本發明涉及精密加工技術領域，尤其是涉及一種基于射流的內表面自動定心微織構成形設備。

背景技術：

在一些精密設備上具有相對運動的表面加工出微織構，該微織構處可以存儲油脂、潤滑液等。在相對表面的滑動過程中，在滑動表面處形成具有潤滑的滑動薄膜，使得該精密設備之間具有良好的潤滑性能。其中，微織構為平整表面上設置的納米級或微米級的凹槽或凹坑。

在零件的表面上加工出微織構，不影響零件之間的精密配合，而且在零件的滑動表面處具有微織構，使得零件具有良好的潤滑效果，且降低摩擦力和零件的發熱量，降低磨損，延長使用壽命。

在零件的內表面加工微織構，如零件中配合用的孔壁表面或腔體的內表面上加工微織構。加工裝置需深入零件的內表面，從而對工件表面加工。然而，現有的在零件內表面加工微織構方法通常采用光刻加工、電解加工等，這些加工工藝復雜，成本高，而且加工位置調節不方便，加工精度低，加工的微織構效果差。因此，需要進行改進。

技術實現要素：

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種基于射流的內表面自動定心微織構成形設備。它具有加工效率高，可在型腔面上加工微織構的特點。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于射流的內表面自動定心微織構成形設備，該設備包括：伸縮裝置、安裝在所述伸縮裝置上的定心裝置、安裝在所述定心裝置上的至少兩加工裝置、及連接至所述加工裝置的射流裝置，所述加工裝置上設有輸出流體的射流通道，所述射流通道設有用以限定磨粒的限位部，所述伸縮裝置推動所述定心裝置移動至一移動位置，所述定心裝置轉動使所述加工裝置自中心向外展開并移動至一加工位置，所述加工裝置輸出具有預設壓力的流體，所述流體在磨粒與限位部之間形成隔膜且使磨粒旋轉，使所述磨粒加工工件的內腔壁。

進一步，所述加工裝置包括導流板和安裝至所述導流板的加工盤，所述導流板上設有與所述射流裝置連接的若干導流孔，所述加工盤上開設有若干射流孔，所述導流孔與所述射流孔導通形成射流通道，所述限位部設于所述射流孔的輸出端。

進一步，所述導流板設有匯聚所述若干導流孔的混合空間，所述加工盤封閉在所述混合空間的開口處，使所述射流孔與所述混合空間導通。

進一步，所述加工盤上安裝有壓板，所述壓板上凸出有引導部，所述引導部插設于所述射流孔中并延伸至所述限位部，使所述射流孔的中心線偏離所述限位部的中心。

進一步，所述壓板包括本體部和沿本體部徑向凸出的至少二支腳部，所述引導部沿所述本體部的軸向凸出。

進一步，所述壓板設有彈性裝置，所述彈性裝置包括固連在所述加工盤的導柱、及安裝在導柱上的彈性元件，所述彈性元件彈性推抵在所述壓板與所述加工盤之間。

進一步，所述磨粒采用微粒刀、圓形顆粒或表面具有不規則凸起顆粒中的一種。

進一步，所述定心裝置包括轉動盤，所述轉動盤上設有沿中心分布的平面螺紋槽，所述加工裝置安裝在所述轉動盤上且與所述平面螺紋槽嚙合連接。

進一步，所述伸縮裝置上安裝有用于檢測所述加工裝置的移動位置及加工位置的檢測裝置。

進一步，還包括連接至所述加工裝置的吸附裝置，所述吸附裝置包括真空泵、及連接真空泵與加工裝置的吸附管，所述吸附管與所述射流通道導通，所述吸附裝置用于將磨粒吸附裝配至所述限位部。

采用上述結構后，本發明和現有技術相比所具有的優點是：

在加工裝置上的射流通道中設置限位部，通過限位部來限定磨粒的位置，使磨粒能均勻分布在加工裝置上以在工件的內表面上加工形成微織構，加工效率高。射流作用在磨粒上，使得磨粒能與限位部之間形成隔膜，提高加工裝置的使用壽命。射流能驅動磨粒在限位部中旋轉，使磨粒的磨損更加均勻，提高磨粒的使用壽命和磨削效果。伸縮裝置帶動加工裝置沿工件型腔的軸線方向移動至一移動位置，定心裝置轉動并使加工裝置沿工件型腔的徑向移動，使加工裝置移動至預設的加工位置處，使加工裝置能在復雜型腔的內表面加工出微織構，移動效果好，可以通過設置多個加工裝置協同加工工件的型腔，加工效率。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1是本發明的主視結構示意圖。

圖2是本發明中加工裝置與射流裝置及吸附裝置的結構示意圖。

圖3是本發明中微粒加工工件的局部放大結構示意圖。

圖4是本發明中壓板的放大結構示意圖。

圖5是本發明中定心裝置收攏狀態的結構示意圖。

圖6是本發明中定心裝置展開狀態的結構示意圖。

圖7是本發明中水循環系統的結構示意圖。

圖中：伸縮裝置10；縱向伸縮機構11；檢測裝置12；加工裝置20；導流板21；導流孔211；加工盤22；限位部221；射流孔222；混合空間223；壓板23；引導部231；支腳部232；導向孔233；本體部234；彈性裝置24；導柱241；彈性元件242；射流裝置30；水箱31；進水管32；增壓泵33；吸附裝置40；真空泵41；吸附管42；鎖閉開關43；工件50；定心裝置60；轉動盤61；平面螺紋槽62；機架70；固定板71；工作腔72；工作臺裝置73；水循環系統80；過濾板81；回水管82；磨粒90。

具體實施方式

以下所述僅為本發明的較佳實施例，并不因此而限定本發明的保護范圍。

實施例，見圖1至圖7所示：一種基于射流的內表面自動定心微織構成形設備，設備包括機架70，在機架70上安裝有固定板71，在固定板71上安裝有伸縮裝置10，其中，固定板71可安裝在設于機架70的導柱上，在一實施例中，固定板71可帶動伸縮裝置10沿導柱滑動。伸縮裝置10上安裝有定心裝置60，在定心裝置60上安裝有至少兩加工裝置20、及連接至加工裝置20的射流裝置30。加工裝置20分布在定心裝置60上。如設有兩個加工裝置20，則兩加工裝置20對稱分布在定心裝置60上。當設有三個加工裝置20時，則三加工裝置20呈120度均勻分布在定心裝置60上。射流裝置30為每一加工裝置20提供預設壓力的流體。

機架70上設有用于放置工件50的工作臺裝置73，工作臺裝置73、定心裝置60和加工裝置20均位于機架70上的工作腔72內，流體和磨粒90均在工作腔72內循環。

加工裝置20上設有輸出流體的射流通道，射流通道的輸出端設有用以限定磨粒90的限位部221，吸附裝置40用于將磨粒90吸附裝配至所述限位部221。伸縮裝置10推動定心裝置60移動至一移動位置，定心裝置60的移動方向為沿待加工腔體的軸線方向移動，定心裝置60轉動使加工裝置自中心向外展開并移動至一加工位置。即加工裝置20沿定心裝置60的徑向移動，使加工裝置20與工件50的待加工面之間具有預設空隙。同時，關閉吸附裝置40并啟動射流裝置30，射流裝置30輸出具有預設壓力的流體，流體在磨粒90與限位部221之間形成隔膜且使磨粒90旋轉，使磨粒90在流體驅動下旋轉并磨削加工工件50的內腔壁。

吸附裝置40包括真空泵41、及連接真空泵41與加工裝置20的吸附管42，吸附管42與射流通道導通。啟動真空泵41，吸附裝置40將磨粒90從上刀裝置上吸附至加工裝置20上，使磨粒90吸附在限位部221上。伸縮裝置10帶動加工裝置20移動至工件50的待加工表面，其中，加工裝置20與待加工工件50之間形成有間隙，該間隙的寬度小于磨粒90的初始外徑。在吸附管42與加工裝置20之間設有鎖閉開關43，加工裝置20移動至加工位置后，關閉真空泵41和控制鎖閉開關43閉合，磨粒90處于自由狀態。啟動射流裝置30，射流裝置30通過進水管32向加工裝置20上的射流通道中輸入流體，該流體具有預設壓力，如流體的壓力可在10～30mpa之間調節，例如10、15、20、25、30mpa等。加工裝置20連接吸附裝置40便于磨粒90的裝卸，使加工裝置20能加工復雜型腔。

其中，磨粒90采用微粒刀、圓形顆粒或表面具有不規則凸起顆粒中的一種。其中，微粒刀包括有刀本體和刀頭，所述刀頭設計成一個凸尖形狀，它外凸地設置于所述刀本體的外表面上，所述刀頭的幾何尺寸為10nm～1mm，所述的刀本體內還設置有能使所述的刀頭始終朝下偏轉的配重塊。

射流作用在磨粒90上，在磨粒90與限位部221的內壁之間形成隔膜，在加工裝置20移動驅動磨粒90拋光磨削工件50表面時，磨粒90不會直接作用在限位部221上，可以延長加工裝置20的使用壽命。射流作用在磨粒90上使磨粒90具有向水平方向的作用力，磨粒90在加工裝置20的作用下限定在工件50的預設位置，同時磨粒90進行旋轉運行以在工件50表面加工微織構。通過射流驅動磨粒90旋轉，使得磨粒90在磨削工件50的過程中，磨粒90自身的損耗均勻，延長磨粒90的磨削壽命。同時，射流可以及時沖洗工件50表面的磨屑和損耗的磨粒90，避免工件50表面可能受到的磨屑或損耗磨粒90的傷害。

通過射流作用在限定于限位部221處的磨粒90，磨粒90分布均勻，使得加工裝置20能均勻磨削工件50，磨削效果穩定，加工效率高。

在加工工件50時，限位部221設置在與工件50正對的加工裝置20上，如當工件50的加工表面沿豎直方向放置時，限位部221受到水平方向的作用力，使得加工裝置20能均勻加工工件50的表面。當磨粒90加工工件50并損耗后，磨粒90的直徑小于當前所處限位部221與工件50之間的間隙后，磨粒90會在流體作用下從限位部221中脫離，更換新的磨粒90后可繼續磨削工件50，并依次循環，直至工件50加工完畢。

見圖2和圖3所示：在一實施方式中，加工裝置20包括導流板21和安裝至導流板21的加工盤22。導流板21上設有與射流裝置30連接的若干導流孔211，加工盤22上開設有若干射流孔222，導流孔211與射流孔222導通形成射流通道，限位部221設于射流孔222的輸出端。進一步的，導流板21設有匯聚若干導流孔211的混合空間223，加工盤22封閉在混合空間223的開口處，使射流孔222與混合空間223導通。吸附管42也與該混合空間223導通，并通過該混合空間223對射流孔222產生吸附力，使磨粒90被吸附在限位部221上。通過設置加工盤22的表面與工件50的待加工面匹配，可以使加工裝置20在復雜表面加工出微織構。

混合空間223自導流板21的一側空間向下凹陷形成，加工盤22封堵住混合空間223的開口，使射流裝置30輸入的流體填充在混合空間223后沿射流孔222均勻輸出。作為優選，導流孔211均勻分布在導流板21上，使得射流裝置30輸入到混合空間223的流體均勻，繼而使得自射流孔222中輸出的流體壓力均勻。

通過設置導流板21可以方便加工裝置20與射流裝置30的連接，射流孔222的數量多于導流孔211的數量，導流板21可進一步調節射流孔222輸出流體的壓力和均勻度，提高射流效果。加工盤22容易磨損，可通過緊固連接的方式固定在導流板21上，能在磨損后及時更換，降低設備的成本，提高加工精度。

限位部221自加工盤22的表面沿射流孔222凹陷形成，限位部221的直徑自與射流孔222的相交處向加工盤22的表面方向逐漸增大，其中，限位部221呈錐面形或弧面形凹陷。磨粒90限定在限位部221中，射流作用在磨粒90上并沿限位部221的表面流出。

見圖3和圖4所示：在加工盤22上安裝有壓板23，壓板23上凸出有引導部231，引導部231插設于射流孔222中并延伸至限位部221，使射流孔222的中心線偏離限位部221的中心。壓板23安裝在混合空間223內，且正對射流孔222。壓板23包括本體部234和沿本體部234徑向凸出的至少二支腳部232，引導部231沿本體部234的軸向凸出。可選地，壓板23呈圓形結構，支腳部232設有三個且均勻分布在本體部234上，設置支腳部232可以減小壓板23對流體的影響。流體可通過支腳部232與本體部234之間的空間及壓板23與加工盤22之間的間隔空間進入到射流孔222中。由于，磨粒90在限位部221內處于偏心狀態，磨粒90上部受到的射流沖擊力大于下部，以使磨粒90旋轉加工工件50的內表面。可選地，射流孔222的中心位于限位部221的中心的上方。

在壓板23設有彈性裝置24，彈性裝置24用以彈性推抵在加工盤22上，使得壓板23沿射流孔222方向彈性伸縮。具體的，彈性裝置24包括固連在加工盤22的導柱241、及安裝在導柱241上的彈性元件242，彈性元件242彈性推抵在壓板23與加工盤22之間，彈性元件242可包括壓簧等。導柱241固定在加工盤22上，在支腳部232上開設有導向孔233，導柱241插設于導向孔233中。壓板23精確安裝在加工盤22上，伸縮裝置10的伸縮可以由混合空間223內的液體壓力調節，流體運行穩定，方便調節磨粒90的旋轉角度。

見圖1所示：伸縮裝置10包括縱向伸縮機構11，縱向伸縮機構11帶動定心裝置60和加工裝置20移動和/或轉動。縱向伸縮機構11安裝在機架70的固定板71上。其中，縱向伸縮機構11包括氣缸或液壓缸等，可帶動定心裝置60和加工裝置20沿縱向移動，或采用電機等可帶動定心裝置60轉動，或者采用兩者的結合，使定心裝置60能縱向移動及轉動。

如圖5和圖6所示，定心裝置60包括轉動盤61，轉動盤61上設有沿中心分布的平面螺紋槽62。加工裝置安裝在轉動盤61上且與平面螺紋槽62嚙合連接。即：加工裝置上安裝有與平面螺紋槽62匹配的嚙合部，即在嚙合部上設有與平面螺紋槽62嚙合的嚙合齒。可選地，在轉動盤61的徑向分布的至少一導向槽，嚙合部限定在導向槽中，并與平面螺紋槽62嚙合連接。或者在縱向伸縮機構11設有導向桿引導加工裝置沿轉動盤61的徑向移動。

通過設置定心裝置60可以使多個加工裝置20同時移動，并加工型腔的內壁，一致性好，加工效率高。通過平面螺紋槽62帶動加工裝置20移動，運行平穩，可加工較小尺寸的型腔內表面，減小加工裝置20的尺寸和面積，應用范圍廣。

伸縮裝置10上安裝有用于檢測加工裝置20的移動位置及加工位置的檢測裝置12。檢測裝置12可采用如ccd(chargecoupleddevice)/工業數字攝像機等，用以監控加工裝置20的移動位置及加工位置，確保加工的準確性和加工精度，相應的檢測裝置12還包括照明燈。

工作臺裝置73包括沿水平方向移動的橫向移動機構和沿水平方向移動的縱向移動機構，橫向移動機構與縱向移動機構相互垂直，橫向移動機構與縱向移動機構用以固定工件50并帶動工件50在水平方向上移動。配合加工裝置20的沿豎直方向的直線運動，多運動方向的配合，能在工件50的預設位置形成微織構，加工效率高。其中，加工裝置20、工作臺裝置73及工件50均處于一工作腔72內。

見圖7所示：射流裝置30包括水箱31、連接至水箱31的進水管32及位于進水管32上的增壓泵33，進水管32連接至加工裝置20。該設備還包括水循環系統80，水循環系統80包括安裝在機架70上的過濾板81及連接至水箱31的回水管82，過濾板81位于回水管82的另一端。通過射流裝置30驅動磨粒90加工工件50表面，通過水循環系統80對流體進行回收，循環利用，節約資源，降低成本。增壓泵33用以調節和控制流體的輸出壓力，調節方便。

該基于射流的內表面自動定心微織構成形設備還包括磨粒90循環系統以及水-磨粒90分離裝置、磨削切屑去除裝置。水經多次過濾后可以循環使用，磨粒90經分篩后，同樣目數的磨粒90收集后也可以繼續使用，大大節省資源，減少浪費。

值得一提的是，在加工裝置20加工過程中，通過縱向伸縮機構11沿縱向往復移動帶動定心裝置60和加工裝置20移動，以實現內腔壁的縱向長條微織構加工。或者軸向轉動帶動定心裝置60和加工裝置20轉動，以實現內腔壁的周向長條微織構加工。又或縱向伸縮機構11沿縱向往復移動并轉動，帶動定心裝置60和加工裝置20移動，以實現內腔壁的曲線微織構加工，加工方便。

射流的裝置目前已廣泛使用，其它結構和原理與現有技術相同，這里不再贅述。