CN104858767A - 一种适用于非导磁工件内表面高效光整的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于非导磁工件内表面光整的磁力研磨装置，能够对非导磁工件的内孔、多孔圆管内表面、细管内表面、方管内表面以及多组细管内表面进行高效地光整。该装置包括：主轴电机、主轴、卡盘、工件、线圈、磁极、导磁体、磁性磨料、尾座、底座、垫块、支座和漆包线，所述主轴电机和主轴固定在支座上；所述漆包线缠绕成两个线圈，两个线圈包裹工件；所述磁极为两个，两个磁极通过导磁体连接；所述的垫块、支座和尾座通过螺栓固定在底板上。本发明使经过光整后的内表面粗糙度值降低、毛刺被去除，而且本发明还具有改善表面残余应力、提高表面疲劳强度等优点。
Description
技术领域
本发明涉及内表面抛光去毛刺的光整装置，尤其是一种适用于非导磁工件内表面光整的磁力研磨装置。
背景技术
随着制造技术发展，在液压、生物医疗、核工业、航空等领域对管件内表面质量要求也越来越高。在液压管道和元件中，内壁表面的微量毛刺或粗糙度值稍大都会对液体传输的稳定性以及传送效率产生影响，使得液压系统维护频率增加、可靠性下降、甚至会导致液压元件提前损坏，从而影响整体性能；另外内壁毛刺的存在，也会污染内部传输液体的纯度；生物医疗类器械管件内表面的微裂纹极易附着微小颗粒等杂物，且不易被清洗干净，这些杂物及脱落的毛刺若随药液进入人体，将给人身安全带来极大的隐患。大多管件的内表面都是通过传统加工方法获得，这些加工方法不可避免的会在内壁产生毛刺、微裂纹和其他的加工缺陷。
查阅相关文献，中国专利公布的“奥氏体不锈钢小孔电解抛光方法”，公开(公告)号CN 101892511A，依据阳极发生氧化、阴极发生还原的化学反应原理，利用电能和化学能将孔相贯处毛刺及壁面波峰进行溶解去毛刺。该抛光方法中抛光液含有磷酸1000-1250g，硫酸200-260g，无水乙醇180-240g。但是抛光液对金属的腐蚀性大，对人的皮肤和眼睛有伤害，且加工后的废液难以处理，不利于环境保护，并且仅可加工导电材料。
发明内容
本发明提供了一种适用于非导磁工件内表面光整的磁力研磨装置，能够对非导磁工件的内孔、多孔圆管内表面、细管内表面、方管内表面以及多组细管内表面进行高效地光整，可以降低表面粗糙度值和去除表面毛刺，最终获得理想的内表面质量。
本发明提供的一种适用于非导磁工件内表面光整的磁力研磨装置包括：主轴电机、主轴、卡盘、工件、线圈、磁极、导磁体、磁性磨料、尾座、底座、垫块、支座和漆包线，所述主轴电机和主轴固定在支座上，主轴电机通过主轴、卡盘与工件连接，工件尾部由尾座支撑；所述漆包线缠绕成两个线圈，两个线圈包裹工件，并通入单相交流电流，两个线圈由两个垫块支撑并固定；所述磁极为两个，两个磁极通过导磁体连接，放入工件内部，并填入磁性磨料与研磨液；所述的垫块、支座和尾座通过螺栓固定在底板上。
所述的磁极为轴向充磁的圆柱磁极，磁极的材料为钕铁硼，磁极的直径小于管件内径，可根据管径的大小选用合适的尺寸。
所述的磁性磨料由磨粒相Al2O3粒子和铁磁相Fe粒子经过混合、压块、烧结、破碎、筛分工艺制备，其粒径范围在50-350μm。磨料粒径、重量和研磨液种类，均根据工件材料和特性选择，以提高光整质量和效率。
所述的线圈左右两侧线圈的旋向相反，当左线圈产生的磁场吸引整体磁极向左运动同时，右线圈产生的磁场排斥整体磁极向l运动；当电流方向改变后，右线圈产生磁场吸引整体磁极向右运动同时，左线圈产生的磁场排斥整体磁极向右运动，完成一个循环。
所述的主轴电机为伺服电机、步进电机、可调速直流电机或可变频交流电机。
本发明与现有同类装置比较，其显著的有益效果体现在：
本发明采用磁力研磨技术，磁极与工件保持1-2mm的间隙，在磁极与工件的间隙内填入适量的磁性磨料与研磨液，磁性磨料在磁场的作用下被磁化并沿磁力线方向形成柔性的磁粒刷压附到工件表面。当工件与磁极间有相对运动时，磁性研磨粒子对工件摩擦、挤压、切削作用，随着时间的延续，微量的材料被去除，从而达到去毛刺和表面光整的目的。
本发明采用线圈产生的磁场力和永久磁铁产生的磁场力相结合的方式，可以通过数字电源设置电流的大小和电流换向的频率来控制磁场力，磁极的往复运动次数和速度，操作简单、装置体积小、加工效率高。
本发明可对非导磁工件内表面进行光整加工，通用性好。不仅可以对非导磁工件的内孔、多孔圆管内表面、细管内表面、方管内表面进行高效地光整，还可以对多组细管内表面同时光整，大大提高光整效率。经过光整后的内表面粗糙度值降低、毛刺被去除，而且还具有改善表面残余应力、提高表面疲劳强度等优点。
附图说明
图1是一种适用于非导磁工件内表面光整的磁力研磨装置整体结构示意图。
图2是本发明加工多孔管类内壁的示意图。
图3是本发明同时加工多组细管内壁的示意图。
图4是本发明对不锈钢SUS304材料管内壁抛光前表面形貌对比图。
图5是本发明对不锈钢SUS304材料管内壁抛光后表面形貌对比图。
图6是本发明对不锈钢SUS304材料管内壁抛光前表面粗糙对比图。
图7是本发明对不锈钢SUS304材料管内壁抛光后表面粗糙对比图。
图8是本发明对黄铜H65材料内孔抛光前毛刺去除对比图。
图9是本发明对黄铜H65材料内孔抛光后毛刺去除对比图。
图中编号：1―主轴电机；2―主轴；3―卡盘；4―工件；5―线圈(2个)；6―磁极(2个)；7―导磁体；8―磁性磨料；9―尾座；10―底座；11―垫块(2个)；12―支座；13―漆包线。
具体实施方式
实施例1
如附图1所示，一种适用于非导磁工件内表面光整的磁力研磨装置，该装置由主轴电机1、主轴2、卡盘3、工件4、线圈5、磁极6、导磁体7、磁性磨料8、尾座9、底座10、垫块11、支座12和漆包线13构成，所述主轴电机1和主轴2固定在支座12上，主轴电机1通过主轴2、卡盘3与工件4连接，工件4尾部由尾座9支撑；所述漆包线13缠绕成两个线圈5，两个线圈5包裹工件4，并通入单相交流电流，两个线圈5由两个垫块11支撑并固定；所述磁极6为两个，两个磁极6通过导磁体7连接，放入工件4内部，并填入磁性磨料8与研磨液；所述的垫块11、支座12和尾座9通过螺栓固定在底板10上。磁极6为轴向充磁圆柱磁极Ф15×10mm，采用钕铁硼材料制成，工件(4)为SUS304Ф25×Ф18×500mm。在磁极6与工件4的间隙内填入粒径为150μm的磁性磨料8与研磨液。启动主轴电机1带动工件4旋转。利用数字电源预先设置好电流大小、电流换向频率以及工作时间，左线圈通入单相交流电流产生磁场(N极)吸引左磁极(S极)向左运动，同时，右线圈产生磁场(N极)排斥右磁极(N极)向左运动；同理电流反相时，右线圈产生磁场(S极)吸引右磁极(N极)向右运动，左线圈产生磁场(S极)排斥左磁极(S极)向右运动，如此的往复运动。磁性磨料与工件内表面接触产生摩擦、挤压、切削作用，从而达到去除毛刺和内壁缺陷的效果。
实施例2
如图1和图2所示，以加工多孔管类内壁为例。
一种适用于非导磁工件内表面光整的磁力研磨装置，该装置由主轴电机1、主轴2、卡盘3、工件4、线圈5、磁极6、导磁体7、磁性磨料8、尾座9、底座10、垫块11、支座12和漆包线13构成，所述主轴电机1和主轴2固定在支座12上，主轴电机1通过主轴2、卡盘3与工件4连接，工件4尾部由尾座9支撑；所述漆包线13缠绕成两个线圈5，两个线圈5包裹工件4，并通入单相交流电流，两个线圈5由两个垫块11支撑并固定；所述磁极6为两个，两个磁极6通过导磁体7连接，放入工件4内部，并填入磁性磨料8与研磨液；所述的垫块11、支座12和尾座9通过螺栓固定在底板10上。工件4为H65黄铜Ф50×Ф40×400mm，管上开有Ф8mm的径向圆孔，工件4由卡盘(3)夹持做圆周运动，Ф30×10mm的圆柱轴向磁极6连接导磁体7，导磁体7上粘有25×10×10mm的矩形磁极，定量的粒径为150μm的磁性磨料8与研磨液填入工件内表面，漆包线13缠绕的线圈5通入单相交流电流，电流大小、电流换向频率以及工作时间由数字电源预先设置，左线圈通入单相交流电流产生磁场(S极)吸引左磁极(N极)向左运动，同时，右线圈产生磁场(S极)排斥右磁极(S极)向左运动；同理电流反相时，右线圈产生磁场(N极)吸引右磁极(S极)向右运动，左线圈产生磁场(N极)排斥左磁极(N极)向右运动，如此的往复运动实现对多孔的去毛刺和管内壁的抛光。
Claims (4)
1.一种适用于非导磁工件内表面光整的磁力研磨装置，其特征是该装置包括：主轴电机、主轴、卡盘、工件、线圈、磁极、导磁体、磁性磨料、尾座、底座、垫块、支座和漆包线，所述主轴电机和主轴固定在支座上，主轴电机通过主轴、卡盘与工件连接，工件尾部由尾座支撑；所述漆包线缠绕成两个线圈，两个线圈包裹工件，并通入单相交流电流，两个线圈由两个垫块支撑并固定；所述磁极为两个，两个磁极通过导磁体连接，放入工件内部，并填入磁性磨料与研磨液；所述的垫块、支座和尾座通过螺栓固定在底板上。
2.根据权利要求1所述的一种适用于非导磁工件内表面光整的磁力研磨装置，其特征是所说的磁极为轴向充磁的圆柱磁极，磁极的材料为钕铁硼，磁极的直径小于管件内径。
3.根据权利要求1所述的一种适用于非导磁工件内表面光整的磁力研磨装置，其特征是所说的磁性磨料由磨粒相Al2O3粒子和铁磁相Fe粒子经过混合、压块、烧结、破碎、筛分工艺制备，其粒径范围在50-350μm。
4.根据权利要求1所述的一种适用于非导磁工件内表面光整的磁力研磨装置，其特征是所说的线圈左右两侧旋向相反，当左线圈产生的磁场吸引整体磁极向左运动同时，右线圈产生的磁场排斥整体磁极向左运动；当电流方向改变后，右线圈产生磁场吸引整体磁极向右运动同时，左线圈产生的磁场排斥整体磁极向右运动，完成一个循环。
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