CN107186551A - 一种陶瓷管内表面抛光装置及抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及陶瓷管件内表面超精密加工技术领域，尤其涉及一种陶瓷管内表面抛光装置及抛光方法。包括车床、聚磁装置、外围磁极、外围磁极支架、辅助磁极、L型锥齿轮转角器、传动轴、辅助磁极支架、高速电机、高速电机支架，光电限位开关；聚磁装置与外围磁极以及外围磁极支架固定在车床的溜板箱a上；高速电机、传动轴、L型锥齿轮转角器、辅助磁极依次连接，并固定在车床的溜板箱b上。陶瓷管在车床的作用下产生回转运动，高速电机带动辅助磁极旋转并与外围磁极同步轴向进给，磁性研磨粒子与陶瓷管工件内表面形成相对运动，从而完成陶瓷管内表面的超精密加工。本发明加工精度高，可广泛应用于陶瓷管内表面的抛光加工。

Description

一种陶瓷管内表面抛光装置及抛光方法

技术领域

本发明涉及陶瓷管件内表面超精密加工技术领域，尤其涉及一种陶瓷管内表面抛光装置及抛光方法。

背景技术

随着航空航天、医疗、石油等高端科技产业的迅猛发张，各种新型零件应运而生。对零件的技术要求也越来越高，不仅要保证其零件的尺寸精度，而且要求零件有较好的微观表面形貌、抗腐蚀及抗疲劳的能力。陶瓷具有高硬度、高耐腐蚀性、化学性能稳定以及低温超塑性等优异性能，在科学领域应用日益广泛。但由于其硬度大、脆性大，加工过程中容易产生裂纹和缺陷，不易得到低表面粗糙度、浅变质层的加工表面。陶瓷的表面加工质量对其性能和寿命有着举足轻重的作用，体积大、深度深的加工纹理会有局部应力集中，甚至导致陶瓷零件脆性断裂。

磁力研磨加工具有柔性接触、自锐性强、温升小、自适应性好且不需要进行工具磨损补偿等优点，已被成功应用于自由曲面、弯管内外表面、窄槽等许多难以加工的场合。同时，磁力研磨法利用磁性研磨粒子在磁场中的特性，能够克服传统方法带来的局限性，对一些难以加工的零件进行超精密抛光。为了提高磁力研磨加工效率，通常在管件内部增加辅助抛光工具，增大一定空间内的磁感应强度，借此来增大磁性研磨粒子的研磨压力，但由于增加辅助抛光工具后，由磁性研磨粒子组成的磁粒刷的刚性提高以及研磨时磁性研磨粒子的轨迹单一，加工后表面易出现较深划痕，表面质量不易控制，加工效果不理想。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种陶瓷管内表面抛光装置及抛光方法。加工精度高，可广泛应用于陶瓷管内表面的抛光加工。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种陶瓷管内表面抛光装置，包括车床、聚磁装置、外围磁极、外围磁极支架、辅助磁极、L型锥齿轮转角器、传动轴、辅助磁极支架、高速电机、高速电机支架，光电限位开关；所述聚磁装置与外围磁极固定在外围磁极支架上，外围磁极支架固定在车床的溜板箱a上；所述高速电机、传动轴、L型锥齿轮转角器、辅助磁极依次连接，高速电机及高度电机支架固定在车床的溜板箱b上；加工时陶瓷管装夹在车床的三爪卡盘上，辅助磁极放置于陶瓷管内部；陶瓷管在车床的作用下产生回转运动，外围磁极沿车床丝杠轴向进给，高速电机带动辅助磁极旋转并与外围磁极同步进给，磁性研磨料与水基研磨液均匀填充在辅助磁极与陶瓷管内表面间，磁性研磨粒子与陶瓷管工件内表面形成相对运动，从而完成陶瓷管内表面的超精密加工。

所述传动轴及L型锥齿轮转角器通过辅助磁极支架固定在车床的溜板箱上。

所述溜板箱a与溜板箱b安装在车床的丝杆上，由丝杆由丝杆电机驱动，沿丝杆做同步往复直线运动。

所述光电限位开关安装于溜板箱a底部两侧，当溜板箱a接触到光电限位开关时丝杆驱动电机改变旋转方向，溜板箱a沿反方向运动，实现溜板箱a在2个光电限位开关间做往复直线运动。

一种陶瓷管内表面抛光方法，具体包括如下步骤：

(1)将陶瓷管工件装夹在车床的三爪卡盘上，利用同心度测量仪保证陶瓷管工件与高度电机以及传动轴同轴线；

(2)将陶瓷管工件的内表面与辅助磁极间留有1～3mm的加工间隙；

(3)将粒径180～260um的磁性研磨粒子与水基研磨液以体积比1∶3的比例混合，均匀填充至加工间隙内；

(4)车床的主轴驱动电机通过三爪卡盘带动陶瓷管工件以500～2000r/min的速度旋转；

(5)同时在丝杠驱动电机与光电开关的控制下，溜板箱b与溜板箱a实现同步往复直线运动，速度为50～100mm/min；

(6)辅助磁极深入到陶瓷管内部后，磁性研磨粒子与陶瓷管件的内表面形成相对运动，在挤压划擦作用下，完成对陶瓷管工件内表面的抛光。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明利用磁力研磨法加工陶瓷管工件内表面时，利用磁场分布的特性以及研磨轨迹的交错，更利于降低管内表面粗糙度，得到更好的表面质量；

2、本发明利用辅助磁极的旋转作用，促进磁性研磨粒子的翻滚、更替，提高了研磨的加工效率及磁性研磨粒子的利用率；

3、本发明在增加旋转辅助磁极后，由磁性研磨粒子组成的磁粒刷整体柔性增加，减少了辅助磁极震颤到来的研磨不均匀，以及因磁性研磨粒子的翻滚性能差产生的较深划痕等加工缺陷。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图；

图2是本发明结构示意主视图；

图3是本发明另一角度立体结构示意图；

图4是本发明加工区域结构示意图；

图5是本发明加工部分工作原理图。

图中：1-车床 2-陶瓷管 3-聚磁装置 4-外围磁极 5-外围磁极支架 6-溜板箱a7-溜板箱b 8-辅助磁极 9-磁性研磨粒子 10-L型锥齿轮转角器 11-传动轴 12-辅助磁极支架 13-高速电机 14-高速电机支架 15-丝杆 16-丝杆电机 17-光电限位开关

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1-3所示，一种陶瓷管内表面抛光装置，包括车床1、聚磁装置3、外围磁极4、外围磁极支架5、辅助磁极8、L型锥齿轮转角器10、传动轴11、辅助磁极支架12、高速电机13、高速电机支架14、光电限位开关17。

聚磁装置3与外围磁极4固定在外围磁极支架5上，外围磁极支架5固定在车床1的溜板箱a6上。高速电机13、传动轴11、L型锥齿轮转角器10、辅助磁极8依次连接，高速电机13带动辅助磁极8旋转，传动比为1∶1。高速电机13安装在高速电机支架14上，高度电机支架14固定在车床1的溜板箱b7上。传动轴11及L型锥齿轮转角器10通过辅助磁极支架12固定在车床1的溜板箱b7上。

溜板箱a6与溜板箱b7安装在车床1的丝杆15上，由丝杆15由丝杆电机16驱动。光电限位开关17安装于溜板箱a6底部两侧，当溜板箱a6接触到光电限位开关17时丝杆电机16改变旋转方向，溜板箱a6沿反方向运动，实现溜板箱a6在2个光电限位开关17间做往复直线运动。实现溜板箱a6与溜板箱b7沿丝杆做同步往复直线运动。

加工时陶瓷管2装夹在车床1的三爪卡盘上，辅助磁极8放置于陶瓷管2内部。如图4和5所示，陶瓷管2在车床1的作用下产生回转运动，外围磁极4沿车床丝杠15轴向进给，高速电机13带动辅助磁极8旋转并与外围磁极4同步进给，磁性研磨料与水基研磨液均匀填充在辅助磁极8与陶瓷管2内表面间，磁性研磨粒子与陶瓷管2工件内表面形成相对运动，从而完成陶瓷管2内表面的超精密加工。

如图1-5所示，基于陶瓷管内表面抛光装置的抛光方法，具体包括如下步骤：

(1)将陶瓷管2工件装夹在车床1的三爪卡盘上，利用同心度测量仪保证陶瓷管2工件与高度电机13以及传动轴11同轴线；

(2)将陶瓷管2工件的内表面与辅助磁极8间留有2mm的加工间隙；

(3)将粒径200um的磁性研磨粒子与水基研磨液以体积比1∶3的比例混合，均匀填充至加工间隙内；

(4)车床1的主轴驱动电机通过三爪卡盘带动陶瓷管2工件以1500r/min的速度旋转；

(5)同时在丝杠电机16与光电开关17的控制下，溜板箱b7与溜板箱a6实现同步往复直线运动，速度为80mm/min；

(6)辅助磁极8深入到陶瓷管2内部后，磁性研磨粒子与陶瓷管件的内表面形成相对运动，在挤压划擦作用下，完成对陶瓷管工件内表面的抛光。

本发明利用磁力研磨法加工陶瓷管工件内表面时，利用磁场分布的特性以及研磨轨迹的交错，更利于降低管内表面粗糙度，得到更好的表面质量。本发明利用辅助磁极8的旋转作用，促进磁性研磨粒子的翻滚、更替，提高了研磨的加工效率及磁性研磨粒子的利用率。本发明在增加旋转辅助磁极8后，由磁性研磨粒子组成的磁粒刷整体柔性增加，减少了辅助磁极震颤到来的研磨不均匀，以及因磁性研磨粒子的翻滚性能差产生的较深划痕等加工缺陷。

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 (5)

1.一种陶瓷管内表面抛光装置，其特征在于，包括车床、聚磁装置、外围磁极、外围磁极支架、辅助磁极、L型锥齿轮转角器、传动轴、辅助磁极支架、高速电机、高速电机支架，光电限位开关；所述聚磁装置与外围磁极固定在外围磁极支架上，外围磁极支架固定在车床的溜板箱a上；所述高速电机、传动轴、L型锥齿轮转角器、辅助磁极依次连接，高速电机及高度电机支架固定在车床的溜板箱b上；加工时陶瓷管装夹在车床的三爪卡盘上，辅助磁极放置于陶瓷管内部；陶瓷管在车床的作用下产生回转运动，外围磁极沿车床丝杠轴向进给，高速电机带动辅助磁极旋转并与外围磁极同步进给，磁性研磨料与水基研磨液均匀填充在辅助磁极与陶瓷管内表面间，磁性研磨粒子与陶瓷管工件内表面形成相对运动，从而完成陶瓷管内表面的超精密加工。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷管内表面抛光装置，其特征在于，所述传动轴及L型锥齿轮转角器通过辅助磁极支架固定在车床的溜板箱b上。

3.根据权利要求1所述的一种陶瓷管内表面抛光装置，其特征在于，所述溜板箱a与溜板箱b安装在车床的丝杆上，由丝杆由丝杆电机驱动，溜板箱a与溜板箱b沿丝杆做同步往复直线运动。

4.根据权利要求1所述的一种陶瓷管内表面抛光装置，其特征在于，所述光电限位开关安装于溜板箱a底部两侧，当溜板箱a接触到光电限位开关时丝杆驱动电机改变旋转方向，溜板箱a沿反方向运动，实现溜板箱a在2个光电限位开关间做往复直线运动。

5.基于权利要求1所述的一种陶瓷管内表面抛光装置的抛光方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)将陶瓷管工件装夹在车床的三爪卡盘上，利用同心度测量仪保证陶瓷管工件与高度电机以及传动轴同轴线；

(2)将陶瓷管工件的内表面与辅助磁极间留有1～3mm的加工间隙；

(3)将粒径180～260um的磁性研磨粒子与水基研磨液以体积比1：3的比例混合，均匀填充至加工间隙内；

(4)车床的主轴驱动电机通过三爪卡盘带动陶瓷管工件以500～2000r/min的速度旋转；

(5)同时在丝杠驱动电机与光电开关的控制下，溜板箱b与溜板箱a实现同步往复直线运动，速度为50～100mm/min；

(6)辅助磁极深入到陶瓷管内部后，磁性研磨粒子与陶瓷管件的内表面形成相对运动，在挤压划擦作用下，完成对陶瓷管工件内表面的抛光。