CN106926059B - 一种自动磨削圆球形宝玉石的装置及方法 - Google Patents

一种自动磨削圆球形宝玉石的装置及方法 Download PDF

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    • B24B11/02Machines or devices designed for grinding spherical surfaces or parts of spherical surfaces on work; Accessories therefor for grinding balls

Abstract

本发明涉及一种自动磨削圆球形宝玉石的装置及方法,所述装置包括立式传动机构、磁力研磨机构和旋转机构;所述磁力研磨机构中平行且相对地设有永久磁极和辅助磁极形成磁回路;永久磁极在立式传动机构带动下旋转,辅助磁极在旋转机构带动下旋转,且永久磁极与辅助磁极的旋向相反;永久磁极与辅助磁极间固定地设有放置圆球形宝玉石用的保持架,保持架的上、下两侧填充磁性磨料将圆球形宝玉石包裹在其中。本发明采用辅助磁极与永久磁极协同作用,通过磁性磨料对圆球形宝玉石表面进行研磨加工;实现了对圆球形宝玉石表面的磁性研磨抛光,且加工效率高,加工质量好,弥补了手工研磨方法的不足。

Description

一种自动磨削圆球形宝玉石的装置及方法
技术领域
本发明涉及宝玉石加工技术领域,尤其涉及一种自动磨削圆球形宝玉石(如玛瑙,玉石,宝石)的装置及方法。
背景技术
随着社会的不断发展及生活水平的不断提高,人们对于装饰品质量的要求越来越高;但是现有的宝玉石加工技术还存在缺点和不足;一是对于圆球形宝玉石并没有专门的抛光设备,圆球形宝玉石工艺品的表面缺陷多采用人工抛光处理,其抛光处理工艺繁杂,劳动强度大,工作环境恶劣;二是多采用手工加工,加工效率低,加工质量得不到较好的保证;三是费时费力,在保证加工精度的前提下,不适于大批量的生产。
磁力研磨加工方法是一种新型的加工方法,其与传统加工方法不同之处是磁力研磨技术有很高的柔性和自锐性加工特点;磁性磨粒在加工中呈游离状态,磁粒刷可随工件的形状变化而变化;目前磁力研磨加工已广泛用于表面研磨加工,但对于非导磁件(玉石、玛瑙)的研磨效率不高。
中国专利号为CN 103222713A的中国专利,公开了一种“自动加工圆球形宝玉石的装置”,该装置采用在碗形盘的内壁镀以人造金刚石颗粒和相同形状的木质碗形盘的方法来达到磨削的目的,此方法通过电动机组成动力源,当动力源作用时,其动力推动偏心轴及安装在偏心轴上的碗形盘转动,实现对宝玉石的磨削。但采用该装置在磨削时碗形盘的研磨压力不易控制,而且金刚石颗粒易对宝玉石表面产生划伤。
专利号为CN 103447892 A的中国专利,公开了一种“玉石浮雕工艺品的超声波磁力复合研磨装置及研磨工艺”,采用超声波振动对玉石表面形成一个脉冲压力,磁性磨料在磁力和脉冲压力的复合作用下,来实现对玉石表面的机械抛光。此方法只是采用磁研磨针对玉石平板表面进行加工。
发明内容
本发明提供了一种自动磨削圆球形宝玉石的装置及方法,采用辅助磁极与永久磁极协同作用,通过磁性磨料对圆球形宝玉石表面进行研磨加工;实现了对圆球形宝玉石表面的磁性研磨抛光,且加工效率高,加工质量好,弥补了手工研磨方法的不足。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种自动磨削圆球形宝玉石的装置,包括立式传动机构、磁力研磨机构和旋转机构;所述磁力研磨机构中平行且相对地设有永久磁极和辅助磁极形成磁回路;永久磁极在立式传动机构带动下旋转,辅助磁极在旋转机构带动下旋转,且永久磁极与辅助磁极的旋向相反;永久磁极与辅助磁极间固定地设有放置圆球形宝玉石用的保持架,保持架的上、下两侧填充磁性磨料将圆球形宝玉石包裹在其中。
所述立式传动机构由机座和传动机构组成,传动机构固定在机座上,由调速电机、皮带传动装置、主轴及主轴升降机构组成;调速电机通过皮带传动装置带动主轴旋转,主轴升降装置用于实现主轴沿竖直方向的升降移动。
所述机座由底座、立柱和箱体组成;立柱垂直固定在底座一侧,箱体设在立柱顶部;调速电机固定在立柱顶部外侧,皮带传动装置固定在箱体顶部,主轴升降机构设置在箱体内;主轴通过磁极夹头连接永久磁极顶部圆轴;箱体外侧设升降机构操作手柄、控制开关和调频按钮。
所述主轴外侧与主轴平行地设有定位卡尺。
所述保持架设在加工桶中,加工桶通过支架固定在底座上;永久磁极为形状、尺寸均与加工桶横截面相配合的盘状磁极,磁性磨料填充在永久磁极下表面与保持架上表面之间以及保持架下表面与加工桶桶底内表面之间的空间内。
所述辅助磁极由磁极盘和圆柱形辅助磁极组成;磁极盘的形状、尺寸均与加工桶的横截面相配合,多个圆柱形辅助磁极在磁极盘上均匀分布,且相邻2个圆柱形辅助磁极极性一正一反设置。
所述旋转机构固定在底座上,由电机、传动齿轮和旋转工作台组成,电机通过传动齿轮带动旋转工作台转动,磁极盘固定在旋转工作台上。
所述保持架材质为橡胶,其上用于放置圆球形宝玉石的通孔呈蜂窝状排列,且所有通孔的轴向截面均为椭圆形。
基于所述装置的一种自动磨削圆球形宝玉石的方法,包括如下步骤:
1)采用超声波清洗机对圆球形宝玉石进行清洗,去除圆球形宝玉石表面的污渍,洗后晾干;
2)粒径为200~250um的磁性磨料与研磨液以体积比1:1.5~2.5的比例混合,一部分填充在加工桶底部,另一部分吸附在永久磁极下表面;
3)将保持架置于加工桶内固定,将晾干后的圆球形宝玉石放保持架的通孔中;
4)通过升降机构操作手柄将主轴下移,根据定位卡尺定位,使永久磁极到达距离圆球形宝玉石顶部0.8~1.2mm处;
5)启动调速电机和电机,主轴带动永久磁极转动,旋转工作台带动辅助磁极反向转动,转速均为1000~1500r/min;填充在圆球形宝玉石上、下两侧的磁性磨料分别随永久磁极和辅助磁极旋转,同时圆球形宝玉石在保持架的通孔中自由转动,从而完成对圆球形宝玉石的初步磨削抛光;
6)初磨抛光后,关闭调速电机和电机,将永久磁极升起;更换磁性磨料,采用粒径为100~200um的磁性磨料与研磨液以体积比1:1.5~2.5的比例混合,重复步骤2)~步骤5),对圆球形宝玉石进行精磨抛光;在此过程中,启动调整电机后,通过调频按钮将其转速调整为1500~2000r/min;
7)将精抛后表面质量符合要求的圆球形宝玉石从加工桶中取出,放入超声波清洗机中清洗,最后晾干即可。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)采用2个磁极进行相对旋转运动的磁力研磨原理,磁性磨料在磁场作用下被磁化,并随着2个磁极做相对的旋转运动,形成磁粒研磨刷,利用磁粒研磨刷的柔性和自锐性对宝玉石表面进行抛光;创造性地实现了对圆球形宝玉石表面的磁性研磨抛光;其加工质量好;
2)加工效率高,弥补了手工研磨方法的不足,节省人力物力,适用于批量生产,具有一定的市场应用前景;
3)所述装置结构简单紧凑、制造成本低、安装操作方便、环保无污染。
附图说明
图1是本发明所述自动磨削圆球形宝玉石的装置的结构示意图。
图2是本发明所述辅助磁极的结构示意图。
图3是本发明所述保持架的结构示意图。
图中:1.底座 2.电机 3.磁极盘 4.圆柱形辅助磁极 5.磁性磨料 6.保持架 61.通孔7.圆球形宝玉石 8.永久磁极 9.加工桶 10.圆轴 11.控制开关 12.调频按钮13.调速电机 14.箱体 15.升降机构操作手柄 16.定位卡尺 17.主轴 18.磁极夹头19.立柱 20.支架 21.旋转工作台 22.传动齿轮
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
如图1所示,本发明所述一种自动磨削圆球形宝玉石的装置,包括立式传动机构、磁力研磨机构和旋转机构;所述磁力研磨机构中平行且相对地设有永久磁极8和辅助磁极形成磁回路;永久磁极8在立式传动机构带动下旋转,辅助磁极在旋转机构带动下旋转,且永久磁极与辅助磁极的旋向相反;永久磁极与辅助磁极间固定地设有放置圆球形宝玉石7用的保持架6,保持架6的上、下两侧填充磁性磨料5将圆球形宝玉石7包裹在其中。
所述立式传动机构由机座和传动机构组成,传动机构固定在机座上,由调速电机13、皮带传动装置、主轴17及主轴升降机构组成;调速电机13通过皮带传动装置带动主轴17旋转,主轴升降装置用于实现主轴17沿竖直方向的升降移动。
所述机座由底座1、立柱19和箱体14组成;立柱19垂直固定在底座1一侧,箱体14设在立柱19顶部;调速电机13固定在立柱19顶部外侧,皮带传动装置固定在箱体14顶部,主轴升降机构设置在箱体14内;主轴17通过磁极夹头18连接永久磁极8顶部圆轴10;箱体14外侧设升降机构操作手柄15、控制开关11和调频按钮12。
所述主轴17外侧与主轴17平行地设有定位卡尺16。
所述保持架6设在加工桶9中,加工桶9通过支架20固定在底座1上;永久磁极8为形状、尺寸均与加工桶9横截面相配合的盘状磁极,磁性磨料5填充在永久磁极8下表面与保持架6上表面之间以及保持架6下表面与加工桶9桶底内表面之间的空间内。
如图2所示,所述辅助磁极由磁极盘3和圆柱形辅助磁极4组成;磁极盘3的形状、尺寸均与加工桶9的横截面相配合,多个圆柱形辅助磁极4在磁极盘3上均匀分布,且相邻2个圆柱形辅助磁极极性一正一反设置。
所述旋转机构固定在底座1上,由电机2、传动齿轮22和旋转工作台21组成,电机2通过传动齿轮22带动旋转工作台21转动,磁极盘3固定在旋转工作台21上。
如图3所示,所述保持架6材质为橡胶,其上用于放置圆球形宝玉石7的通孔61呈蜂窝状排列,且所有通孔61的轴向截面均为椭圆形。
基于所述装置的一种自动磨削圆球形宝玉石的方法,包括如下步骤:
1)采用超声波清洗机对圆球形宝玉石7进行清洗,去除圆球形宝玉石7表面的污渍,洗后晾干;
2)粒径为200~250um的磁性磨料5与研磨液以体积比1:1.5~2.5的比例混合,一部分填充在加工桶9底部,另一部分吸附在永久磁极8下表面;
3)将保持架6置于加工桶9内固定,将晾干后的圆球形宝玉石7放保持架6的通孔61中;
4)通过升降机构操作手柄15将主轴17下移,根据定位卡尺16定位,使永久磁极8到达距离圆球形宝玉石7顶部0.8~1.2mm处;
5)启动调速电机13和电机2,主轴17带动永久磁极8转动,旋转工作台21带动辅助磁极反向转动,转速均为1000~1500r/min;填充在圆球形宝玉石7上、下两侧的磁性磨料5分别随永久磁极8和辅助磁极旋转,同时圆球形宝玉石7在保持架6的通孔61中自由转动,从而完成对圆球形宝玉石7的初步磨削抛光;
6)初磨抛光后,关闭调速电机13和电机2,将永久磁极8升起;更换磁性磨料5,采用粒径为100~200um的磁性磨料5与研磨液以体积比1:1.5~2.5的比例混合,重复步骤2)~步骤5),对圆球形宝玉石7进行精磨抛光;在此过程中,启动调整电机13后,通过调频按钮12将其转速调整为1500~2000r/min;
7)将精抛后表面质量符合要求的圆球形宝玉石7从加工桶9中取出,放入超声波清洗机中清洗,最后晾干即可。
在磁力研磨装置中加入辅助磁极可有效地提高磁感应强度,提高研磨压力。本发明在加工桶9的下方设置多个圆柱形辅助磁极4,可增加圆球形宝玉石7在单位时间内的研磨抛光面积,提高了加工效率和加工质量。
加工桶9内设保持架6,其上的通孔61呈蜂窝状排列,可防止圆球形宝玉石7在抛光过程中互相碰撞;保持架6为橡胶材质,且其上的通孔61轴向截面为椭圆形,在有效固定圆球形宝玉石7的同时,还可防止圆球形宝玉石7在磨削力带动下自转时表面不被擦伤,保证了加工后的表面质量。
控制开关11用于启动调速电机13和电机2,调频按钮12用于实现调速电机13转速的变换,永久磁极8顶部通过圆轴10和磁极夹头18配合固定在主轴17下方,永久磁极8由汝铁硼制成,圆轴10与永久磁极8同心固定。
由于永久磁极8对磁性磨料5有吸附作用,保持架6上部的磁性磨料5就会随着永久磁极8旋转而旋转;同理,由于圆柱型辅助磁极4对磁性磨料5也有吸附作用,保持架6下部的磁性磨料5就会随着圆柱型辅助磁极4旋转而旋转,由于永久磁极8与圆柱型辅助磁极4旋转方向相反,利用磁性磨料5的自锐性和柔性对圆球形宝玉石7表面磨削抛光时,圆球形宝玉石7在保持架6通孔61内也会翻滚旋转,从而实现了对圆球形宝玉石7整个表面的磨削抛光。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
1)采用超声波清洗机对圆球形宝玉石7进行清洗,去除圆球形宝玉石7表面的污渍,洗后晾干;
2)取适量粒径为200~250um的磁性磨料5与研磨液以体积比1:2的比例混合,一部分填充在加工桶9底部,另一部分吸附在永久磁极8下表面;
3)将保持架6置于加工桶9内固定,将晾干后的圆球形宝玉石7放保持架6的通孔61中;
4)通过升降机构操作手柄15将主轴17下移,根据定位卡尺16定位,使永久磁极8到达距离圆球形宝玉石7顶部1mm处;
5)启动调速电机13和电机2,主轴17带动永久磁极8转动,旋转工作台21带动辅助磁极反向转动,转速均为1200r/min;填充在圆球形宝玉石7上、下两侧的磁性磨料5分别随永久磁极8和辅助磁极旋转,同时圆球形宝玉石7在保持架6的通孔61中自由转动,从而完成对圆球形宝玉石7的初步磨削抛光;
6)初磨抛光后,关闭调速电机13和电机2,将永久磁极8升起;更换磁性磨料5,采用粒径为100~200um的磁性磨料5与研磨液以体积比1:2的比例混合,重复步骤2)~步骤5),对圆球形宝玉石7进行精磨抛光;在此过程中,启动调整电机13后,通过调频按钮12将其转速调整为1800r/min;
7)精抛后的圆球形宝玉石7表面质量符合要求,将其从加工桶9中取出,放入超声波清洗机中清洗,最后晾干即可。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动磨削圆球形宝玉石的方法,基于一种自动磨削圆球形宝玉石的装置实现,其特征在于,所述装置包括立式传动机构、磁力研磨机构和旋转机构;所述磁力研磨机构中平行且相对地设有永久磁极和辅助磁极形成磁回路;永久磁极在立式传动机构带动下旋转,辅助磁极在旋转机构带动下旋转,且永久磁极与辅助磁极的旋向相反;永久磁极与辅助磁极间固定地设有放置圆球形宝玉石用的保持架,保持架的上、下两侧填充磁性磨料将圆球形宝玉石包裹在其中;所述保持架设在加工桶中,加工桶通过支架固定在底座上;永久磁极为形状、尺寸均与加工桶横截面相配合的盘状磁极,磁性磨料填充在永久磁极下表面与保持架上表面之间以及保持架下表面与加工桶桶底内表面之间的空间内;所述辅助磁极由磁极盘和圆柱形辅助磁极组成;磁极盘的形状、尺寸均与加工桶的横截面相配合,多个圆柱形辅助磁极在磁极盘上均匀分布,且相邻2个圆柱形辅助磁极极性一正一反设置;
自动磨削圆球形宝玉石的方法包括如下步骤:
1)采用超声波清洗机对圆球形宝玉石进行清洗,去除圆球形宝玉石表面的污渍,洗后晾干;
2)粒径为200~250um的磁性磨料与研磨液以体积比1:1.5~2.5的比例混合,一部分填充在加工桶底部,另一部分吸附在永久磁极下表面;
3)将保持架置于加工桶内固定,将晾干后的圆球形宝玉石放保持架的通孔中;
4)通过升降机构操作手柄将主轴下移,根据定位卡尺定位,使永久磁极到达距离圆球形宝玉石顶部0.8~1.2mm处;
5)启动调速电机和电机,主轴带动永久磁极转动,旋转工作台带动辅助磁极反向转动,转速均为1000~1500r/min;填充在圆球形宝玉石上、下两侧的磁性磨料分别随永久磁极和辅助磁极旋转,同时圆球形宝玉石在保持架的通孔中自由转动,从而完成对圆球形宝玉石的初步磨削抛光;
6)初磨抛光后,关闭调速电机和电机,将永久磁极升起;更换磁性磨料,采用粒径为100~200um的磁性磨料与研磨液以体积比1:1.5~2.5的比例混合,重复步骤2)~步骤5),对圆球形宝玉石进行精磨抛光;在此过程中,启动调整电机后,通过调频按钮将其转速调整为1500~2000r/min;
7)将精抛后表面质量符合要求的圆球形宝玉石从加工桶中取出,放入超声波清洗机中清洗,最后晾干即可。
2.根据权利要求1所述的一种自动磨削圆球形宝玉石的方法,其特征在于,所述立式传动机构由机座和传动机构组成,传动机构固定在机座上,由调速电机、皮带传动装置、主轴及主轴升降机构组成;调速电机通过皮带传动装置带动主轴旋转,主轴升降装置用于实现主轴沿竖直方向的升降移动。
3.根据权利要求2所述的一种自动磨削圆球形宝玉石的方法,其特征在于,所述机座由底座、立柱和箱体组成;立柱垂直固定在底座一侧,箱体设在立柱顶部;调速电机固定在立柱顶部外侧,皮带传动装置固定在箱体顶部,主轴升降机构设置在箱体内;主轴通过磁极夹头连接永久磁极顶部圆轴;箱体外侧设升降机构操作手柄、控制开关和调频按钮。
4.根据权利要求2所述的一种自动磨削圆球形宝玉石的方法 ,其特征在于,所述主轴外侧与主轴平行地设有定位卡尺。
5.根据权利要求1所述的一种自动磨削圆球形宝玉石的方法,其特征在于,所述旋转机构固定在底座上,由电机、传动齿轮和旋转工作台组成,电机通过传动齿轮带动旋转工作台转动,磁极盘固定在旋转工作台上。
6.根据权利要求1所述的一种自动磨削圆球形宝玉石的方法,其特征在于,所述保持架材质为橡胶,其上用于放置圆球形宝玉石的通孔呈蜂窝状排列,且所有通孔的轴向截面均为椭圆形。
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