一種研磨拋光機供液系統(tǒng)的設(shè)計

鄭森偉，劉 偉，王 偉，孫德紅

（1.華僑大學(xué)機電學(xué)院，福建 廈門 361000；2.閩南理工學(xué)院，福建 石獅 362700）

作者鄭森偉系華僑大學(xué)在讀研究生，閩南理工學(xué)院教師。

1.引言

研磨拋光作為機械拋光的一種，是各種拋光方法中加工精度相對較高的設(shè)備。利用該加工方式，工件表面粗糙度可以達(dá)到0.1μm以下。研磨拋光機在研磨拋光過程中需要連續(xù)不斷的提供研磨拋光液，才能使工件持續(xù)、均勻地進(jìn)行研磨拋光[1-2]。而含有磨料的研拋液需要被壓緊在工件被加工表面上，通過這些磨料對加工表面的研磨達(dá)到研磨拋光的效果。因此研磨拋光液中的磨料是否均勻?qū)τ诠ぜ募庸け砻尜|(zhì)量至關(guān)重要。由于研磨拋光液中含有磨料，當(dāng)拋光液流動一段距離或者停止流動，這些磨料往往會沉淀到底部，這樣就會造成拋光液中的磨料太少，研磨效果不夠或者研磨拋光液磨料混合不夠均勻，在拋光時工件表面加工力度不一[3]。

研磨拋光機的供液系統(tǒng)，在其工作時要求能夠連續(xù)穩(wěn)定的提供研磨拋光液到工件被加工表面[2]。傳統(tǒng)的供液系統(tǒng)中，一般研磨機所需要的拋光液儲存在儲液缸內(nèi)，通過輸送泵的抽吸加壓，由輸送管路輸送到研磨拋光機上，然后調(diào)節(jié)管道閥門大小，從而調(diào)節(jié)拋光液流速，使需要的拋光液通過上磨盤流通到工件被加工表面上，然后通過回流管使用過的拋光液回流到儲液缸內(nèi)。傳統(tǒng)研磨拋光液供液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示[4-5]。然而該供液系統(tǒng)還存在一些不足：在長時間的工作過程中儲液罐內(nèi)容易產(chǎn)生沉淀，所提供的研磨拋光液到經(jīng)過一段時間后，研磨拋光效果逐漸變差。閥門上容易沉淀磨料，致使閥門失去調(diào)節(jié)效果，從而需要進(jìn)行更換，影響拋光的正常進(jìn)行造成工期延誤。

本文針對傳統(tǒng)拋光液供液系統(tǒng)的缺點，進(jìn)行設(shè)計開發(fā)，使之在滿足提供磨料混合均勻的拋光液，并使用無閥門緩沖裝置避免閥門壞死，提高拋光質(zhì)量，節(jié)約進(jìn)行再次拌料與更換閥門的時間。

2.自攪拌研磨拋光機供液系統(tǒng)設(shè)計

傳統(tǒng)的拋光機供液系統(tǒng)，其拋光液從儲液缸通過輸送泵抽取出來，經(jīng)輸送管輸送到拋光機內(nèi)，然后回流到儲液缸。由于研磨拋光的工作往往是一個緩慢的過程，經(jīng)常需要幾天的時間才能研磨好工件，然而在這樣長時間的工作中，其磨料會慢慢的沉淀到儲液缸底部或者在閥門之中導(dǎo)致閥門失效。為此設(shè)計帶有可回流自動攪拌研磨液裝置和無閥門可調(diào)壓研磨拋光液緩沖筒的供液系統(tǒng)，如圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)拋光機供液系統(tǒng)

圖2 自攪拌供液系統(tǒng)示意圖

回流自動攪拌研磨液裝置，是將儲液缸底部沿邊切向方向設(shè)置一個入口接頭作為儲液缸回流口，由接頭連接一條管道，再連接上三通接頭，在三通接頭分出的兩頭，一頭連接一提供壓力的氣壓裝置，一頭連接儲液缸上部，把經(jīng)過過濾的拋光液及從緩沖筒回流的拋光液引流向儲液缸回流口，在回流到儲液缸回流口是，由氣泵提供的氣壓，直接把回流的拋光液從儲液缸回流口，以一定的壓力沖刷進(jìn)儲液缸內(nèi)，如圖2所示。此時沉淀到底部的磨料經(jīng)過回流液的沖刷，便懸浮起來，回流拋光液會起到自動攪拌的效果，從而防止了磨料的沉淀，達(dá)到磨料均勻的游離在拋光液中的效果。

無閥門可調(diào)壓研磨拋光液緩沖筒，在標(biāo)有角度刻度的支架上安裝固定一緩沖筒，緩沖筒上，沿著其圓周切向方向設(shè)置一緩沖筒進(jìn)口，由輸送泵抽取的研磨拋光液通過緩沖筒進(jìn)口沿著緩沖筒的圓柱面切向方向沖入緩沖筒，從而使緩沖筒內(nèi)的拋光液進(jìn)行沿著圓周方向運動，起來拋光液的再次攪拌。在緩沖筒的上方設(shè)置一緩沖筒回流口，當(dāng)緩沖筒充滿拋光液時，多余的拋光液會通過緩沖筒回流口回流到儲液缸內(nèi)。在緩沖筒下方設(shè)置一緩沖筒出口，拋光液通過緩沖筒出口流向拋光機上磨盤參與研磨拋光，如圖2所示。由于緩沖筒出口沒有設(shè)置閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)拋光液的流量，此時沿著帶刻度支架的弧臂擺動緩沖筒，可以使緩沖筒從水平0°到豎直90°進(jìn)行擺放，這樣緩沖筒出口出的水壓就可以隨之改變，從而調(diào)節(jié)拋光液的流量。

3.供液系統(tǒng)自攪拌沖刷力及緩沖筒供液流量校核

在拋光液沉淀自動攪拌過程中需要進(jìn)行一定的沖擊力進(jìn)行攪拌。擬以容積為10kg的儲液缸裝有深度為400mm高的拋光液為例，在缸底所產(chǎn)生的壓強為0.04MP的氣壓推動回流拋光液進(jìn)入儲料缸底部時，當(dāng)磨料沉淀到缸底時，拋光液回流入口直徑為 20mm，由氣泵提供的 0.2MP氣壓抵消0.04MP剩0.16MP，根據(jù)F＝P×S，可獲得20kg的推力便可滿足整個儲料缸的研磨拋光液自攪拌，隨著出料缸容積的變化可是當(dāng)調(diào)整氣壓閥門改變提供的氣壓來調(diào)整回流沖刷的力度。

緩沖筒以直徑為50mm長度1000mm，緩沖筒出口直徑為20mm，緩沖筒擺放刻度可從0°度調(diào)到90°，根據(jù)p＝ρgh緩沖筒底部拋光液壓力范圍為 0～0.01MP，當(dāng)水壓在0.01MP時，＝2×g×h，其中的 g為重力加速度，h是水壓高度，10m水柱約等于一個大氣壓，其h值為1，當(dāng)緩沖筒豎直 90°時其 h＝0.1，故＝2×g×h＝2×9.8×0.1＝1.96，其研磨拋光液流速度為v液＝1.4m/s，每分鐘流量為V＝v液×60×s，s＝π×r2＝3.14×（0.01）2，V＝1.4×60×3.14×10-4＝26.4ml/min，由于研磨拋光所需的研磨拋光液流速相對比較緩慢，只需流量為就足夠 10ml/min，故緩沖筒提供的拋光液流量范圍0～26.4ml/min能滿足拋光需求。

4.結(jié)語

針對研磨拋光機供液系統(tǒng)中研磨拋光液容易沉淀造成磨料分布不均及供液系統(tǒng)中閥門容易因磨料沉淀造成壞死的缺點，設(shè)計出新的研磨拋光機供液系統(tǒng)可得以下結(jié)論：

（1）對回流拋光液提供一定的壓力，進(jìn)行沖刷儲液缸底部能實現(xiàn)自動攪拌功能。

（2）拋光液進(jìn)入緩沖筒時，可實現(xiàn)再次攪拌效果。

（3）緩沖筒可擺動角度改變供液壓力，代替閥門控制拋光液的供液流量。

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