減少甚至避免殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，達(dá)到優(yōu)化拋光效果的目的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法的復(fù)合粒子制備裝置示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法的復(fù)合粒子示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法的去除機(jī)理示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法的裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1是本發(fā)明的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法的復(fù)合粒子制備裝置示意圖。如圖1所示，其由圓柱密閉腔1、電機(jī)2、旋轉(zhuǎn)輪3三部分組成在旋轉(zhuǎn)輪和圓柱密閉腔內(nèi)壁之間的間隙里加入磨粒粒子4和基體粒子5。通過(guò)旋轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng),使磨粒粒子4和基體粒子5充分混合。在旋轉(zhuǎn)攪拌過(guò)程中，由于磨粒粒子4末有鋒利的棱角，在旋轉(zhuǎn)輪和圓柱密閉腔內(nèi)壁的擠壓過(guò)程中，很容易地刺入基體粒子5，鑲嵌在基體粒子5表面。其中磨粒粒子為M個(gè)，基體粒子為N個(gè)，獲得的復(fù)合粒子為J個(gè)，且I個(gè)復(fù)合粒子由i個(gè)磨粒粒子和I個(gè)基體粒子組成，M、N、J、i為整數(shù)，M大于N，N大于等于J，M大于i。
[0026]圖2是本發(fā)明的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法的復(fù)合粒子示意圖。如圖2所示，通過(guò)擠壓鑲嵌，將i個(gè)磨粒粒子I鑲嵌到I個(gè)基體粒子2表面，既露出磨粒粒子I的切削刃，又保證足夠強(qiáng)的結(jié)合力，使其在柔性噴射拋光過(guò)程中具有良好的加工特性而又不輕易脫落?！盎w粒子”都是以橡膠為代表的高分子化合物。我們采用肖氏硬度在40A?80A的橡膠，彈性模量:6.0?6.5N/mm2,泊松比0.48?0.5，密度lg/mm3。
[0027]圖3是本發(fā)明的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法的去除機(jī)理示意圖。去除機(jī)理采用圖2所示的復(fù)合粒子，以速度V、入射角度α拋射到被加工件表面，在被加工件表面上產(chǎn)生劃擦、翻滾和耕犁，實(shí)現(xiàn)材料的微細(xì)去除，從而實(shí)現(xiàn)改善被加工件表面粗糙度的目的。并且在拋光過(guò)程中，由于基體粒子2是高彈性的高分子化合物，具有較強(qiáng)的吸收震動(dòng)和力的能力，能夠有效減少磨粒粒子I直接打在工件上產(chǎn)生的加工應(yīng)力和結(jié)構(gòu)破壞。因此加工過(guò)程中磨粒粒子I對(duì)工件的過(guò)大沖擊動(dòng)能被基體粒子2吸收，減少甚至避免殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，達(dá)到優(yōu)化拋光效果的目的。
[0028]圖4是本發(fā)明的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法的裝置示意圖。如圖4所示，其包括磨料漏斗3、磨料入口 4、旋轉(zhuǎn)葉片5三部分。拋光磨粒為復(fù)合粒子6，本實(shí)施例中采用圖2所示的復(fù)合粒子。磨料漏斗用以填入磨粒，磨料漏斗下端與磨料入口相連，用以引導(dǎo)磨料進(jìn)入旋轉(zhuǎn)葉片回轉(zhuǎn)中心；旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源于電機(jī)主軸，主軸直徑54.88^.(^111111，主軸轉(zhuǎn)速1200rpm，功率1.5kW。葉片為“匚”截面鋼條，葉片半徑270mm，截面開(kāi)口面朝向背離電機(jī)一側(cè)。葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，磨料入口伸入“匚”截面鋼條開(kāi)口內(nèi)部，但不接觸葉片的任何部分。磨料流入葉片回轉(zhuǎn)中心后，在離心力的作用下高速甩離葉片邊緣，粒子離開(kāi)葉片的速度V約等于葉片半徑乘以主軸轉(zhuǎn)速。在距離葉片切線方向300_處放置被加工件，通過(guò)在不同高度安置被加工件即可控制粒子入射角度α，使拋光磨粒能夠連續(xù)擊打在被加工件表面，進(jìn)行柔性拋光。磨粒對(duì)工件的拋光過(guò)程在材料去除機(jī)理處已經(jīng)提明，此處不再詳述。
[0029]本發(fā)明優(yōu)選金剛石粉末作為磨粒粒子，橡膠顆粒作為基體粒子。且所述金剛石粉末的直徑范圍d=50±10ym，橡膠顆粒的直徑范圍為D=4±lmm。
[0030]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利·要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法，其特征在于，包括: 步驟1，在密閉腔里混合加入M個(gè)磨粒粒子和N個(gè)基體粒子，通過(guò)旋轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，將所述M個(gè)磨粒粒子和N個(gè)基體粒子充分混合，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)擠壓軸對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)擠壓獲得J個(gè)復(fù)合粒子，其中I個(gè)復(fù)合粒子由i個(gè)磨粒粒子和I個(gè)基體粒子組成，且所述i個(gè)磨粒粒子鑲嵌在所述I個(gè)基體粒子表面，M、N、J、i為整數(shù)，M大于N，N大于等于J，M大于i ; 其中，基體粒子的直徑是磨粒粒子的直徑的10-10000倍，且基體粒子是肖氏硬度為40A?80A、彈性模量為6.0?6.5N/mm2、泊松比為0.48?0.5、密度為0.9-1.lg/mm3的類(lèi)球體狀的高分子化合物； 步驟2，通過(guò)加速裝置使復(fù)合粒子獲得拋光工件進(jìn)行拋光所需的速度和入射角度； 步驟3，使復(fù)合粒子以所述速度和入射角度拋射向所述拋光工件表面進(jìn)行噴射拋光。
2.如權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法，其特征在于，所述步驟3包括: 復(fù)合粒子劃擦步驟:復(fù)合粒子的磨粒粒子與拋光工件表面彈性接觸； 復(fù)合粒子耕犁步驟:復(fù)合粒子的磨粒粒子切入拋光工件，復(fù)合粒子的基體粒子發(fā)生形變、吸收所述磨粒粒子的動(dòng)能； 復(fù)合粒子離開(kāi)步驟:復(fù)合粒子的基體粒子恢復(fù)形狀，使復(fù)合粒子離開(kāi)拋光工件。
3.如權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法，其特征在于， 所述磨粒粒子的莫氏硬度為9.0-10.0、直徑為lnm-100 μ m、表面具有棱角的顆粒狀粒子。
4.如權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法，其特征在于， 所述磨粒粒子為金剛石粉末，所述基體粒子為橡膠顆?；蛩芰项w粒。
5.如權(quán)利要求4所述的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法,其特征在于， 所述金剛石粉末的直徑范圍d=50±10ym,橡膠顆粒的直徑范圍為D=4±lmm。
6.如權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合粒子的噴射拋光方法，其特征在于，所述基體粒子的密度為1.0g/mm3。
【文檔編號(hào)】B24C1/08GK103659614SQ201310705372
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】王西彬, 周天豐, 解麗靜, 項(xiàng)瑞樂(lè) 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)