内孔表面光整加工装置的设计及实验研究

【摘要】：本课题来源于国家自然科学基金项目“面向孔表面光整加工的液粒两相强制环流理论与技术基础的研究(50675149)”。主要研究利用具有一定压力的液体作为载体,经过环流发生器形成强制环流,带动磨粒对工件内壁进行磨削加工。由于液粒两相强制环流加工装置较复杂,压力液体需在较为密封的空间形成环流,所以对装置与工件间的位置精度要求较高,同时液体对工件和加工环境有一定影响,所以对该方法进行了改进,提出利用离心原理,通过电机带动磨棒对工件进行磨削和光整加工。 本课题研究的主要内容：针对深孔、弯孔、阶梯孔以及异型孔等内孔表面的光整加工较为困难,以及大型输油管道需要对内壁进行清理等问题,提出一种具有一定可控性和自适应能力的内孔表面光整加工装置,该装置由两部分组成,根据离心原理设计的柔性光整头和根据螺旋传动原理设计的自动进给装置。柔性光整头利用油石棒磨削内孔表面,其加工孔径范围为φ165mm-φ230mm。自动进给装置具有一定的自适应能力,可以在φ244±10mm的孔径范围沿轴线往复运动,在自动进给装置的带动下,柔性光整头沿管道轴线对内孔表面进行光整加工。同时在换向器和调速器的控制下,该装置可以以不同的加工速度,不同的加工方向实现对内孔表面的柔性加工。 通过理论分析,确定柔性光整头中磨棒在不同状况下的受力情况,计算出磨棒产生磨削运动的最小转速,以及弯曲强度计算,推导出柔性光整头转速与磨削力的关系,以及光整头进给所需的牵引力。对自动进给装置进行了受力分析,确定出满足柔性光整头所需牵引力的电机功率和弹簧正压力。确定的结构方案,通过AUTOCAD、PROE等软件对内孔表面光整加工装置进行了二维、三维建模。最后通过实验,对自动进给装置和柔性光整头分别进行了测试。测试在不同运动参数下柔性光整头的加工效果；磨棒粒度对柔性光整头加工效果的影响；通过测试自动进给装置的运动速度和牵引力,分析了影响自动进给装置运动的因素。 课题的研究为光整加工技术提供了一个新思路,可以通过柔性化、可控化、自动化实现内孔表面的光整加工,通过对装置的设计、理论分析和实验研究,为该思路下一步更深入的研究和应用提供了理论和实验基础。