本發(fā)明屬于精密加工領域，具體涉及一種細長直管內孔拋光裝置與方法。

背景技術：

1、隨著現代高端精密設備趨于小型化，具有小口徑、變徑、細長特征的流道類零件被廣泛用于航空航天、生物醫(yī)療以及化學化工等領域，承擔樣品提取、流體輸送、導熱散熱等作用。由于制造方法等原因，增材制造等方法制造出的工件內流道的表面非常粗糙，存在各類缺陷，在使用過程容易產生流道流阻大、液體殘留、粉末脫落等問題，所以需要采用拋光等方式提升內流道的表面質量從而改善其內部流體的流動特性，而傳統(tǒng)的拋光方法對小尺寸、長徑比大、結構復雜的內流道零件進行拋光的效果難以滿足需求。

2、對于細長的管件拋光時，現有的方式一般有電解拋光、離心拋光和磁力拋光。電解拋光是利用氧化還原反應將工件作為陽極溶解，但對于復雜流道零件無法設計陰極，無法實現復雜流道的拋光，電解拋光前必須進行機械拋光，以去除氧化皮，并且電解拋光對內壁粗糙度有一定要求。離心拋光通過離心盤上工件和磨料的離心運動實現拋光效果。磁力研磨利用磁鐵帶動管內磁性顆粒進行拋光，但對于壁厚較大的復雜流道零件磁力無法有效的控制流道內部磁性顆粒，離心拋光和磁力拋光只能實現微量切削，不適合大切削量、大批量的細長管件的拋光，效率比較低。磨料流方法也可以用來加工細長管，但是磨料流加工需要一定的壓力將流體射入來完成加工，如果壓力較小，無法完成工件表面的加工，但是壓力較大，會對工件表面具有一定的破壞性。

3、目前，采用機械拋光方法對內表面進行拋光的裝置，多存在工具頭的尺寸限制了機械拋光方法的情況，其拋光工具多為拋光盤、拋光錕，只能拋光幾十毫米內徑的大口徑流道，且存在傳動機構復雜、拋光效率較低的問題。采用拋光繩進行拋光的方法其拋光繩在孔內的運動方向多與工件內孔軸線平行，通過拋光繩繞內孔軸線旋轉的方式進行拋光，拋光繩兩端都進行了固定，利用離心力將拋光繩散開進行拋光，亦無法適應細長變徑內孔拋光的問題。

4、現有針對細長變徑內孔拋光相關專利如下：

5、中國專利cn115464541a設計了一種細長管件內孔智能拋光機，將具有徑向刷毛的拋光繩繞過若干滑輪穿入工件中，并用螺紋筒與螺紋銷將拋光繩首尾相連，該專利一方面需要具有徑向刷毛的特殊牽引繩作為拋光耗材，并且將牽引繩首尾相連需要在牽引繩兩端分別安裝螺紋筒與螺紋銷，受螺紋筒尺寸限制并不能拋光更細小的內孔且拋光前拋光繩需繞過張緊輪、導向輪等結構，準備工作耗時較長；另一方面內孔中的拋光繩與內孔軸線平行，針對變徑內孔，選擇較小刷毛會削弱大徑部分拋光效果，選擇較大刷毛會受小徑尺寸影響甚至產生無法進入的情況。

6、中國專利cn206998477u是一種細長管件內孔拋光機，將紗線繞過若干滑輪穿入工件中并首尾相連，在工件一端有磨料口釋放磨料，通過紗線的運動將磨料帶入內孔進行拋光。該專利一方面通過穿過工件的紗線帶動磨料進入工件內孔進行拋光，紗線在內孔中方向與內孔軸線平行，難以對變徑內孔進行拋光；另一方面紗線需纏繞過張緊輪、導向輪等結構，拋光前的準備工作耗時較長。

7、中國專利cn108555733a公開了一種用于精磨醫(yī)用注射器針頭內表面的裝置，該專利利用多根金剛砂線捆扎成的砂線束作為拋光繩，通過旋轉產生的離心作用，使砂線束在內孔中散成若干平行砂線進行拋光。專門針對醫(yī)用注射器針頭內表面拋光，需將若干金剛砂線穿過工件后將砂線兩端扎束，準備工作耗時較長；針對變徑內孔的拋光，其受小徑影響對大徑部分拋光效果較差甚至無法拋光。

8、以上專利及其他細長管內表面拋光裝置多針對統(tǒng)一直徑內孔或者較大孔徑內孔，無法實現小孔徑變徑細長孔的拋光要求，因此亟需提供一種針對小孔徑變徑細長孔拋光裝置和方法，確保拋光效率及拋光精度。

技術實現思路

1、為解決現有技術存在的上述問題，本發(fā)明要設計一種細長直管內孔拋光裝置與方法，實現細長變徑直管內表面可控拋光強度的均勻化拋光，提升內孔表面質量。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種細長直管內孔拋光裝置，包括工作臺、鋼絲繩拋光單元、沖洗風干單元和磨料拋光單元。

3、所述的鋼絲繩拋光單元包括電機、鋼絲繩夾具、研磨膏料斗、傳動裝置、工件夾具、研磨膏回收裝置和保護裝置，所述的電機固定安裝在工作臺上的左側，電機的輸出軸與鋼絲繩夾具連接，所述鋼絲繩夾具與鋼絲繩的左端固定連接，鋼絲繩的右端伸入工件內孔或穿過工件內孔伸出在工件的右端外；所述研磨膏料斗通過料斗支架固定安裝在鋼絲繩的上方；所述工件通過傳動裝置和工件夾具安裝在工作臺上，所述傳動裝置安裝在工作臺上且與保護裝置接觸連接；所述保護裝置嵌套在工件左端入口處；所述研磨膏回收裝置安裝在工作臺的右側且位于工件右端的下方。

4、進一步地，所述沖洗風干單元包括水泵、氣泵和三通接頭，所述水泵和氣泵均安裝在工作臺上，所述水泵和氣泵的出口均通過三通接頭與工件的左端連接，所述工件的右端下方工作臺上安裝回收箱；所述工件通過工件夾具安裝在工作臺上。

5、進一步地，所述磨料拋光單元包括拋光液泵、拋光液箱和連接支架，所述拋光液泵的入口通過水管與拋光液箱的出口連接、出口通過水管與工件的一端連接，所述工件的另一端通過水管與拋光液箱的入口連接，所述工件通過連接支架安裝在工作臺上。

6、進一步地，所述鋼絲繩包括細鋼絲繩、中鋼絲繩和粗鋼絲繩，所述細鋼絲繩直徑與工件的小直徑內孔匹配，所述粗鋼絲繩直徑與工件的大直徑內孔匹配，所述中鋼絲繩的直徑小于粗鋼絲繩直徑且大于細鋼絲繩直徑。

7、進一步地，所述研磨膏料斗安裝在鋼絲繩夾具與工件之間。

8、進一步地，所述工件夾具包括圓柱座和兩個立桿，所述兩個立桿固定在圓柱座上，兩個立桿之間的距離大于工件的外徑；所述圓柱座通過轉軸安裝在工作臺上，通過旋轉圓柱座使兩個立桿與工件接觸。

9、進一步地，所述傳動裝置包括彈簧、l形傳動架、止推軸承、橡膠盤、偏心傳動輪和傳動電機，所述橡膠盤的中心圓孔與保護裝置的塑料管外圓面過盈配合，橡膠盤的兩側面分別與止推軸承固定連接，所述止推軸承與導軌滑動連接，所述導軌通過連接件固定在工作臺上。所述橡膠盤的外圓面與偏心傳動輪上表面接觸，所述偏心傳動輪與傳動電機連接，所述傳動電機固定在工作臺上；所述偏心傳動輪左側面與l形傳動架的垂直板的右側面接觸，所述l形傳動架的水平板與止推軸承固定連接，所述l形傳動架的垂直板的左側面與彈簧的一端固定連接，彈簧的另一端固定在工作臺上。

10、所述偏心傳動輪旋轉時，偏心傳動輪上表面通過摩擦帶動橡膠盤旋轉進而帶動工件旋轉；同時，偏心傳動輪旋轉時，推動l形傳動架沿工件軸向往復運動，進而通過止推軸承和橡膠盤帶動工件沿工件軸向往復運動。

11、進一步地，所述保護裝置包括金屬管和塑料管，所述塑料管內側的左段嵌套在金屬管上、塑料管內側的右段嵌套在工件上；所述金屬管與工件的內外徑相同。

12、一種細長直管內孔拋光方法，利用所述一種細長直管內孔拋光裝置進行拋光，包括如下步驟：

13、步驟一、根據工件材料選取合適的研磨膏，根據工件內徑及工件長度選取合適直徑的粗鋼絲繩、中鋼絲繩和細鋼絲繩。

14、步驟二、將工件通過傳動裝置和工件夾具固定好，在研磨膏料斗中加入適量研磨膏。

15、步驟三、在鋼絲繩上涂抹適量研磨膏后，將鋼絲繩用鋼絲繩夾具夾緊，穿過保護裝置伸入內孔中；如果是細鋼絲繩，則將鋼絲繩的右端伸出工件右端外；否則，將鋼絲繩的右端伸到工件內孔變徑處。

16、步驟四、觀察鋼絲繩旋向，保證電機旋轉方向與鋼絲繩旋向相反，控制電機轉速的同時使研磨膏受鋼絲繩螺旋作用不斷進入孔內，直至從工件出口端流出，被研磨膏回收裝置收集。同時通過傳動裝置控制工件與鋼絲繩反向旋轉，并沿軸線方向前后晃動。

17、步驟五、保持工件運動，在研磨膏從工件出口端流出后，保持電機較高轉速進行拋光。

18、步驟六、如果三個直徑的鋼絲繩都用了一次，則轉步驟七，否則更換另一直徑的鋼絲繩，轉步驟二。

19、步驟七、電機停止，取下工件進行沖洗，直至內孔無研磨膏殘留。

20、步驟八、調配拋光液倒入磨料拋光單元的拋光液箱中，將工件安裝到磨料拋光單元，檢查氣密性，將工件放入磨料拋光單元中進行拋光。

21、步驟九、將工件安裝到沖洗風干單元進行沖洗并風干。

22、步驟十、對風干后的工件內孔進行檢測，內表面質量達到預期目標，拋光加工結束。

23、進一步地，所述步驟五中，取研磨膏回收裝置中的研磨膏重新放入研磨膏料斗中。

24、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下：

25、1、由于鋼絲繩具有一定的剛度，旋轉時產生的甩動可以對內孔產生拋光作用，鋼絲繩螺旋狀的結構特點便于將研磨膏運輸進內孔中，無需特殊拋光繩或上料裝置供給研磨膏進行拋光。

26、2、本發(fā)明僅需將鋼絲繩和工件安裝夾緊即可進行加工，所用耗材方便易得，重復利用研磨膏節(jié)能環(huán)保；整體結構簡單、操作便捷。

27、3、本發(fā)明的整根鋼絲繩對工件內孔各部位進行拋光加工效率高，針對變徑工件，先用細鋼絲繩拋光小徑位置，此時對大徑位置亦有一定拋光效果，后用粗鋼絲繩拋光大徑位置，而小徑位置不受影響。

28、4、本發(fā)明除鋼絲繩拋光外，還調配拋光液進行拋光，進一步提高拋光效果。