一种涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备及方法

摘要

本发明公开一种涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备及方法，该加工设备包括旋转装夹装置、混合涂刷装置和高压喷射装置，所述混合涂刷装置包括混合机构和涂刷机构，所述涂刷机构包括涂刷壳体、转动轮刷以及第二旋转驱动机构；所述转动轮刷转动连接在涂刷壳体内，其外圆面上设有沿着圆周分布的刷毛；该涂刷壳体的内腔底部设有储料空间，该涂刷壳体的内腔侧壁上设有用于避让刷毛往工件的加工表面延伸的避让口；所述转动轮刷位于储料空间的上方，所述刷毛的自由端转过的路径与储料空间存在交集。本发明不仅能够保证强化研磨加工效果更加均匀、质量更好，而且还可以防止研磨材料在工作环境中扩散而造成的污染，同时避免工件的加工表面被氧化。

权利要求

1.一种涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备，其特征在于，包括用于对工件进行装夹的旋转装夹装置、用于在工件的加工表面上均匀地涂刷混合研磨料的混合涂刷装置以及用于向工件的加工表面喷射高速的钢珠的高压喷射装置，所述混合研磨料为研磨液和研磨粉混合而成的半流体状的混合体；

其中，所述旋转装夹装置包括电磁无心夹具和用于驱动电磁无心夹具进行旋转的第一旋转驱动机构；所述混合涂刷装置包括涂刷机构以及用于将研磨液和研磨粉均匀混合的混合机构，所述涂刷机构包括涂刷壳体、转动轮刷以及用于驱动转动轮刷进行转动的第二旋转驱动机构；所述高压喷射装置包括高速喷头；

所述转动轮刷转动连接在涂刷壳体内，其外圆面上设有沿着圆周分布的刷毛；所述涂刷壳体与混合机构的送料管道连通，该涂刷壳体的内腔底部设有用于存放待涂刷的混合研磨料的储料空间，该涂刷壳体的内腔侧壁上设有用于避让刷毛往工件的加工表面延伸的避让口；所述转动轮刷位于储料空间的上方，转动的过程中，所述刷毛的自由端转过的路径与所述储料空间存在交集；

工作中，将钢珠高速地喷往工件的粘附有混合研磨料的加工表面，随着工件进行循环的转动，高速的钢珠接近工件的加工表面后直接撞击附着在工件表面的研磨粉，通过体积较小的研磨粉对工件的加工表面进行强烈的冲击，使工件的表面形成强化研磨层。

2.根据权利要求1所述的涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备，其特征在于，所述第一旋转驱动机构和第二旋转驱动机构的驱动方向相同，在工件和转动轮刷的刷毛转动的过程中，在两者相接触的位置，转动轮刷的刷毛往下将混合研磨料刷在正在往上转动的工件的加工表面上。

3.根据权利要求1所述的涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备，其特征在于，所述储料空间的底部设有用于在加工完毕后将混合研磨料排出的卸料口，该卸料口处设有卸料开关。

4.根据权利要求1或3所述的涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备，其特征在于，所述涂刷壳体的内腔顶部设有与混合机构的送料管道连通的进料口。

5.根据权利要求4所述的涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备，其特征在于，所述旋转装夹装置还包括用于驱动电磁无心夹具进行轴向移动的轴向驱动机构。

6.根据权利要求1所述的涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备，其特征在于，所述电磁无心夹具将工件装夹固定后，该工件呈竖向放置，其轴线沿着水平方向延伸；所述高速喷头和转动轮刷分别位于装夹后的工件的轴线所在竖直面的两侧。

7.根据权利要求5所述的涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备，其特征在于，所述旋转装夹装置还包括限位挡块，该限位挡块为两个，用于自下而上地对工件进行定位；其中，两个限位挡块分别设置在在经过工件的轴线的竖直面的两侧。

8.一种应用于权利要求5所述的涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）通过电磁无心夹具将待加工的工件装夹在预定的位置上；

（2）调整高压喷射装置的高速喷头的位置，使其对准于工件的加工表面；调整转动轮刷的位置，使从涂刷壳体的避让口往外延伸的刷毛贴在工件的加工表面上；

（3）启动混合涂刷装置，混合机构将研磨粉和研磨液进行混合，并通过送料管道将混合研磨料输送至涂刷壳体的储料空间中；通过第二旋转驱动机构驱动转动轮刷进行转动，转动轮刷上的刷毛将储料空间中的混合研磨料带上，穿过涂刷壳体的避让口靠近工件，并将混合研磨料涂刷在工件的加工表面上；

（4）启动第一旋转驱动机构，驱动电磁无心夹具进行旋转，继而带动待加工的工件转动；转动轮刷将混合研磨料涂刷在不断旋转的工件的加工表面上；

（5）启动高压喷射装置，将钢珠高速地喷往工件的粘附有混合研磨料的加工表面，随着工件进行循环的转动，高速的钢珠接近工件的加工表面后直接撞击附着在工件表面的研磨粉，通过体积较小的研磨粉对工件的加工表面进行强烈的冲击，使工件的表面形成强化研磨层。

9.根据权利要求8所述的涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备的加工方法，其特征在于，步骤（3）中，在第二旋转驱动机构驱动的过程中，转动轮刷上的刷毛的自由端依次经过储料空间，储料空间中的部分混合研磨料通过自身的粘附力附着在刷毛的自由端上，并随着刷毛往前转动；附着有混合研磨料的刷毛的自由端转动地从涂刷壳体的避让口靠近工件的加工表面，在与工件的加工表面相贴时，混合研磨料基于自身的粘附力的作用从附着面较小的刷毛的自由端转移至附着面较大的工件的加工表面上；完成涂刷壳体的储料空间到工件的加工表面上的混合研磨料的转移。

10.根据权利要求8所述的涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备的加工方法，其特征在于，步骤（4）中，启动第一旋转驱动机构后，启动轴向驱动机构，在工件作旋转运动的同时沿着其轴向方向作直线运动。

说明书

一种涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属工件表面强化加工设备和方法，具体涉及一种涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备及方法。

背景技术

[0002] 21世纪的当下，机械装备已经充斥着人类生活的方方面面，小到纳米级的电机，大到登天的火箭飞机。机械装备的疲劳寿命和可靠性直接影响力了它的安全性能，甚至微小
的裂纹也可能导致巨大的灾难，造成不可估量的后果，因此提升机械零部件的抗疲劳强度
和寿命具有重大的意义。

[0003] 现有技术中提出一些利用高速喷射研磨材料对工件进行撞击的加工方法，例如，申请公开号为CN101733707A的发明申请提出了一种强化研磨的新型加工方法，该加工方法
利用强化研磨料以一定的角度高速冲击待加工靶面，切削加工的同时，在冲击区域形成具
有一定深度的强化层(该强化层的表面残余压应力达到‑750‑1500MPa)，降低工件表面粗糙
度的同时能够有效抑制表层微裂纹的产生，延长零部件的疲劳寿命，总体提升了工件的表
面质量。

[0004] 但是，随着质量和要求的不断提升，上述强化加工技术存在以下的不足：

[0005] 1、钢珠、研磨粉和研磨液的混合分布不均，导致加工过程中研磨料喷射不能够连续进行，影响加工精度。

[0006] 2、研磨粉随机分布在钢珠上，喷射时不能保证每一个冲击点前面都均匀的粘附有研磨粉，很大程度上影响了切削性能，同时也降低了加工区域的冲击强度，导致残余压应力
下降，抗疲劳性能降低。

[0007] 3、研磨粉直接喷射释放到大气中，加工区域悬浮颗粒密度增大，污染环境同时且严重影响操作工人的身体健康，同时也会导致这部分研磨粉无法回收，导致研磨粉利用率
降低。

[0008] 4、在加工过程中，如果研磨液的混合比例少，且随混合研磨料一起被加速到高速状态，可能会无法黏附在加工表面，使得工件的加工表面直接暴露在空气中，容易导致加工
表面发生氧化现象，表面强化层削弱，加工效力降低，质量有待提高。

发明内容

[0009] 本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备，该强化研磨加工设备不仅能够保证强化研磨加工效果更加均匀，提高强化加工
质量，而且还可以有效防止研磨材料在工作环境中扩散而造成的污染，同时避免工件的加
工表面被氧化。

[0010] 本发明的另一个目的在于提供一种涂刷式金属工件表面强化研磨加工方法。

[0011] 本发明的目的通过以下技术方案实现：

[0012] 一种涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备，包括用于对工件进行装夹的旋转装夹装置、用于在工件的加工表面上均匀地涂刷混合研磨料的混合涂刷装置以及用于向工件
的加工表面喷射高速的钢珠的高压喷射装置，所述混合研磨料为研磨液和研磨粉混合而成
的半流体状的混合体；

[0013] 其中，所述旋转装夹装置包括电磁无心夹具和用于驱动电磁无心夹具进行旋转的第一旋转驱动机构；所述混合涂刷装置包括涂刷机构以及用于将研磨液和研磨粉均匀混合
的混合机构，所述涂刷机构包括涂刷壳体、转动轮刷以及用于驱动转动轮刷进行转动的第
二旋转驱动机构；

[0014] 所述转动轮刷转动连接在涂刷壳体内，其外圆面上设有沿着圆周分布的刷毛；所述涂刷壳体与混合机构的送料管道连通，该涂刷壳体的内腔底部设有用于存放待涂刷的混
合研磨料的储料空间，该涂刷壳体的内腔侧壁上设有用于避让刷毛往工件的加工表面延伸
的避让口；所述转动轮刷位于储料空间的上方，转动的过程中，所述刷毛的自由端转过的路
径与所述储料空间存在交集。

[0015] 上述强化研磨加工设备的工作原理是：

[0016] 工作时，将工件装夹在电磁无心夹具上，调整好高压喷射装置的高速喷头和转动轮刷的位置，然后启动混合涂刷装置，使得混合机构将研磨粉和研磨液进行混合，并通过送
料管道将混合研磨料输送至涂刷壳体的储料空间中；而第二旋转驱动机构则驱动转动轮刷
进行转动，由于转动轮刷的外圆面设有一圈密布的刷毛，且刷毛的自由端(亦即涂刷端)转
过的路径与所述储料空间存在交集，当刷毛转动至储料空间时，会与储料空间中储放的部
分混合研磨料发生接触，由于混合研磨料自身具有一定的粘附力，所以该部分混合研磨料
会粘附在刷毛上，从而完成混合研磨料的首次转移。在第二旋转驱动机构的驱动下，附着有
混合研磨料的刷毛继续往前转动，继而穿过涂刷壳体的避让口靠近工件的加工表面，在与
工件的加工表面接触时，将混合研磨料涂刷到工件的加工表面上，从而完成混合研磨料的
最终转移。上述过程中，混合研磨料经过均匀密布在转动轮刷的刷毛涂刷在工件的加工表
面上，这样可以充分地保证在工件的加工表面上的混合研磨料布置的均匀程度，有利于提
高强化研磨效果。

[0017] 在上述涂刷的同时，启动第一旋转驱动机构，驱动电磁无心夹具进行旋转，继而带动待加工的工件转动，使得转动轮刷可以均匀地将混合研磨料涂刷在不断旋转的工件的整
个加工表面上，其中，研磨液可以通过自身的粘附力将研磨粉稳定地粘附在工件的加工表
面上，防止未进行强化加工就发生掉落的想象。接着启动高压喷射装置，通过高速的钢珠对
粘附着混合体的工件表面进行撞击，从而在工件的表面形成强化研磨层。

[0018] 具体地，在工件旋转的过程中，金属钢珠携带巨大的动能对待加工表面进行具有一定角度随机、等概率的撞击，由于研磨粉(由尺寸比钢珠小的棕刚玉组成)均匀地粘附在
工件表面，因而钢珠会撞击在研磨粉上，具有微小接触面的研磨粉会形成巨大的瞬时冲击，
当冲击强度大于工件表面的动态屈服强度时，工件表面即会发生塑性变形，在冲击传播方
向塑变具有一定深度，冲击结束后，受周围只发生弹性变形，未发生塑性变形组织回复的挤
压，冲击区域会形成残余压应力；同时研磨粉脱离并带走部分靶面材料，在靶面产生微切
削，在多次重复加工后微切削趋于均匀化的达到宏观上的研磨效果，最终实现在研磨的过
程中强化加工表面的效果。

[0019] 本发明的一个优选方案，其中，所述第一旋转驱动机构和第二旋转驱动机构的驱动方向相同，在工件和转动轮刷的刷毛转动的过程中，在两者相接触的位置，转动轮刷的刷
毛往下将混合研磨料刷在正在往上转动的工件的加工表面上，这样不仅便于转动轮刷的刷
毛的进行涂刷，还可以保证混合研磨料稳定地附着在工件的加工表面上。

[0020] 本发明的一个优选方案，其中，所述储料空间的底部设有用于在加工完毕后将混合研磨料排出的卸料口，该卸料口处设有卸料开关。

[0021] 本发明的一个优选方案，其中，所述涂刷壳体的内腔顶部设有与混合机构的送料管道连通的进料口。

[0022] 本发明的一个优选方案，其中，所述旋转装夹装置还包括用于驱动电磁无心夹具进行轴向移动的轴向驱动机构。

[0023] 本发明的一个优选方案，其中，所述高压喷射装置包括用于装载待喷射的钢珠的料斗、用于往工件表面喷射高速的钢珠的高速喷头以及用于将钢珠从料斗中抽吸至高速喷
头的高压抽吸机构。

[0024] 本发明的一个优选方案，其中，所述电磁无心夹具将工件装夹固定后，该工件呈竖向放置，其轴线沿着水平方向延伸；所述高速喷头和转动轮刷分别位于装夹后的工件的轴
线所在竖直面的两侧。

[0025] 本发明的一个优选方案，其中，所述旋转装夹装置还包括限位挡块，该限位挡块为两个，用于自下而上地对工件进行定位；其中，两个限位挡块分别设置在在经过工件的轴线
的竖直面的两侧。通过设置两个限位挡块，不仅能够将工件限定在电磁无心夹具设定的位
置上，起到定位的作用，还能在旋转的过程中对工件进行限位，始终将工件挡在两个挡块
上。

[0026] 一种涂刷式金属工件表面强化研磨加工方法，包括以下步骤：

[0027] (1)通过电磁无心夹具将待加工的工件装夹在预定的位置上；

[0028] (2)调整高压喷射装置的高速喷头的位置，使其对准于工件的加工表面；调整转动轮刷的位置，使从涂刷壳体的避让口往外延伸的刷毛贴在工件的加工表面上；

[0029] (3)启动混合涂刷装置，混合机构将研磨粉和研磨液进行混合，并通过送料管道将混合研磨料输送至涂刷壳体的储料空间中；通过第二旋转驱动机构驱动转动轮刷进行转
动，转动轮刷上的刷毛将储料空间中的混合研磨料带上，穿过涂刷壳体的避让口靠近工件，
并将混合研磨料涂刷在工件的加工表面上；

[0030] (4)启动第一旋转驱动机构，驱动电磁无心夹具进行旋转，继而带动待加工的工件转动；转动轮刷将混合研磨料涂刷在不断旋转的工件的加工表面上；

[0031] (5)启动高压喷射装置，将钢珠高速地喷往工件的粘附有混合研磨料的加工表面，随着工件进行循环的转动，高速的钢珠接近工件的加工表面后直接撞击附着在工件表面的
研磨粉，通过体积较小的研磨粉对工件的加工表面进行强烈的冲击，使工件的表面形成强
化研磨层。

[0032] 本发明的一个优选方案，步骤(3)中，在第二旋转驱动机构驱动的过程中，转动轮刷上的刷毛的自由端依次经过储料空间，储料空间中的部分混合研磨料通过自身的粘附力
附着在刷毛的自由端上，并随着刷毛往前转动；附着有混合研磨料的刷毛的自由端转动地
从涂刷壳体的避让口靠近工件的加工表面，在与工件的加工表面相贴时，混合研磨料基于
自身的粘附力的作用从附着面较小的刷毛的自由端转移至附着面较大的工件的加工表面
上；完成涂刷壳体的储料空间到工件的加工表面上的混合研磨料的转移。

[0033] 本发明的一个优选方案，步骤(4)中，启动第一旋转驱动机构后，启动轴向驱动机构，在工件作旋转运动的同时沿着其轴向方向作直线运动，这样可以作相对于转动轮刷和
高速喷头的横向移动，在转动轮刷和高速喷头不动的情况下，横向来回循环地接收转动轮
刷的涂刷和高速喷头的撞击，提高强化加工的效果。

[0034] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

[0035] 1、本发明中，通过涂刷的方式将研磨粉和研磨液均匀混合形成的混合研磨料布置在工件的表面上，这样可以使得混合研磨料十分均匀地布置在工件的加工表面上，保证高
速的钢珠冲击的时候每一个冲击点都有研磨粉，使得强化加工的效果更加均匀。

[0036] 2、由于钢珠与研磨粉分开进行单独工作，在混合研磨料布置好后才对工件的加工表面进行冲击，这样避免了与研磨液和研磨粉混合，因而不会产生粘结力较大的混合体，从
而不会对高压喷射装置的管道造成堵塞，确保喷射的过程完全通畅。

[0037] 3、具有较大粘力的研磨液与研磨粉混合后，除了能够将研磨粉稳定地粘附在工件的表面上，还能“锁住”研磨粉，防止其扩散在工作环境中，不仅避免了空气污染，还能提高
研磨粉的回收率。

[0038] 4、将混合研磨料涂在工件的表面上，亦即将工件的表面与空气隔绝开来，避免刚完成加工的表面发生氧化，有效提高强化加工的整体质量。

[0039] 5、相对于传统的强化加工技术(钢珠、研磨粉、研磨液混合在一起共同对工件表面进行冲击)，本发明将质量和体积较大的钢珠与质量和体积较小的研磨粉分开工作，通过研
磨液将研磨粉均匀布置在工件的表面上，使得研磨粉作为被动冲击体，而由高压喷射装置
高速喷射的钢珠作为主动冲击体；在工件旋转的过程中，钢珠携带着巨大的动能往工件表
面撞击，当携带着巨大的动能的钢珠与附着在工件表面上的体积微小的研磨粉接触时，巨
大的功能不是由钢珠直接传递至工件的表面，而是由体积微小的研磨粉进行间接传递，由
于研磨粉与工件之间的接触面积十分微小，相当于体积微小的研磨粉拥有高速钢珠的巨大
功能对工件表面进行撞击，因而这样带来的冲击应力将会更加巨大，从而带来更加良好的
强化加工效果。

附图说明

[0040] 图1为本发明中的涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备的结构简图。

[0041] 图2为本发明中的涂刷机构的立体爆炸图。

[0042] 图3为图2中的涂刷壳体的剖面图。

具体实施方式

[0043] 为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

[0044] 参见图1‑3，本实施例中的涂刷式金属工件表面强化研磨加工设备，包括提供基础支撑的金属机架以及设置在金属机架内的用于对工件a进行装夹的旋转装夹装置、用于在
工件a的加工表面上均匀地涂刷混合研磨料的混合涂刷装置以及用于向工件a的加工表面
喷射高速的钢珠的高压喷射装置，所述混合研磨料为研磨液和研磨粉的半流体状的混合
体。具体地，本实施例中，以轴承的内圈为例进行加工。

[0045] 其中，所述混合涂刷装置包括涂刷机构以及用于将研磨液和研磨粉均匀混合的混合机构，所述混合机构包括分别用于装载研磨液和研磨粉的料盒以及用于输送混合研磨料
的送料管道，所述送料管道上设有高压送料器。具体地，本实施例中，关于两种研磨液和研
磨粉的混合方式，可通过文丘里管实现，通过两个与文丘里管连通的管道将研磨液和研磨
粉传输至文丘里管中，从而实现研磨料的混合，再通过送料管道输送至涂刷壳体1中。当然，
两种研磨料的混合方式还可以采用现有技术中其他可行的技术手段。

[0046] 参见图1‑3，所述涂刷机构包括涂刷壳体1、转动轮刷2以及用于驱动转动轮刷2进行转动的第二旋转驱动机构；所述涂刷壳体1为类圆柱的空心金属构件，能够保护内部零件
不受高速移动的钢珠破坏；所述转动轮刷2转动连接在涂刷壳体1内，其外圆面上设有沿着
圆周分布的刷毛2‑1；所述涂刷壳体1与混合机构的送料管道连通，该涂刷壳体1的内腔底部
设有用于存放待涂刷的混合研磨料的储料空间1‑1，其顶部设有与混合机构的送料管道连
通的进料口1‑4；所述涂刷壳体1的内腔侧壁上设有用于避让刷毛2‑1往工件a的加工表面延
伸的避让口1‑2；所述转动轮刷2位于储料空间1‑1的上方，转动的过程中，所述刷毛2‑1的自
由端转过的路径b与所述储料空间1‑1存在重合。具体地，所述转动轮刷2为由硬塑料制成的
空心圆柱体，在空心圆柱体的圆周面密布地固定设置刷丝(包括尼龙刷丝、猪鬃刷丝、PBT刷
丝等)，即构成所述刷毛2‑1。

[0047] 进一步，所述储料空间1‑1的底部设有用于在加工完毕后将混合研磨料排出的卸料口1‑3，该卸料口1‑3处设有卸料塞子。

[0048] 参见图1‑3，所述旋转装夹装置包括电磁无心夹具、用于驱动电磁无心夹具进行旋转的第一旋转驱动机构、用于驱动电磁无心夹具进行轴向移动的轴向驱动机构以及限位挡
块4，所述限位挡块4为两个，用于自下而上地对工件a进行定位；其中，两个限位挡块4分别
设置在在经过工件a的轴线的竖直面的两侧。通过设置两个限位挡块4，不仅能够将工件a限
定在电磁无心夹具设定的位置上，起到定位的作用，还能在旋转的过程中对工件a进行限
位，始终将工件a挡在两个限位挡块4上。

[0049] 参见图1‑3，所述高压喷射装置包括用于装载待喷射的钢珠的料斗、用于往工件a表面喷射高速的钢珠的高速喷头3以及用于将钢珠从料斗中抽吸至高速喷头3的高压抽吸
机构。进一步，具体的结构可参考授权公告号为CN 104942664 B的发明专利中公开的技术
手段或现有技术中其他相关的技术。

[0050] 参见图1‑3，所述第一旋转驱动机构和第二旋转驱动机构的驱动方向相同，具体地，本实施例中的驱动方向均为逆时针。在工件a和转动轮刷2的刷毛2‑1转动的过程中，在
两者相接触的位置，转动轮刷2的刷毛2‑1往下将混合研磨料刷在正在往上转动的工件a的
加工表面上，这样不仅便于转动轮刷2的刷毛2‑1的进行涂刷，还可以保证混合研磨料稳定
地附着在工件a的加工表面上。

[0051] 参见图1‑3，所述电磁无心夹具将工件a装夹固定后，该工件a呈竖向放置，其轴线沿着水平方向延伸；所述高速喷头3和转动轮刷2分别位于装夹后的工件a的中心线所在竖
直面的两侧，所述高速喷头3位于电磁无心夹具的左上方，并且能够根据工件a的大小调整
高速喷头3到工件a的距离与角度；所述高速喷头3自上而下倾斜地朝向工件a的加工表面。
具体地，所述电磁无心夹具的装夹方式可参考电磁夹具的现有技术，例如授权公告号为CN 
104942664 B的发明专利中公开的一种轴承强化研磨机以及申请公布号为CN 109176318 A
的发明申请中公开的一种轮齿形工件的强化研磨加工方法的相关技术。

[0052] 具体地，本实施例中的第一旋转驱动机构包括旋转驱动电机和传动杆等，具体的结构可参考现有技术中用于实现旋转的技术手段。

[0053] 所述第二旋转驱动机构包括设置在涂刷壳体1外的无刷电机，该无刷电机包括绕阻定子和永磁转子组成，通过螺纹、键或者其他现有连接技术进行与转动轮刷2连接。无刷
电机的具体结构和原理可以参照现有技术。

[0054] 所述轴向驱动机构包括轴向驱动电机和丝杆传动组件，具体的结构可参考现有技术中用于实现直线传动的技术手段。

[0055] 参见图1‑3，本实施例中的强化研磨加工设备的工作原理是：

[0056] 工作时，将工件a(例如轴承的内圈)装夹在电磁无心夹具上，调整好高压喷射装置的高速喷头3和转动轮刷2的位置，然后启动混合涂刷装置，使得混合机构将研磨粉和研磨
液进行混合，并通过送料管道将混合研磨料输送至涂刷壳体1的储料空间1‑1中；而第二旋
转驱动机构则驱动转动轮刷2进行转动，由于转动轮刷2的外圆面设有一圈密布的刷毛2‑1，
且刷毛2‑1的自由端(亦即涂刷端)转过的路径b与所述储料空间1‑1存在重合，当刷毛2‑1转
动至储料空间1‑1时，会与储料空间1‑1中储放的部分混合研磨料发生接触，由于混合研磨
料自身具有一定的粘附力，所以该部分混合研磨料会粘附在刷毛2‑1上，从而完成混合研磨
料的首次转移。在第二旋转驱动机构的驱动下，附着有混合研磨料的刷毛2‑1继续往前转
动，继而穿过涂刷壳体1的避让口1‑2靠近工件a的加工表面，在与工件a的加工表面接触时，
将混合研磨料涂刷到工件a的加工表面上，从而完成混合研磨料的最终转移。上述过程中，
混合研磨料经过均匀密布在转动轮刷2的刷毛2‑1涂刷在工件a的加工表面上，这样可以充
分地保证在工件a的加工表面上的混合研磨料布置的均匀程度，有利于提高强化研磨效果。

[0057] 在上述涂刷的同时，启动第一旋转驱动机构，驱动电磁无心夹具进行旋转，继而带动待加工的工件a转动，使得转动轮刷2可以均匀地将混合研磨料涂刷在不断旋转的工件a
的整个加工表面上，其中，研磨液可以通过自身的粘附力将研磨粉稳定地粘附在工件a的加
工表面上，防止未进行强化加工就发生掉落的想象。接着启动高压喷射装置，通过高速的钢
珠对粘附着混合体的工件a表面进行撞击，从而在工件a的表面形成强化研磨层。

[0058] 具体地，在工件a旋转的过程中，金属钢珠携带巨大的动能对待加工表面进行具有一定角度随机、等概率的撞击，由于研磨粉(由尺寸比钢珠小的棕刚玉组成)均匀地粘附在
工件a表面，因而钢珠会撞击在研磨粉上，具有微小接触面的研磨粉会形成巨大的瞬时冲
击，当冲击强度大于工件a表面的动态屈服强度时，工件a表面即会发生塑性变形，在冲击传
播方向塑变具有一定深度，冲击结束后，受周围只发生弹性变形，未发生塑性变形组织回复
的挤压，冲击区域会形成残余压应力；同时研磨粉脱离并带走部分靶面材料，在靶面产生微
切削，在多次重复加工后微切削趋于均匀化的达到宏观上的研磨效果，最终实现在研磨的
过程中强化加工表面的效果。

[0059] 参见图1‑3，本实施例中的涂刷式金属工件表面强化研磨加工方法，包括以下步骤：

[0060] (1)将工件a(例如轴承的内圈)放置在两个限位挡块4上，保证工件a的背面与电磁无心夹具的平面支撑板相贴。其中，先松开两个限位挡块4，将工件a紧贴平面支撑板移动到
合适的位置，即偏心距e在规定范围内的位置，再将其中一个限位挡块4移动到紧贴工件a的
位置，拧紧挡块固定螺母，照此例移动另一个限位挡块4，使其紧贴工件a并拧紧螺母固定，
从而根据该工件a的大小调整好两个限位挡块4的位置。

[0061] (2)给电磁无心夹具通电，电磁无心夹具产生磁力，从而将工件a吸附在平面支撑板上。

[0062] (3)调整高速喷头3的位置，使其对准于工件a的加工表面，且使得与工件a的加工表面的最近距离和相对角度达到规定值。

[0063] (4)调整转动轮刷2的位置，使得从涂刷壳体1的避让口1‑2往外延伸的刷毛2‑1贴在工件a的加工表面上，且刷毛2‑1适当弯曲以便与工件a的加工表面贴合更加紧密。

[0064] (5)启动混合涂刷装置，混合机构将研磨粉和研磨液进行混合，并通过送料管道将混合研磨料输送至涂刷壳体1的储料空间1‑1中；通过第二旋转驱动机构驱动转动轮刷2进
行转动，转动轮刷2上的刷毛2‑1的自由端依次经过储料空间1‑1，储料空间1‑1中的部分混
合研磨料通过自身的粘附力附着在刷毛2‑1的自由端上，并随着刷毛2‑1往前转动；附着有
混合研磨料的刷毛2‑1的自由端转动地从涂刷壳体1的避让口1‑2靠近工件a的加工表面，在
与工件a的加工表面相贴时，混合研磨料基于自身的粘附力的作用从附着面较小的刷毛2‑1
的自由端转移至附着面较大的工件a的加工表面上；完成涂刷壳体1的储料空间1‑1到工件a
的加工表面上的混合研磨料的转移。其中，由于研磨液具有一定的粘度和极性，因而能够充
分地包裹住研磨粉，保证了混合物不会在喷射过程中雾化，从而避免了颗粒悬浮在空气中
污染环境，同时对金属工件a表面具有较强的吸附力，使得研磨粉能够附着在旋转着的工件
a表面不脱落。

[0065] (6)启动第一旋转驱动机构，驱动电磁无心夹具进行旋转，继而带动待加工的工件a转动；转动轮刷2将混合研磨料涂刷在不断旋转的工件a的加工表面上。与此同时，启动轴
向驱动机构，在工件a作旋转运动的同时沿着其轴向方向作直线运动，这样可以作相对于转
动轮刷2和高速喷头3的横向移动，在转动轮刷2和高速喷头3不动的情况下，横向来回循环
地接收转动轮刷2的涂刷和高速喷头3的撞击，提高强化加工的效果。

[0066] (7)待混合涂刷装置稳定运行后，启动高压喷射装置，将质量较大的钢珠加速到相对较高的速度，并向工件a的表面喷射；当携带着巨大动能的钢珠与体积微小的研磨粉(棕
刚玉，具有很强的硬度和耐磨性，大小为120目)接触时，在极短的时间内，完成动能的传递，
动能从很大的一个值从很大的一直在极短时间内减为零并以相反的方向弹开，在工件a表
面上形成强烈的冲击，进而在表面形成强化研磨层。

[0067] 其中，所述研磨粉和研磨液的组成可参考现有技术，例如申请公布号为CN 109681532 A的发明申请公开的一种滚子轴承内圈的复合加工方法。

[0068] 上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等
效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。