本發明屬于切削加工技術領域，具體涉及一種可對任意長度的內孔進行磨削加工的小型打磨器及其打磨方法。

背景技術：

在切削加工中，長管型零件的內壁加工是一個長期困擾所有機械人的難題，其主要原因在于刀桿的長度隨管型零件長度的增加而加長，并由于內孔尺寸的限制，刀桿直徑不可能無限制加大，因而位于遠端的切削點的剛度變弱，在切削力作用下其變形量也隨長度的增加而增大，最終導致加工后的管內壁呈不規則的錐形，影響內孔的直線度和粗糙度。

針對上述問題，若能提出一種新結構的打磨設備，并改變加工方法，使刀具長度恒定，不用隨內孔長度增加而加長，則可大幅提高刀具剛度，減少切削變形量，顯著改善加工質量，對根本解決長管型零件內壁的加工難題具有重要意義。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種小型打磨器及其打磨方法，其刀具長度恒定、不用加長，可在任意長度的內孔內進行磨削加工，以解決現有技術由于刀桿長度隨零件長度的增加而加長所導致加工質量不高的問題。

為達到上述目的，本發明之一提供如下技術方案：

一種小型打磨器，包括打磨頭組件和打磨制動組件，所述打磨頭組件包括氣動馬達和與馬達轉軸可拆卸固定的打磨頭，所述打磨制動組件包括外殼和設置在外殼內相互獨立的驅動氣路、制動氣路及行進氣路，所述外殼為一端開口、一端封閉的圓柱筒，氣動馬達從開口端進入圓柱筒內與其固定，所述驅動氣路為設置在圓柱筒封閉端與氣動馬達氣路連通的軸向進氣孔，所述制動氣路為多個均布在所述圓柱筒筒體圓周方向垂直指向加工內壁的徑向氣孔，所述行進氣路為多個均布在所述圓柱筒筒體圓周方向與軸向方向呈一定夾角指向加工內壁的傾斜氣孔。

進一步，外殼內設置有一與外部氣源連通的環狀儲氣腔，多個所述徑向氣孔與環狀儲氣腔連通。

進一步，外殼上設置有多個移動滾輪。

進一步，所述一定夾角為0-30°。

進一步，外殼上還設置有可與加工內壁貼合固定的彈性制動氣囊。

進一步，外殼后端設置有用于驅動打磨器在內壁移動的行進驅動翼。

本發明之二提供如下技術方案：

采用如上所述的小型打磨器的打磨方法，包括如下步驟：

S1、將驅動氣路、制動氣路及行進氣路分別與外部氣源連通，并在連通的管路上設置控制閥；

S2、將打磨器放置在打磨初始端，啟動制動氣路和驅動氣路的控制閥；

S3、打磨一段時間后，關閉制動氣路和驅動氣路的控制閥，啟動行進氣路的控制閥；

S4、移動一段距離后，關閉行進氣路的控制閥，啟動制動氣路和驅動氣路的控制閥；

S5、重復S3、S4，直至打磨至打磨末端；

S6、將打磨器放置在打磨末端，啟動制動氣路和驅動氣路的控制閥；

S7、打磨一段時間后，關閉制動氣路和驅動氣路的控制閥，啟動行進氣路的控制閥；

S8、移動一段距離后，關閉行進氣路的控制閥，啟動制動氣路和驅動氣路的控制閥；

S9、重復S7、S8，直至打磨結束。

進一步，所述一段時間是指打磨頭打磨其與自身長度相當的內孔區域，其質量達到設定要求所花費的時間。

進一步，所述一段距離應小于打磨頭的長度。

本發明的有益效果在于：

1)本發明通過三個相互獨立的氣路分別提供驅動動力、制動動力及移動動力，實現在內孔內的打磨操作，取消了現有技術的長刀桿，其切削點剛度得到大幅增加，加工質量得到顯著改善，可有效解決長管型零件的內壁加工存在的加工質量問題。

2)本發明適用于任意長度的內孔加工，促進了長內孔加工的經濟性、實用性及可靠性，是對切削加工的有益補充和豐富，具有較高的實用及經濟價值。

3)本發明只有一個打磨頭和打磨制動組件，其結構簡單，且易于加工，其制造成本也可顯著降低。

4)本發明通過正向和逆向打磨，可避免打磨末端無法打磨的問題，同時，也可對接打磨紋路，滿足質量要求。

本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發明的三維圖；

圖2為本發明的主視圖；

圖3為圖2的左視圖；

圖4為本發明的剖視圖；

圖5為本發明的制動示意圖。

附圖標記：

1-打磨頭組件；2-打磨制動組件；3-氣動馬達；4-打磨頭；5-外殼；6-軸向進氣孔；7-徑向氣孔；8-傾斜氣孔；9-環狀儲氣腔；10-移動滾輪；11-進氣孔。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。

如圖1-4所示，一種小型打磨器，包括打磨頭組件1和打磨制動組件2，具體的，打磨頭組件包括氣動馬達3和與馬達轉軸可拆卸固定的打磨頭4，打磨制動組件包括外殼5和設置在外殼內相互獨立的驅動氣路、制動氣路及行進氣路，本實施例的外殼為一端開口、一端封閉的圓柱筒，氣動馬達從開口端進入圓柱筒內與其固定，驅動氣路為設置在圓柱筒封閉端與氣動馬達氣路連通的軸向進氣孔6，壓縮空氣從軸向進氣孔進入，推動氣動馬達旋轉，進而驅動打磨頭工作，制動氣路為多個均布在圓柱筒筒體圓周方向垂直指向加工內壁的徑向氣孔7，壓縮空氣從徑向氣孔吹出氣流，打磨制動組件對氣流產生推力F，氣流對打磨制動組件產生反作用力F’，由于徑向氣孔垂直指向加工內壁，因此，反作用力F’也是垂直作用于打磨制動組件，如圖5所述，同時，由于徑向氣孔在圓周方向均均設置，因此，對打磨制動組件的多個作用力也是均勻的，使其固定或懸浮固定在內孔中，不會偏向一方，行進氣路為多個均布在圓柱筒筒體圓周方向與軸向方向呈一定夾角指向加工內壁的傾斜氣孔8，本實施例的一定夾角α為0-30°，如圖4所示，眾所周知，與軸線呈任意夾角，均存在側向分力，因此，理論上，平行于軸線方向其產生的空氣推力是最大的，但本發明的行進實際上是一種倒退操作，其氣孔前方存在打磨頭，打磨頭會對空氣流產生阻擋，減弱空氣推力，且打磨頭轉軸長度又不能設計過長，因此，一定夾角α最優為10-20°，其大于這個角度則會產生過大的分力，軸向空氣推力減小，小于這個角度則會受到打磨頭的阻擋，減弱空氣推力。

作為本實施例的改進，外殼內設置一環狀儲氣腔9，環狀儲氣腔9通過進氣孔11與外部氣源連通，如圖2所示，多個徑向氣孔與環狀儲氣腔連通，通過環狀儲氣腔可保證多個徑向氣孔的出氣壓力的一致性，從而使打磨制動組件的多個作用力更加均勻一致，進一步提高其工作的可靠性。

作為本實施例的改進，外殼上設置有多個移動滾輪10，并將移動滾輪的外輪表面與內壁貼合，使打磨器與內壁之間形成滾動接觸，可減小打磨器移動時與加工內壁之間的摩擦力，從而減小移動阻力。

作為本實施例的改進，外殼上還設置有可與加工內壁貼合固定的彈性制動氣囊，彈性制動氣囊也呈環狀設置在外殼上，當需要進一步制動時，可對彈性制動氣囊充氣，其在氣壓作用下，其膨脹與加工內壁貼合固定，提高摩擦阻尼和摩擦力。

作為本實施例的改進，外殼后端設置有用于驅動打磨器在內壁移動的行進驅動翼，本實施例的行進驅動翼與氣動馬達連接，可在氣動馬達的作用下旋轉工作，并產生向前或向后行進驅動力，可補充行進氣路的行進驅動的不足，也可抵消行進氣路的驅動力，提高或降低行進速度。

采用如上的小型打磨器的打磨方法，包括如下步驟：

S1、將驅動氣路、制動氣路及行進氣路分別與外部氣源連通，并在連通的管路上設置控制閥；

S2、將打磨器放置在打磨初始端，啟動制動氣路和驅動氣路的控制閥，打磨器開始工作，并在制動氣路的作用下，固定在打磨位置；

S3、當打磨頭打磨完成其與自身長度相當的內孔區域、且其質量達到設定要求時，關閉制動氣路和驅動氣路的控制閥，啟動行進氣路的控制閥，在空氣推力下，打磨器倒退；

S4、打磨器倒退一個小于打磨頭長度的距離后，關閉行進氣路的控制閥，啟動制動氣路和驅動氣路的控制閥；

S5、重復S3、S4，直至打磨至打磨末端，由于制動組件退出打磨末端無法制動，因此，需要反向打磨；

S6、將打磨器放置在打磨末端，啟動制動氣路和驅動氣路的控制閥；

S7、當打磨頭打磨完成其與自身長度相當的內孔區域、且質量達到設定要求時，關閉制動氣路和驅動氣路的控制閥，啟動行進氣路的控制閥，打磨器倒退；

S8、打磨器倒退一個小于打磨頭長度的距離后，關閉行進氣路的控制閥，啟動制動氣路和驅動氣路的控制閥；

S9、重復S7、S8，直至打磨結束。

當然，根據需要也可以采取邊打磨邊倒退的方式進行。

本實施例的技術效果：

1)本發明通過三個相互獨立的氣路分別提供驅動動力、制動動力及移動動力，實現在內孔內的打磨操作，取消了現有技術的長刀桿，其切削點剛度得到大幅增加，加工質量得到顯著改善，可有效解決長管型零件的內壁加工存在的加工質量問題。

2)本發明適用于任意長度的內孔加工，促進了長內孔加工的經濟性、實用性及可靠性，是對切削加工的有益補充和豐富，具有較高的實用及經濟價值。

3)本發明只有一個打磨頭和打磨制動組件，其結構簡單，且易于加工，其制造成本也可顯著降低。

4)本發明通過正向和逆向打磨，可避免打磨末端無法打磨的問題，同時，也可對接打磨紋路，滿足質量要求。

最后說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的范圍。