[实用新型]一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统，尤其涉及一种与机器人辅助抛光技术相结合，适用于高质量表面要求自由曲面抛光，特别对激光强化后具有高硬度、高耐磨性的表面，具很好的加工质量和效率。

背景技术

光整加工是指在精加工后，从待加工工件上不切除或切出极薄金属层，用以改善工件表面粗糙度或强化其表面的加工过程，通常采用的方法包括抛光和研磨。由于自由曲面在工业中的应用日益广泛，并不断变化、复杂化，使得光整加工的难度也随之增加。

目前我国还是主要由熟练工人凭借其丰富经验完成抛光的，这不但对工人的技术要求非常高，又费时又费力，而且表面的质量难以保证，效率非常低，尤其针对激光强化后具有硬度较高、高耐磨性的表面，其弊端尤为突出。除人工抛光外，传统的抛光方法一般是利用弹簧或柔性抛光材料获得工具与抛光面之间的柔性接触，从而达到抛光的目的。而研磨则是通过介于工件和硬质研具之间的磨料或研磨液的流动产生机械摩擦和化学作用去除微小加工余量。因此，采用抛光进行光整加工能有效应用于自由曲面，得到光滑表面和镜面光泽效果，而利用柔性抛光工具作为加工手段往往不能得到理想的抛光效率，材料去除率较低。研磨则能有效地对高硬度、高耐磨性等难加工表面进行光整加工，但传统的研磨工具对曲面的适应性较差，与待加工表面的仿形度不高，在应用上受到很大的限制。

发明内容

为了克服现有光整加工技术中存在的效率低、可控性不高、实用性差、自动化的不足的缺点，本实用新型提供一种与机器人辅助抛光技术相结合，具有效率高、自适应好、工艺简单、可控性强的基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统。

本实用新型的技术方案：

一种基于柔性可控气压砂轮的光整加工系统，其特征在于：包括柔性可控气压砂轮光整工具，所述柔性可控气压砂轮光整工具安装在工作台上方，并与所述工作台上的加工工件接触；所述柔性可控气压砂轮光整工具上连接有驱动装置，控制其旋转的旋转控制系统，给其提供气压的气压控制系统，以及控制其行走路径、驻留时间和偏转姿态的机器人；

所述柔性可控气压砂轮光整工具包括环状柔性气压砂轮、砂轮支撑体，所述砂轮支撑体是圆盘结构，所述环状柔性气压砂轮是圆环中空结构，其包括弹性支架和连接在所述弹性支架上的磨抛层，所述环状柔性气压砂轮安装在砂轮支撑体上，并与砂轮支撑体形成一内腔，所述内腔与气压控制系统连通。

进一步，所述工作台上配设有液体喷射系统。

进一步，所述柔性可控气压砂轮光整工具安装在所述机器人的执行末端。

进一步，所述环状柔性气压砂轮是可更换模块，其通过砂轮卡箍安装在砂轮支撑体上。

进一步，所述磨抛层由催化磨粒和切削磨粒组成，所述弹性支架是由橡胶制成，所述磨抛层粘结在所述弹性支架上。

本实用新型的技术构思为：由于环形柔性气压砂轮外形结构和尺寸的多样性，按待加工工件尺寸、加工表面形状、加工表面特性和实际的加工需求，在满足技术指标的前提下设计和制作环形柔性气压砂轮和砂轮支撑体，并通过气压控制系统离线设定或在线控制其内部气压，通过旋转控制系统和机器人的控制使得柔性可控气压砂轮光整工具以拟定的旋转方式、转速、轨迹、位姿、进给量等运动，从而使环形柔性气压砂轮以最理想的状态与加工工件接触。环形柔性气压砂轮由催化磨粒、切削磨粒以及橡胶粘结而成，切削磨粒和催化磨粒按照不同的配比，以一定的厚度通过粘结剂粘结于橡胶上，且磨粒多层分布。环形柔性气压砂轮在加工过程中，由于接触方式的不断变化会产生自砺效果，并且随着部分最外层磨粒的脱落，相对内层的新磨粒会不断出现，通过这种方法，一次性加工时间将大大延长。由于催化磨粒的存在而产生的触媒作用进一步提高了材料的去除率，从而提高了抛光的效率。在气压控制下，环形柔性气压砂轮的内部压力会随着待加工工件表面的形状和硬度发生变化，进而改变环形柔性气压砂轮的固着力以及环形柔性气压砂轮和待加工工件表面的接触面接、接触区域的接触力等变量，达到确定性光整加工的目的。同时，在加工过程中，液体喷射系统可对工作区域喷射冷却液，或者喷射抛光液和化学液体，以加强催化磨粒的作用或者结合化学抛光作用提高抛光的效果。加工工件固定安装于工作台，并可通过工作台实现加工工件的特定动作，如旋转，倾斜等有助于光整加工的辅助动作。