使用浮球研磨抛光回转体零件的方法及其装置 技术领域 本发明涉及金属或非金属零件表面研磨和抛光的方法和装置，具体涉及使用浮球研磨抛光对称回转体零件的方法及其装置。
背景技术 为了提高金属或非金属的对称回转体型零件的精度和改善表面粗造度，传统的方法是使用磨床进行精密磨削，或者使用研磨机进行研磨和使用抛光机进行抛光，或者使用化学腐蚀槽进行化学腐蚀抛光，或者依靠简单的旋转设备，让工件旋转采用人工手动研磨和抛光。使用磨床进行精密磨削，要保证尺寸精度和表面粗造度，磨床的主轴回转精度和刀架的运动精度必须很高，同时还需要精确的刀具磨损自动补偿机构，对于轮廓线非直线的回转体，磨床必须添置插补进给或仿型样板跟随系统，由于机构复杂，运动精度高，高精度磨床的价格高，造成昂贵的加工成本；由于磨削过程会产生应力，零件加工后会变形，限制了零件精度的进一步提高。采用研磨机和抛光机进行对称回转体型零件表面的研磨和抛光，需要根据零件的形状和尺寸制作研磨和抛光靠模，不同地零件必须制作不同的靠模；由于在研磨和抛光过程中靠模会磨损，必须经常更换新的靠模或修正靠模，而制作靠模和修正靠模既增加了加工成本又耗费了大量的时间；对于轮廓线复杂而精度很高的对称回转体型零件，由于靠模在研磨和抛光中不能对零件不同方向的表面均衡施力，零件在回转中表面线速度不同，零件研磨和抛光后的轮廓尺寸不会完整的复现设计的理想靠模的轮廓线，因此高精度轮廓线复杂的对称回转体型零件无法使用研磨机和抛光机研磨抛光。化学抛光是利用零件材料的化学腐蚀各向异性或化学腐蚀液张力有选择的将零件表面凸出的微细部分去除，使零件表面的微观凸凹峰值减小，单位面积内凸凹变化频率下降，达到表面抛光的效果，如果要保证零件的尺寸和精度，化学抛光的腐蚀量只能控制在1～50微米，轮廓线越复杂，尺寸精度要求越高，化学抛光的腐蚀量就越小，因此要求零件有较高的初坯质量和精度；由于不少材料的化学反应物会沉淀在零件表面，阻碍腐蚀的继续进行，因此多组分易产生化学沉淀物的材料制作的零件不适合使用化学抛光。采用人工手动研磨和抛光，主要依赖操作人员的技术和经验，质量控制困难，成品率低，对于高精度轮廓线复杂的对称回转体型零件无法实现可质量控制的批量化生产。
发明内容 本发明的目的是克服现有磨床磨削成本高；研磨抛光机大量使用靠模和不能加工高精度轮廓线复杂的对称回转体型零件；化学抛光不能用于多组分易产生化学沉淀物的材料制作的零件和要求零件有较高的初坯质量和精度；人工手动研磨抛光质量控制困难，成品率低，无法实现可质量控制的批量化生产的缺点，而提供的一种新型研磨抛光方法和装置。用于解决金属或非金属材料制作的精密对称回转体型零件表面的研磨抛光，也可用于无精度要求的各类零件的表面除锈和研磨抛光。
本发明的目的通过以下方法和装置予以实现：
使用浮球研磨抛光回转体零件的方法，是在具有盖板的容器中，置入液体和浮球，调节盖板的高度，使浮球全部浸入液体中，并使浮球与零件表面的接触压力改变，从而控制研磨抛光零件的速度；零件固定在转轴上并没入浮球环境中，以浮球作研磨抛光材料，通过转动轴使零件旋转，零件表面和浮球表面相互摩擦实现研磨和抛光。
使用浮球研磨抛光回转体零件的装置，由开口容器、固定零件的转轴、高度可调的盖板和浮球组成，固定零件的转轴和高度可调盖板设在开口容器的上方，容器内盛有液体和附着磨料或抛光料的浮球，转轴由电机带动。
所述浮球采用闭孔发泡塑料或橡木制成，其表面附着磨料或抛光料；磨料或抛光料为二氧化硅、碳化硅、氧化铈或金刚石微分等；浮球的半径应当小于零件轮廓线的最小内凹曲率半径，最大不超过1.5mm。所述液体是水或机油；液体为水时可加入稀盐酸、硫酸、磷酸或氢氟酸等酸类腐蚀液，实现化学腐蚀辅助研磨抛光。
零件在浮球中回转速度在1～1200转/分范围内调节，从而控制研磨抛光零件的质量和速度。
本发明与现有技术相比，有以下优点：
1、研磨抛光方法适应的材料范围广，金属或非金属材料制作的零件表面均可实施研磨和抛光；
2、设备结构简单，投资成本和加工费用比精密磨床加工低，研磨和抛光后的零件残留应力低于磨削加工；
3、研磨抛光不需要靠模，研磨抛光速度、压力调节方便；
4、研磨抛光零件表面不会淀积化学反应物，不会附着磨料和抛光料，破坏零件表面的研磨抛光质量；
5、可实现一个电机，带动多个驱动轴，每个驱动轴连接一个转轴，夹持一个零件同时工作，易于实现可质量控制的低成本批量化生产；
6、浮球表面附着的研磨料或抛光料剥落或磨损后，可以重新粘贴，反复使用，成本低廉，无须制造砂轮。
附图说明 图1为本发明一实施例结构示意图。
具体实施方式 下面结合附图对本发明作进一步的描述。
使用附着研磨或抛光料的浮球，研磨抛光对称回转体零件表面的装置由以下部分组成：盛放液体和附着了研磨或抛光料浮球的容器3；可以上下移动调节浮球在液体中的吃水深度、四周与容器壁可以实现滑动、中心孔与夹持螺母可以实现滑动的盖板4；调节盖板上下高度的中心开孔螺栓8；用于锁紧回转体型零件的夹持螺母2；一端为弹性夹孔另一端能与驱动轴销孔连接的固定回转体型零件并带动零件回转的转动轴1；直径小于3mm表面附着磨料或抛光料的浮球5；用于浸泡浮球和回转体型零件的液体6；以及调频电机19、皮带轮17、皮带16、驱动轴11、支撑轴承13、电机和驱动轴固定安装的滑动拖板12、驱动滑动拖板上下移动的导柱18、蜗轮螺母14和蜗轮蜗杆15；导柱18、蜗轮蜗杆15和容器3均固定在基座20上。
研磨抛光方法为：在容器3中放入适量液体6，将附着磨料或抛光料的具有浮力的浮球5放入液体6中；把需要研磨抛光的零件7插入转轴的弹性夹孔，用夹紧螺母2锁紧；转动蜗杆15，驱动蜗轮螺母14使滑动拖板12向下移动，将零件7浸放到附着磨料或抛光料的具有浮力的浮球5中；在漂浮的浮球的表面放置压板4，旋转安装在容器盖9上的中心开孔螺栓8，将盖板4向下压，使浮球5全部浸泡在液体6中，需要研磨抛光的回转体型零件7完全浸放在浮球5中。调节盖板4的高度，可实现浮球在液体中吃水深度的调节，从而调节浮球与零件表面的接触压力。盖板4的中心开孔，孔与夹持螺母2的间隙必须小于浮球5的直径，盖板4外围与容器3的间隙，也必须小于浮球5的直径，防止浮球逃逸出盖板。启动调频电机19，通过皮带轮17和皮带16带动安装在滑动拖板12的轴承13上的驱动轴11旋转，驱动轴11通过销钉10连接转轴1带动零件7在附着磨料或抛光料的具有浮力的浮球5中回转，使零件7和附着磨料或抛光料的具有浮力的浮球5相互摩擦，实现研磨抛光；零件7回转搅动浮球，变换接触零件7的浮球或浮球5和零件7的接触点，实现零件表面均匀研磨和抛光。当转轴1转速低时，研磨抛光速度低，转速高时，研磨抛光速度高；为了调节零件7研磨抛光过程表面与浮球5的接触压力，可以选用不同浮力的浮球5或增减浮球5的数量和调整盖板4的高度，浮球5的浮力大，浮球5数量多，盖板4高度低，研磨抛光时的接触压力大，反之压力减小；液体6可以是仅为浮球5提供浮力的液体，也可是研磨液、抛光液。
还可以按比例配入适量的化学腐蚀液，其研磨抛光的速度是配有化学腐蚀液的方式最快；实现化学腐蚀辅助研磨抛光。零件研磨和抛光的表面粗造度可以通过更换附着磨料的粒度和选择不同的磨料和抛光料调整，研磨和抛光的速度可以通过调频电机旋转速度变化改变，研磨和抛光的压力可以通过调整浮球的数量、和浮球表面放置压板的高度调节，浮球的半径应当小于零件轮廓线的最小内凹曲率半径，最大不超过1.5mm，为使零件获得高的回转精度，可以通过提高驱动轴的回转精度保证。
浮球5附着不同粒度的研磨抛光料，零件7研磨抛光后获得的表面粗造度不同，研磨抛光料的粒度直径越小，零件7研磨抛光后获得的表面越光洁，但研磨抛光速度越低；浮球5附着的磨料和抛光料的粒径，从粗到细分为数个级别，更换不同的浮球5，研磨和抛光将分成数次工序完成；工序更换时零件7必须洗净，所使用的浮球5和液体6必须全部更换，容器和盖板也需洗净，最有效的方法是设置数套装置，每套装置确定使用一种粒径的磨料或抛光料，工序转换只需要清洗零件7，这将有效的提高磨料或抛光料以及浮球和研磨抛光液体的使用寿命，降低加工成本。
本发明使用的浮球采用闭孔发泡塑料球或橡木球；在不附加化学腐蚀功能时使用的液体是水或20号机油，附加化学腐蚀功能时使用的液体是水添加盐酸、硫酸、磷酸或氢氟酸等酸类腐蚀剂，其添加浓度不超过10％；使用的研磨和抛光料是二氧化硅、碳化硅、氧化铈或金刚石微分等；研磨和抛光料采用不与液体反应和不被液体溶解的胶粘贴在浮球表面，将浮球的比重控制在0.1g/cm3～0.9g/cm3之间；研磨抛光过程的零件在浮球中的旋转速度控制在1～1200转/分。
本发明使用的是零件旋转方式，容器3固定在基座20上，该装置只需要进行少量的改动，采用容器3转动，零件7不转动，仍可以实现研磨抛光，但研磨抛光后零件7的几何对称精度比零件旋转方式略低；如果采用容器3和零件7同时旋转，将保证浮球5在研磨和抛光过程中被充分扰动，零件7的研磨抛光效果会更好，但会增加装置的制造成本。