CN103111918A - 一种用于工件上槽和窄缝光整的方法 - Google Patents

一种用于工件上槽和窄缝光整的方法 Download PDF

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陈燕
焦安源
曲涛
王显康
郭龙文
李宗泽
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Abstract

本发明公开了一种用于工件上槽和窄缝光整的方法,使工件上槽和窄缝的表面质量得到明显提高。本发明采用一台带有动力旋转主轴的机械设备,将环性永久磁石用夹具固定旋转主轴上,用工件定位架固定工件。将磁性磨粒覆盖在工件待光整槽或窄缝的表面上,将环形永久磁石对准待光整部位进行磁力研磨,由于磁力的作用,磁性磨粒压附在工件待光整槽或窄缝的表面,环形永久磁石在主轴电机的驱动下旋转,磁性磨粒对工件上的槽或窄缝进行摩擦、挤压,实现抛光、去毛刺。本发明适用范围广、方法简洁、操作容易,不仅可以用于模具工件,而且还可以用于液压缸内表面的圆槽、轴承内圈表面、精密花键键槽表面、细小螺栓和螺母的螺纹表面光整。

Description

一种用于工件上槽和窄缝光整的方法
技术领域
本发明涉及研磨抛光方法,尤其是一种用于工件上槽和窄缝光整的方法。
背景技术
随着模具行业的高速发展,模具型面越来越复杂,且加工精度要求也变得更高,如何对模具上的槽和窄缝进行光整,使其满足各种设计要求,已经越来越引起生产厂家的关注。同样的问题也广泛的存在于液压缸内表面的圆槽、轴承内圈表面、精密花键键槽表面、细小螺栓和螺母的螺纹表面光整等。这些槽和窄缝大多都尺寸较小(槽宽0.1mm~10mm,槽深0.1mm~8mm),传统研磨抛光工艺很难对其两个侧面、底面进行光整,尤其是位于工件内表面上的槽和窄缝由于空间受限,致使很多光整设备和工具都无法触及。若模具上的槽和窄缝等光整精度不够,可能会引起制作产品的外观缺陷;若轴承内圈表面、精密花键键槽表面、细小螺栓和螺母的螺纹表面光整精度低,则会导致传动精度低、工作噪音大、紧固不牢等问题。
磁力研磨光整加工具有柔性接触、自适应性好、自锐性强、温升小且不需要进行工具磨损补偿等优点,已成功应用于平面、外圆面、内圆面等许多场合。结合磁力研磨工艺特点,合理设计磁场分布、磁极布局、关键工艺参数,实现对工件上槽和窄缝光整,从而满足设计要求,改善表面粗糙度和机械物理性能,提高了零件产品质量和性能。
发明内容
本发明提供了一种用于工件上槽和窄缝光整的方法,使工件上槽和窄缝的表面质量得到明显提高。
本发明的技术方案如下:
采用一台带有动力旋转主轴的机械设备,将环性永久磁石用夹具固定旋转主轴上,用工件定位架固定工件。将磁性磨粒覆盖在工件待光整槽或窄缝的表面上,将环形永久磁石对准待光整部位进行磁力研磨,径向充磁的环形永久磁石吸附磁性磨粒,磁性磨粒被磁化,由于磁力的作用,磁性磨粒压附在工件待光整槽或窄缝的表面,环形永久磁石在主轴电机的驱动下旋转,转速为300~3000r/min,磁性磨粒对工件上的槽或窄缝进行摩擦、挤压,实现抛光、去毛刺,加工后槽和窄缝的底面粗糙度达到Ra0.05μm以下,侧面达到Ra0.1μm以下。
所述环形永久磁石采用强磁性材料钕铁硼制成,环形永久磁石直径根据待光整工件上的槽或窄缝的结构类型以及加工精度要求确定。当工件上槽或窄缝的宽度大于2mm时,环形永久磁石外周轮廓与槽或者窄缝底面形状拟合。
所述磁性磨粒是经过压块、烧结、破碎和筛分工艺制备的铁粒子和氧化铝颗粒复合粒子,其规格为60~200目。
本发明与现有同类方法相比较,其显著的有益效果体现在:
1.本发明需要的设备简单,传统机床改造即可实现使用功能,且改造成本低。
2.本发明适用范围广、方法简洁、操作容易,不仅可以用于模具工件,而且还可以用于液压缸内表面的圆槽、轴承内圈表面、精密花键键槽表面、细小螺栓和螺母的螺纹表面光整等。
3.因磁性磨粒按照磁力线矢量排列,所以在光整过程中,可以同步光整槽或窄缝的两个侧面和底面,加工效率高。
4.磁性磨粒在对槽进行抛光和毛刺去除后,表面残余压应力的存在提高了机械物理性能。
5.该方法研磨升温小、加工工件不易变形,且加工后无变质层。
附图说明
图1是P20模具钢工件矩形槽光整的方法示意图。
图2是P20模具钢工件弧形斜槽光整的方法示意图。
图3是矩形花键槽光整的方法示意图。
图4是P20模具钢工件矩形槽光整前表面形貌图。
图5是P20模具钢工件矩形槽光整后表面形貌图。
图1~3的标示编号为:
1-工件;2-磁性磨粒;3-磁石夹头;4-环形永久磁石。
具体实施方式
下面结合附图用实施例对本发明详细说明。
实施例1
如图1所示,P20模具钢工件矩形槽光整的方法。
(1)采用设备和材料
采用改装立式铣床一台,其主轴转速范围为300~3000r/min,工件定位架采用K11系列标准三爪自定心卡盘,其翻转角度可调,由三相交流电机驱动,转速为50~300r/min,能够进行正反转调整。
环形永久磁石4材质为钕铁硼,经过径向充磁,尺寸为
Figure BDA00002744753300031
由磁石夹头3连接在立式铣床主轴上,并由主轴驱动其转动。采用的磁性磨粒2是经过压块、烧结、破碎和筛分工艺制备的铁粒子和氧化铝颗粒复合粒子。
(2)操作步骤
工件1带有矩形环槽,环槽尺寸为
Figure BDA00002744753300032
工件1由定位架的三爪自定心卡盘固定,并调整卡盘角度为水平,以保证矩形环槽底面形成的柱面与机床主轴轴线垂直,先在永久磁石与工件1上的矩形槽之间充填60目磁性磨粒,然后调整永久磁石与工件上矩形槽位置,使永久磁石位于矩形槽的中间,且与槽底保持1mm的间隙,设定铣床主轴的转速n1=1200r/min,工件定位架卡盘转速n2=200r/min,研磨时间为15min。加工完毕清洁后,更换粒度为100目的磁性磨粒继续加工30min。停止铣床主轴、工件定位架卡盘的转动,调整永久磁石与工件位置,使其从矩形槽内退出,拆下工件,并用超声波清理磨料。光整加工前后,测得槽底面的表面粗糙度变化为Ra0.32μm-Ra0.05μm。
实施例2
如图2所示,P20模具钢工件弧形斜槽光整的方法。
(1)采用的采用设备和材料同实施例1。
(2)操作步骤:
工件1带有弧形环槽,弧曲率半径r=1.2mm,弧顶直径为
Figure BDA00002744753300033
工件1由定位架的卡盘固定,并由电机驱动其转动,转速n2=300r/min。永久磁石4材质为铷铁硼,环形,内面直径为
Figure BDA00002744753300034
外面为半圆弧面,曲率半径r=1.2mm,弧顶直径为
Figure BDA00002744753300035
厚度为1.5mm。永久磁石4由磁石夹头3连接在铣床主轴上,并由主轴驱动转动,转速n1=1300r/min。调整定位架角度,使得永久磁石圆弧面与工件上弧形环槽面间隙保持为1mm,采用粒度为100目的磁性磨粒2光整加工,时间为25min。光整加工前后,测得槽底面的表面粗糙度变化为Ra0.54μm-Ra0.05μm。
实施例3
如附图3所示,工件上矩形花键槽光整的方法。
(1)采用的采用设备和材料同实施例1。
(2)操作步骤:
工件1为矩形花键轴,其材质为45钢,尺寸为6-20×25×6mm,工件1由定位架的卡盘固定,并由定位架驱动沿轴向其往复移动,移动速度v=1mm/s。永久磁石4材质为铷铁硼,环形,内面直径为
Figure BDA00002744753300041
外面为半圆弧面,曲率半径r=10mm,其厚度为4mm。永久磁石4由磁石夹头3连接在铣床主轴上,并由主轴驱动其转动,转速n=1300r/min。调整定位架角度,使其与工件1花键槽底和花键两侧均保持1mm间隙,采用粒度为60目的磁性磨料粒2光整加工,时间为20min。光整加工前后,测得槽底面的表面粗糙度变化为Ra0.8μm-Ra0.1μm。

Claims (3)

1.一种用于工件上槽和窄缝光整的方法,其特征是:采用一台带有动力旋转主轴的机械设备,将环性永久磁石用夹具固定旋转主轴上,用工件定位架固定工件,将磁性磨粒覆盖在工件待光整槽或窄缝的表面上,将环形永久磁石对准待光整部位进行磁力研磨,径向充磁的环形永久磁石吸附磁性磨粒,磁性磨粒被磁化,由于磁力的作用,磁性磨粒压附在工件待光整槽或窄缝的表面,环形永久磁石在主轴电机的驱动下旋转,转速为300~3000r/min,磁性磨粒对工件上的槽或窄缝进行摩擦、挤压,实现抛光、去毛刺,加工后槽和窄缝的底面粗糙度达到Ra0.05μm以下,侧面达到Ra0.1μm以下。
2.根据权利要求1所述的一种用于工件上槽和窄缝光整的方法,其特征是:所说的环形永久磁石采用强磁性材料钕铁硼制成,当工件上槽或窄缝的宽度大于2mm时,环形永久磁石外周轮廓与槽或者窄缝底面形状拟合。
3.根据权利要求1所述的一种用于工件上槽和窄缝光整的方法,其特征是:所说的磁性磨粒是经过压块、烧结、破碎和筛分工艺制备的铁粒子和氧化铝颗粒复合粒子,其规格为60~200目。
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