CN108296888B - 一种圆柱试样批量自动磨制工装及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆柱试样批量自动磨制工装及使用方法，属于机械加工技术领域。该工装包括底板中部延伸出圆柱芯的可旋转基体；所述圆柱芯的周圈具有间隔均布的至少三处圆缺凹槽，所述圆缺凹槽缺口对应的圆心角小于180°且内径与相应的待磨制试样的外径成动配合；所述基体的上表面具有用于嵌入挡环且与圆柱芯同心的环槽，所述环槽与内圆表面具有磨砂层的挡环成滑配合，所述磨砂层的内径等于圆缺凹槽装入相应的待磨制试样的内切圆公称直径。本发明采用合理的工装结构设计，可以在短时间内完成大量相同或不同规格圆柱试样的外圆面磨制工作，不仅安全可靠，而且可以保证磨制质量，大大提高工效。

Description

一种圆柱试样批量自动磨制工装及使用方法

技术领域

本发明涉及一种圆柱试样批量自动磨制工装，尤其是一种钢铁气体试样批量自动磨制装夹及使用方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

钢铁中的气体元素氢含量独立测试，氧、氮则一起测试。根据GB/T 223.82-2007、GB/T20124-2006等相关标准，钢铁中气体元素试样多取合适尺寸的长条状样品，最常见的是加工成小圆柱形的样品(俗称气体试样)。分析试样前需去除表面涂层、除湿、除尘以及除去其他形式的污染。

现有技术中,气体试样多以线切割方式切取，样品表面伴有线切割影响层和冷却液残留，冷却液通过清洗剂即可去除，而线切割层则必须通过砂纸磨除。此外，样品容易因较长时间存放过程或处在腐蚀性环境中常会发生表面氧化、腐蚀等，在检测前也必须去除干净。长期以来，对于直径约5mm的细小圆柱试样，一直采用手动握持磨制，不仅存在安全隐患、难以保证外圆面磨制均匀，并且磨制效率低下。

发明目的

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以完全消除安全隐患、保证磨制质量，并且效率大大提高的批量自动磨制工装，同时给出相应的使用方法。

为了达到上述目的，本发明批量自动磨制工装的基本技术方案为：包括底板中部延伸出圆柱芯的可旋转基体；所述圆柱芯的周圈具有间隔均布的至少三处圆缺凹槽，所述圆缺凹槽缺口对应的圆心角小于180°且内径与相应的待磨制试样的外径成动配合；所述基体的上表面具有用于嵌入挡环且与圆柱芯同心的环槽，所述环槽与内圆表面具有磨砂层的挡环成滑配合，所述磨砂层的内径等于圆缺凹槽装入相应的待磨制试样的内切圆公称直径。

使用时，按照如下步骤操作：

第一步、将待磨制试样逐一插入基体上相应的圆缺凹槽内；

第二步、将内圆包容各待磨制试样的挡环底部嵌入基体的环槽中；

第三步、通过基体与挡环相对高速旋转，使待磨制试样在公转的同时

自转，实现其外圆表面的磨制。

本发明从轴承运转收到启发，采用合理的工装结构设计，可以在短时间内完成大量相同或不同规格圆柱试样的外圆面磨制工作，不仅安全可靠，而且可以保证磨制质量，大大提高工效。

进一步，所述动配合间隙控制在0.1-0.2mm，所述滑配合间隙控制动配合间隙的1.3-1.6倍。

进一步，所述圆心角按下式设定：

w＝∠AOB＝2arccos{(r-t-1)/(r+t)}

式中w为圆心角，r为待磨制试样半径，t为动配合间隙。

进一步，所述圆柱芯的周圈具有奇数个间隔均布的圆缺凹槽。

进一步，所述挡环内圆表面附着砂纸形成的磨砂层。

进一步，所述挡环上固定有把手。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1的剖视结构示意图。

图3为图1的局部放大图。

图4为图1实施例装夹状态的局部几何关系示意图。

图5为图1实施例磨制状态的局部几何关系示意图。

具体实施方式

本实施例为一种用于钢铁气体试样的批量自动磨制装夹，其结构如图1、2所示，磨制时可旋转的基体1的底板1-1中部延伸出圆柱芯1-2，截面呈倒T形。圆柱芯1-2的周圈具有间隔均布的n处圆缺凹槽1-3(n通常宜选择奇数，以避免偶数凹槽周期性径向力对磨制质量的影响)，各圆缺凹槽1-3的缺口对应的圆心角w(参见图3)均小于180°，因此插入待磨制试样3后可以起到径向约束作用，便于就位，不会脱出。各圆缺凹槽1-3的内径可以有多种规格，分别与相应的待磨制试样3的外径成动配合。基体1的上表面具有用于嵌入挡环2且与圆柱芯1-2同心的环槽1-4，该环槽1-4与内圆表面附着砂纸形成的磨砂层2-1的挡环2成滑配合。参见图4、5，根据对线切割试样表面粗糙度的研究以及大量的磨制试验，动配合间隙控制在t＝0.1-0.2mm、滑配合间隙T控制1.3-1.6T、略大于动配合间隙的效果为佳，此时动配合间隙的裕量和滑配合间隙的浮动量不仅可以将线切割纹路完全磨去，而且磨制过程中的操控最为稳定可靠。

磨砂层2-1的内径等于圆缺凹槽1-3装入相应的待磨制试样的内切圆公称直径(即不考虑配合间隙公差的名义尺寸直径)。挡环2上固定有把手2-2，以便把控。

更具体而言，鉴于本实施例的试样直径在5mm左右，可旋转的基体圆柱芯直径约200mm，因此，可忽略基体圆柱芯曲率，采取近似计算进行设计。如图4所示，试样半径为r，动配合间隙为t，则圆缺凹槽的圆半径为R＝r+t，考虑到试样磨制时与圆缺凹槽内表面接触，如图5所示，其圆心O转移至O’处(OO’＝t)，而试样伸出基体的理想高度为1mm，因此圆缺凹槽实体对应的理想圆心角w(即∠AOB)按下式很方便地设定：

w＝∠AOB＝2arccos{(r-t-1)/(r+t)}

式中w为圆心角，r为待磨制试样半径，t为动配合间隙。

其推导过程如下

∠AOB＝2∠AOC cos∠AOC＝OC/OA

OC＝O’D-O’O-CD O’O＝t，CD＝1，OA＝R＝r+t；

则∠AOC＝arccos(OC/OA)＝arccos{(r-t-1)/(r+t)}。

磨制时的步骤如下：

第一步、将待磨制试样逐一插入基体上相应的圆缺凹槽内；

第二步、将内圆包容各待磨制试样的挡环底部嵌入基体的环槽中；

第三步、将基体固定在电机带动的转盘上，握持把手固定挡环，启动电机后通过基体与挡环相对高速旋转，使待磨制试样在公转的同时自转，并喷无水乙醇实时冷却，实现其外圆表面的磨制。

实践证明，本实施例可实现多种型号试样同时批量磨制，大大提高制样效率，且操作简单安全，从而巧妙解决了小圆柱形试样(尤其钢铁气体试样)批量磨制的难题，保证工件表面磨制均匀。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种圆柱试样批量自动磨制工装，包括底板中部延伸出圆柱芯的可旋转基体；所述圆柱芯的周圈具有间隔均布的至少三处圆缺凹槽，所述圆缺凹槽的 缺口对应的圆心角小于180°且内径与相应的待磨制试样的外径成动配合；所述基体的上表面具有用于嵌入挡环且与圆柱芯同心的环槽，所述环槽与内圆表面具有磨砂层的挡环成滑配合，所述磨砂层的内径等于圆缺凹槽装入相应的待磨制试样的内切圆公称直径；

所述动配合的 间隙控制在0.1-0.2mm，所述滑配合的 间隙控制动配合的 间隙的1.3-1.6倍；

所述圆心角按下式设定：

w=∠AOB=2 arccos{（r-t-1）/(r+t）}

式中w为圆心角，r为待磨制试样半径，t为动配合间隙。

2.根据权利要求1所述的圆柱试样批量自动磨制工装，其特征在于：所述圆柱芯的周圈具有奇数个间隔均布的圆缺凹槽。

3.根据权利要求2所述的圆柱试样批量自动磨制工装，其特征在于：所述挡环的 内圆表面附着砂纸形成的磨砂层。

4.根据权利要求3所述的圆柱试样批量自动磨制工装，其特征在于：所述挡环上固定有把手。

5.权利要求1至4任一所述的圆柱试样批量自动磨制工装的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步、将待磨制试样逐一插入基体上相应的圆缺凹槽内；

第二步、将内圆包容各待磨制试样的挡环底部嵌入基体的环槽中；

第三步、通过基体与挡环相对高速旋转，使待磨制试样在公转的同时自转，实现其外圆表面的磨制。