專利名稱：等壓塑性研磨法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對金屬工件的研磨加工方法，尤指一種等壓塑性研磨法。
傳統(tǒng)，利用振動(dòng)研磨技術(shù)來對工件進(jìn)行細(xì)切削的拋光處理的加工技術(shù)，早已為人所熟知，其主要是將液態(tài)研磨劑與研磨粒置入振動(dòng)研磨機(jī)的研磨槽室中，藉研磨機(jī)上配置有偏重塊的振動(dòng)馬達(dá)，產(chǎn)生特定角度的振動(dòng)力，促使研磨槽室中的研磨劑、研磨粒與待磨工件間，產(chǎn)生擾動(dòng)碰撞式的研磨切削作用，致使工件表層獲得平整光滑的表面，而達(dá)到拋光研磨的效果。
然而，在上述振動(dòng)研磨的已知技術(shù)中，振動(dòng)馬達(dá)所能產(chǎn)生振動(dòng)角度范圍的配置技術(shù)極其重要，因?yàn)榱己玫脑O(shè)計(jì)可使研磨槽室中的工件、研磨粒與研磨劑三者間取得三維渦流擾動(dòng)式的碰撞研削效果，對促進(jìn)研削一般工件品質(zhì)的提升具有極大的助益。
惟卻知，坊間最頂極的三維振動(dòng)研磨技術(shù)中仍具有其難于克服的技術(shù)障礙，因?yàn)樵俸玫娜S振動(dòng)研磨技術(shù)，均難于對工件上具有軸孔或細(xì)縫處進(jìn)行研磨拋光的處理；同時(shí)對于一些硬度較高的金屬或合金粗坯及表壁又具有棱角、棱線等部位的工件，在為了能夠取得整體三維造型壁表的研磨光滑度的同時(shí)，勢必將難予保持棱角、棱線的原有精銳度；更甚者，針對一些具有較復(fù)雜的三維藝術(shù)輪廓形體(指表壁凹凸不規(guī)則)的量產(chǎn)工件，難予應(yīng)用振動(dòng)研磨技術(shù)對其進(jìn)行研磨拋光的加工，亦是業(yè)界所周知的技術(shù)障礙。
造成以上難于采用已知的三維振動(dòng)研磨技術(shù)，來研磨工件的軸孔、細(xì)縫，或是復(fù)雜輪廓形體工件的問題，并非僅出現(xiàn)在于研磨粒及研磨劑等材料的選配工作上，事實(shí)上，其最大的問題是在已知振動(dòng)研磨技術(shù)中，該研磨槽內(nèi)接受三維振動(dòng)的工件、研磨粒與研磨劑三者間，是為產(chǎn)生不等壓的擾動(dòng)碰撞現(xiàn)象，且是利用此現(xiàn)象而促使研磨劑能帶動(dòng)研磨粒與工件表層間產(chǎn)生切線速度的碰撞，進(jìn)而達(dá)到研磨切削的效果；惟知該切線式擾動(dòng)研磨在不等壓的環(huán)境中，將使研磨粒難予進(jìn)入軸孔、細(xì)縫內(nèi)形成切線速，亦即軸孔、細(xì)縫內(nèi)缺乏足夠的空間，供給研磨粒產(chǎn)生切線速的碰撞研磨，是為振動(dòng)研磨已知技術(shù)無法對工件的軸孔、細(xì)縫或異形工件進(jìn)行研削拋光的問題主因。再者，具有切線速的振動(dòng)研磨，經(jīng)常會(huì)對工件上一些具有尖銳棱角、棱線的部位造成撞傷及碰傷，同是為其一大缺失的問題點(diǎn)；又，金屬或合金硬度過高的工件，在利用具有切線速的振動(dòng)研磨方式加工時(shí)，由于工件硬度高，且是在無等壓的環(huán)境下進(jìn)行研磨，導(dǎo)致摩擦系數(shù)嚴(yán)重不足的困擾，因而不符合經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明的目的，就是要解決傳統(tǒng)振動(dòng)研磨技術(shù)中，難于針對工件的軸孔、細(xì)縫，以及異形輪廓體表的工件進(jìn)行研磨的困擾，進(jìn)而提供一種運(yùn)用等壓及超聲波振動(dòng)二大作用要素相融合所產(chǎn)生的等壓塑性研磨方法，以利針對各款簡單輪廓或具有尖銳棱角、棱線、細(xì)縫、軸孔等復(fù)雜輪廓形體的工件，在超聲波的Blaha效應(yīng)配合下，降低金屬或合金的應(yīng)力及張力，進(jìn)行全域性工件體表的等壓研磨暨拋光運(yùn)作，并促使提升其研磨的精度品質(zhì)與效率。
為達(dá)此目的，本發(fā)明的一種等壓塑性研磨法，是實(shí)施于一積層式高壓容器內(nèi)，可自外界加壓注入液態(tài)研磨劑，并可于容器內(nèi)的研磨劑中置入研磨粒，及利用一欄網(wǎng)載裝待磨的金屬或合金工件一同置入容器內(nèi)，同時(shí)利用超聲波振動(dòng)手段，達(dá)到等壓塑性研磨的作用，在該等壓塑性研磨方法中，必須藉外力提高容器內(nèi)研磨劑的液壓至一定值，藉由巴斯卡原理，在該金屬或合金工件的全域性壁面上產(chǎn)生等方加壓作用力，促使高壓研磨劑與研磨粒，能對該工件產(chǎn)生全域性的等壓研磨，同時(shí)在該容器內(nèi)經(jīng)由超聲波振動(dòng)而產(chǎn)生Blaha(布拉哈)效應(yīng)，降低金屬或合金工件上的應(yīng)力及張力，以提升工件的塑性成型性，因而降低工件的硬度，并且在工件上產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的全域性空化效應(yīng)，使工件全域壁面上皆一同被研磨整平至所需尺寸精度，形成等壓塑性研磨具有棱角、棱線、軸孔、細(xì)縫或是異形輪廓工件的特有方法。
其中容器內(nèi)具有產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的能力，是藉助在容器的內(nèi)壁設(shè)置有振動(dòng)元件。
綜上所述，本發(fā)明的一種等壓塑性研磨法，特別是指能夠應(yīng)用于研磨具有三維造型的較硬質(zhì)金屬或合金工件的方法，其包含運(yùn)用一可承受高壓及產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的容器，在此容器內(nèi)置入待磨工件以及所需的研磨粒與研磨劑，然后增強(qiáng)研磨劑的液壓至一定值，使工件表層間皆能受到研磨劑帶動(dòng)研磨粒的等壓推力(Pascal原理)作用，并配合容器內(nèi)產(chǎn)生超聲波振動(dòng)力的附加作用，促使已受到等壓使用的金屬或合金工件的應(yīng)力及張力皆大為降低(即Blaha效應(yīng))，再經(jīng)由超聲波振動(dòng)所形成的空化效應(yīng)(即Cavitation效應(yīng))以及等壓環(huán)境下，促使研磨劑與研磨粒對工件產(chǎn)生較佳的研磨效果。
本發(fā)明的技術(shù)是具有以下的特點(diǎn)1、運(yùn)用Pascal(巴斯卡)原理，提高容器內(nèi)研磨劑的液壓，促使容器內(nèi)的研磨粒、研磨劑與工件體表三者間形成等壓凝聚的作用力，利用此等壓作用力，促使工件的全部壁面(包含細(xì)縫，軸孔及其他異形輪廓的壁面)皆能一同承受研磨劑與研磨粒的等方均勻施壓，以達(dá)將研磨工件的有效范圍提升成為全域性的研磨。
2、運(yùn)用超聲波振動(dòng)所產(chǎn)生的Blaha(布拉哈)效應(yīng)，以降低金屬或合金工件壁面上的應(yīng)力及張力，并藉此增加塑性，因而降低硬度，促使工件的塑性研磨性更佳。
3、結(jié)合工件全域壁面上所受到的等壓作用力，以及高振頻的超聲波振動(dòng)力(指音波強(qiáng)度)的共同作用下，可有效降低工件全域壁面上的應(yīng)力及張力，因而促使工件硬度大為降低，并有效率的去接受研磨粒與研磨劑的全域摩擦，亦即在工件壁面上產(chǎn)生全域性的Cavitation(空化)效應(yīng)相配合，以達(dá)研磨拋光工件整體輪廓的尺寸精度及效益。
有關(guān)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容與實(shí)施例，茲配合


如下附圖的簡單說明圖1是為本發(fā)明所使用的容器構(gòu)造示意圖；圖表1是以不銹鋼為例在超聲波作用場合的應(yīng)力及應(yīng)變顯示圖；圖表2是以鈹為例在超聲波作用場合的應(yīng)力及應(yīng)變顯示圖。
附圖的標(biāo)號說明1……容器 10……容器蓋11……超聲波振動(dòng)元件12……流體增壓口2……工件 3……研磨劑4……研磨粒 5……欄網(wǎng)請參閱圖1所示，本發(fā)明所揭示的等壓塑性研磨法，是實(shí)施于一高壓容器1內(nèi)，此容器1的內(nèi)壁設(shè)置有超聲波振動(dòng)元件11，以及容器1頂端的容器蓋10，容器1底端并設(shè)有一流體增壓口12。其間該容器的周圍壁面，皆是采用積層式架構(gòu)形成具有承載極高內(nèi)壓作用能力者(屬采用已知技術(shù)所能完成的技術(shù))。且流體增壓口12，是供給作為自外界注入高壓液體研磨劑3的孔道使用；其高壓注入研磨劑3的方式(亦屬已知技術(shù)可完全的技術(shù))，是可在流體增壓口12內(nèi)設(shè)置一抗壓性極強(qiáng)的止回閥，使與外界強(qiáng)壓施力的研磨劑傳送管相組接，進(jìn)而對容器1內(nèi)進(jìn)行單向給送高壓研磨劑的運(yùn)作。促使容器1內(nèi)，具備有提增液壓以及產(chǎn)生超聲波振動(dòng)的雙重能力。
將研磨粒置入容器1內(nèi)，并利用一欄網(wǎng)5載裝待磨工件2一同置入容器1內(nèi)(在圖1中的欄網(wǎng)5內(nèi)僅以載裝一只工件2作為放大的標(biāo)示，事實(shí)上是可在欄網(wǎng)5內(nèi)同時(shí)載裝多數(shù)待磨工件2)，藉外力自流體增壓口12注入高壓研磨劑3，使容器1內(nèi)的液壓能依工件2的材質(zhì)、待研磨量及待研削尺寸精度等狀況需求，而提升至一定值，促使容器1內(nèi)產(chǎn)生Pascal原理的等方加壓作用力(如圖1中箭頭所示)，以促進(jìn)工件2的全域壁表皆能夠受到研磨劑3與研磨粒4之間的等壓摩擦。
在增壓完成后，并啟動(dòng)超聲波振動(dòng)元件11產(chǎn)生高頻率的振蕩，其振動(dòng)音波強(qiáng)度(或稱功率)約可調(diào)控在30～95w/cm2之間，以降低金屬或合金工件2上全域壁面的應(yīng)力、引力及張力，即形成所謂的Blaha效應(yīng)，促使工件的塑性成型性更佳；如以不銹鋼以及鈹為例，這兩種金屬在無超聲波振動(dòng)的作用場合，以及在具有高、低超聲波強(qiáng)度(或稱功率)的作用場合，其應(yīng)力與應(yīng)變的變化情形，是可分別由圖表1及圖表2見悉，并取得印證，亦即隨著超聲波強(qiáng)度與應(yīng)變量的增高，可使不銹鋼及鈹甚至于其他金屬或合金的應(yīng)力大幅降低，因而提增它的塑性成型性，以降低金屬或合金的硬度。
在結(jié)合工件2的等壓全域作用力，以及高振頻的超聲波強(qiáng)度與振動(dòng)力的共同作用環(huán)境下，即可促使應(yīng)力及張力逐漸降低的工件2壁面，有效率的再去接受研磨粒4與研磨劑3的全域研磨，進(jìn)而促使工件2壁面上產(chǎn)生全域性的Cavitation(空化)效應(yīng)，藉此提升研磨拋光工件的尺寸精度及效益。
在前述提增容器1內(nèi)壓至所需定值的壓力范圍時(shí)，該研磨劑3的選配可以有如下的選擇1、當(dāng)容器的內(nèi)壓在6000kgf/cm2以下時(shí)，可用水做為研磨劑。
2、當(dāng)容器的內(nèi)壓在6000kgf/cm2以上時(shí)，可用乙二醇或甘油與甲醇的混合液等作為研磨劑(因水做壓媒時(shí)，在壓力超過6500kgf/cm2時(shí)將會(huì)凝固)。
3、當(dāng)容器的內(nèi)壓在15000kgf/cm2時(shí)，采用汽油來作研磨劑(因在此壓力下汽油不會(huì)固化)。
而前述的研磨粒4是依待研磨工件2的硬度，而在研磨劑3中選擇加入#800～3000(Mesh目)的高硬度研磨粒4，如選用Al2O3、SiC、SiO2，B4C…等等作為研磨粒4。
總結(jié)上述的內(nèi)容，本發(fā)明是在一容器1中利用高壓的液態(tài)研磨劑3以及研磨粒4，對工件2表面產(chǎn)生一全域性的等壓作用力，并藉由超聲波振動(dòng)所形成的Blaha效應(yīng)與Cavitation效應(yīng)的雙重配合下，可以使該金屬或合金工件2的應(yīng)力降低，張力減小，塑性成型性提高，進(jìn)而達(dá)到可研磨較硬質(zhì)的各款金屬或合金工件2的目的，同時(shí)亦可達(dá)到研磨具棱角、棱線、軸孔、細(xì)縫或是具有復(fù)雜輪廓形體的異形工件的全域塑性研磨目的，并提升研磨拋光的效益，顯然具備相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步性；同理，舉凡熟知傳統(tǒng)研磨技術(shù)的人士，在了解本發(fā)明的技術(shù)特征之后，其所為的不脫離本發(fā)明的主要技術(shù)的任何改變，均應(yīng)屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所涵蓋的范疇。
權(quán)利要求
1.一種等壓塑性研磨法，其特征在于是實(shí)施于一積層式高壓容器(1)內(nèi)，自外界加壓注入液態(tài)研磨劑(3)，并藉外力提高容器(1)內(nèi)的研磨劑(3)的液壓至一定值，并于容器(1)內(nèi)的研磨劑中置入研磨粒(4)，及利用一欄網(wǎng)(5)載裝待磨的金屬或合金工件(2)一同置入容器(1)內(nèi)，同時(shí)利用超聲波振動(dòng)手段，實(shí)現(xiàn)等壓塑性研磨的作用。
2.如權(quán)利要求1所述的等壓塑性研磨法，其特征在于容器(1)的內(nèi)壁設(shè)置有使容器(1)內(nèi)具有產(chǎn)生超聲波振動(dòng)能力的振動(dòng)元件(11)。
全文摘要
一種等壓塑性研磨法,是利用一具有提升液壓能力及產(chǎn)生超聲波振動(dòng)能力的容器,在此容器內(nèi)置入待磨工件、研磨劑以及研磨粒;并運(yùn)用巴斯卡(Pascal)原理,提升容器內(nèi)研磨劑的液壓至一定值,促使容器內(nèi)的高壓研磨劑以及研磨粒能一同對工件行使等方加壓作用力;再配合容器內(nèi)形成有超聲波的振動(dòng)運(yùn)作,能產(chǎn)生Blaha(布拉哈)效應(yīng)以及Cavitation(空化)效應(yīng),降低金屬或合金的待磨工件的應(yīng)力及張力;使工件達(dá)到全域性等壓研磨工件壁表,提高研磨工件的塑性研整能力及研磨精度與效率。
文檔編號B24B31/00GK1219452SQ9712189
公開日1999年6月16日 申請日期1997年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月11日
發(fā)明者曾紹謙 申請人:曾紹謙