高精度磨料流动加工设备和方法技术

一种利用一磨料介质以磨料流动加工工件中的一小孔的设备和方法，通过改变该设备内的正排量泵的活塞和缸体的直径，就可以使该设备适应于具有一定粘度范围的磨料介质。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及磨料流动(abrasive-flow)加工，更具体地说，涉及一种能利用高粘度介质、低粘度介质或介于这两者之间的中等粘度介质在一零件中对一小孔进行加工的磨料流动加工设备。2.相关技术的描述磨料流动加工是一种对工件进行抛光或研磨的工艺，是通过使一种带有磨料颗粒的粘性介质在压力下通过工件或穿过一贯穿该工件的小孔来实现的。为讨论起见，本文中所述的具有高粘度的介质的粘度为150-1,000,000厘泊，具有低粘度的介质的粘度为1-150厘泊。然而，在低粘度和高粘度之间的区分点可能不是精确地落在150厘泊上，应该理解，这样的区分仅仅是为了更好地理解本专利技术。高粘度介质的一个例子是粘弹塑料介质，例如半固体的聚合物。低粘度介质的一个例子是液态研磨浆料，其中包括悬浮或浑浮在流体介质中的磨料，例如珩磨(honing)流体的切削流体。该流体可以具有流变添加剂和结合于其中的细分磨料颗粒。流变添加剂产生具有触变作用的浆料。过去，用于高粘度介质的磨料流动加工是利用一种磨料流动加工设备来进行的，而用于低粘度介质的磨料流动加工则是利用一完全不同的磨料流动加工设备来进行的。具体地说，高粘度介质需要有较高的压力，以便混合以及流过或穿过一工件。高粘度介质正确流过一工件的小孔所需的压力应该是4,000psi(磅/英寸2)。另外，高粘度介质通常具有触变作用，这意味着介质的特定粘度取决于施加给介质的剪切应变。在很多场合，需要一特定的粘度，因此，必须将高粘度介质处理成能满足该特定的粘度值。可以通过调节工位来完成这一任务，即，迫使该高粘度介质受到剪切应变直到获得所需的粘度。然而，这种期望的粘度可能要求压力超过800psi以产生所需的剪切应变，进而获得所需的粘度。最后，必须通过工件小孔以获得所需结果的高粘度介质的体积通常小于通过同样的小孔以获得所需结果的低粘度介质的体积。因此，虽然高粘度介质需要较高的压力来调节介质和加工工件，但完成这项任务所需的流体体积小于低粘度操作所需的流体体积。于是可以理解，对一高粘度介质而言，较高的压力和较小的体积限定了设备必须以特定的方式来定尺寸(sizing)。另一方面，当使一低粘度介质混合和流动时，通常需要低压和大流量。举例来说，可以利用大约150psi的压力来实现对低粘度介质的调节，这样的调节旨在混合低粘度介质中的磨料颗粒，以获得一均匀的混合物。这种低粘度调节不同于对高难度介质的调节，后者需要施加剪切应变来调节介质的粘度大小。另外，为迫使低粘度介质通过一工件的小孔，可能需要大约1,500psi的压力。当采用一高粘度介质来加工工件的小孔时，业已发现，精确地控制流过工件小孔的介质的体积对确定小孔何时已被充分地加工是一个非常有效的方法。该方法还可以用来加工低粘度介质。另外，对低粘度介质来说，可以在恒定的压力下将介质施加于工件的小孔并监控流率，直至达到目标流率就可以结束加工。或者，可以在固定的流率下将介质施加于工件小孔并监控压力，直至达到目标压力就可以结束加工。因此，对低粘度和高粘度介质加工而言，不但是两者的压力和体积是不同的，而且对这两种加工所进行的测量和终止的技术也可以不同。附图说明图1示出了一喷嘴1，该喷嘴具有一延伸穿过喷嘴壁3的小(喷)孔2。该小孔具有一第一端4和一第二端6。小孔2具有一沿其长度方向的孔壁8。在加工孔壁8时，高粘度介质的特性不同于低粘度介质的特性。具体地说，低粘度介质和高粘度介质都趋向于调整小孔2的第一端4外的边缘，但只有高粘度介质趋向于抛光从第一端4至第二端6的孔壁8。虽然在文中是以一具有小孔2的喷嘴1为例来描述本专利技术的方法和设备，但应该理解，本专利技术的方法和设备可以应用于各种具有小孔的工件。在很多情况下，从事磨料流动加工的人员既要用高粘度介质，也要用低粘度介质来加工一个零件或多个零件，在目前的技术条件下，用户不得不购买两台分开的机器，一台用于高粘度介质，另一台用于低粘度介质。这样不但会提高成本，而且需要对两台机器进行维护，并且要在厂房内占据额外空间。因此，希望有一种磨料流动加工设备和方法，以便无需用两台分开的用于利用高粘度介质和低粘度介质的机器来加工一个工件，即提供一个既能用高粘度介质又能用低粘度介质(虽然每次只能利用两者之一)来加工一工件的单个设备。专利技术简述本专利技术的第一实施例是一种以磨料流动的方式来加工工件内的一小孔的系统，该系统能利用具有一定粘度值的磨料介质，其中所述系统包括一加工工位，该加工工位具有一加工泵和一用于驱动该泵的加工泵致动器，其中介质供给至泵，泵迫使介质流过工件小孔以对小孔进行加工，泵适于接纳以下两者之一，即一主加工活塞和一主加工缸，主加工活塞具有一直径，主加工活塞可滑动地位于主加工缸内；或一替换型加工活塞和一替换型加工缸，替换型加工活塞具有一不同于主加工活塞的直径，替换型加工活塞可滑动地位于替换型加工缸内，以及其中主加工泵可利用主加工活塞和主加工缸来泵送一低粘度介质通过小孔，并且可以利用替换型加工活塞和替换型加工缸来泵送一高粘度介质通过小孔。本专利技术的第二实施例涉及一种改变用于磨料流动加工的装置的方法，该装置是通过利用具有一定粘度的磨料介质并迫使该介质流过一工件的小孔来工作的，其中装置具有一加工工位，该加工工位包括一加工泵和一加工泵致动器，加工泵具有一主加工泵缸和一主加工泵活塞，后者具有一主直径并可滑动地位于主缸内，用以迫使介质从加工工位流过小孔，该方法包括如下步骤改变主加工泵缸和主加工活塞的直径，以适应具有不同粘度的介质。本专利技术的第三实施例是一种以磨料流动的方式来加工工件的一小孔的系统，该系统具有一加工工位，用于引导介质流过一工件内的小孔；一返回工位，该返回工位具有一双作用活塞，该活塞包括一可在一返回活塞缸内滑动的返回活塞，当活塞处于一缩回位置时，活塞缸可接收从加工缸排出的介质，而当活塞处于一伸出位置时，可迫使介质从返回工位流出；以及其中，活塞具有一附连的活塞杆，活塞和活塞杆具有一延伸穿过其中的孔，因而当把活塞推向伸出位置时，可迫使介质流过该孔，并将其引向加工工位。附图简要说明图1是一可以利用高粘度介质或低粘度介质来加工的普通喷嘴的剖视图；图2是一简化的流程图，说明了用于加工工件的介质的路径；图3是根据本专利技术的磨料流加工设备和方法的示意图；图4是根据本专利技术的调节模式的示意图；图5是根据本专利技术的加料模式的示意图；图6是根据本专利技术的加工模式的示意图；图7是根据本专利技术的返回模式的示意图；图7A是返回模式的另一个实施例的示意图，是图7中的位于A点和B点之间的一个变化形式；图8是根据本专利技术的磨料流动加工设备的等轴立体图；图9是图8所示设备的俯视图；图10是沿图9中的箭头10-10的视图；图11是沿图9中的箭头11-11的视图；图12是沿图9中的箭头12-12剖取的剖视图；图13是与图12相同的视图，但是其中活塞处于伸出位置；图14是图13中的细部14的放大视图；图15是沿图9中的箭头15-15剖取的调节(液压)缸的剖视图；图16是类似于图15的剖视图，但是示出了调节缸的有效直径可以缩小的方式；图17是一加工(液压)缸的剖视图；以及图18是一具有缩小直径的、改进的加工缸的剖视图。专利技术的详细描述图2是一流程图，总的示出了一磨料流动介质在工件加工过程中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以磨料流动的方式来加工工件内的一小孔的系统，该系统能利用具有一定粘度值范围的磨料介质，其中所述系统包括： ａ）一加工工位，该加工工位具有一加工泵和一用于驱动该泵的加工泵致动器，其中介质供给至所述泵，所述泵迫使介质流过工件小孔以对小孔进行加工，所述泵适于接纳以下两者之一： ｉ）一主加工活塞和一主加工缸，所述主加工活塞具有一直径，所述主加工活塞可滑动地位于所述主加工缸内；或 ｉｉ）一替换型加工活塞和一替换型加工缸，所述替换型加工活塞具有一不同于所述主加工活塞的直径，所述替换型加工活塞可滑动地位于所述替换型加工缸内，以及 ｂ）其中所述主加工泵利用所述主加工活塞和主加工缸来泵送一低粘度介质通过所述小孔，并且可以利用所述替换型加工活塞和替换型加工缸来泵送一高粘度介质通过所述小孔。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉L沃尔克，约翰M格林斯莱特，小爱德华J鲁森卡，鲁斯S阿布特，劳伦斯J沃斯，
申请(专利权)人：挤压磨石有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]