CN109530537B - 磁力微坑加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微坑加工技术，具体是一种磁力微坑加工装置。本发明解决了现有微坑加工技术适用范围受限、加工工艺复杂、加工成本高、加工连续性差、加工精度低、加工周期长的问题。磁力微坑加工装置，包括水平基座、纵向立板、水平板、电磁铁、横向立板、立杆、横向杆臂、拉伸弹簧、减振刀架、刀头；纵向立板固定于水平基座的上表面右部；水平板固定于纵向立板的左表面上端；电磁铁固定于水平板的下表面左端；立杆固定于水平基座的上表面左部；横向杆臂的中部铰接支撑于立杆的上端；所述减振刀架包括圆形套筒、线圈骨架、励磁线圈、圆形上端盖、圆形下端盖、第I螺栓、第II螺栓、第III螺栓、刀杆。本发明适用于加工缸套类摩擦副。

Description

磁力微坑加工装置

技术领域

本发明涉及微坑加工技术，具体是一种磁力微坑加工装置。

背景技术

在加工缸套类摩擦副时，通常需要在缸套的内表面加工出具有一定尺寸、形状和排列的微坑（微小凹坑），以改善摩擦副的表面摩擦学性能、降低摩擦副的摩擦和磨损、提高摩擦副的使用性能和寿命。在现有技术条件下，微坑加工技术主要包括电化学掩膜加工技术、金刚石压刻技术、表面喷丸处理技术、激光表面织构技术等。实践表明，现有微坑加工技术由于自身原理所限，存在如下问题：一、电化学掩膜加工技术存在的问题是：可加工尺寸范围较小，由此导致适用范围受限。二、金刚石压刻技术存在的问题是：其一，金刚石压刻工具的制作工艺复杂、制作成本高，由此导致加工工艺复杂、加工成本高。其二，在加工过程中，金刚石压刻工具表面的金刚石容易脱落或破裂，由此导致加工连续性差。三、表面喷丸处理技术存在的问题是：无法对微坑的形貌进行精确控制，由此导致加工精度低。四、激光表面织构技术存在的问题是：在加工过程中，熔化的基体材料通常会在加工区域周围形成熔渣凸起，由此需要抛光工序处理，从而导致加工周期长。基于此，有必要发明一种全新的微坑加工装置，以解决现有微坑加工技术适用范围受限、加工工艺复杂、加工成本高、加工连续性差、加工精度低、加工周期长的问题。

发明内容

本发明为了解决现有微坑加工技术适用范围受限、加工工艺复杂、加工成本高、加工连续性差、加工精度低、加工周期长的问题，提供了一种磁力微坑加工装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：

磁力微坑加工装置，包括水平基座、纵向立板、水平板、电磁铁、横向立板、立杆、横向杆臂、拉伸弹簧、减振刀架、刀头；

纵向立板固定于水平基座的上表面右部；水平板固定于纵向立板的左表面上端；电磁铁固定于水平板的下表面左端，且电磁铁的轴线呈竖向设置；横向立板的数目为两个，且两个横向立板均采用非导磁材料制成；两个横向立板均固定于水平基座的上表面右部，且两个横向立板相互正对；两个横向立板的上端面均与电磁铁的下端面齐平，且两个横向立板分别位于电磁铁的前下方和后下方；立杆固定于水平基座的上表面左部；横向杆臂采用导磁材料制成；横向杆臂的中部铰接支撑于立杆的上端；横向杆臂的左端开设有上下贯通的第I装配圆孔；横向杆臂的上表面左端开设有M个第I螺纹凹孔，且M个第I螺纹凹孔围绕第I装配圆孔的轴线等距排列；横向杆臂的右端伸入两个横向立板之间，且横向杆臂的前表面右端和后表面右端分别与两个横向立板滑动配合；拉伸弹簧位于两个横向立板之间，且拉伸弹簧的两端分别与横向杆臂的下表面右端和水平基座的上表面右部固定；

所述减振刀架包括圆形套筒、线圈骨架、励磁线圈、圆形上端盖、圆形下端盖、第I螺栓、第II螺栓、第III螺栓、刀杆；

圆形套筒的外侧面上端与第I装配圆孔的孔壁配合，且圆形套筒的上端面与横向杆臂的上表面齐平；圆形套筒的上端面开设有N个第II螺纹凹孔，且N个第II螺纹凹孔围绕圆形套筒的轴线等距排列；圆形套筒的下端面开设有N个第III螺纹凹孔，且N个第III螺纹凹孔围绕圆形套筒的轴线等距排列；圆形套筒的侧面下部贯通开设有穿线孔；线圈骨架的外侧面上端与圆形套筒的内侧面上端配合，且线圈骨架的上端面与圆形套筒的上端面齐平；线圈骨架的外侧面下端与圆形套筒的内侧面下部配合，且线圈骨架的下端面低于圆形套筒的下端面；励磁线圈缠绕于线圈骨架的线槽内；圆形上端盖的侧面下端与线圈骨架的内侧面上端配合；圆形上端盖的侧面上端延伸设置有第I圆环形凸台；第I圆环形凸台的下端面分别与线圈骨架的上端面、圆形套筒的上端面、横向杆臂的上表面配合；第I圆环形凸台的端面贯通开设有M个第I通孔和N个第II通孔；M个第I通孔与M个第I螺纹凹孔一一对应地连通；N个第II通孔与N个第II螺纹凹孔一一对应地连通；圆形上端盖的下端面中央开设有圆形凹孔，且圆形凹孔的轴线与圆形上端盖的轴线重合；圆形凹孔的孔底和圆形上端盖的上端面之间贯通开设有注液孔；圆形下端盖的侧面上端与圆形套筒的内侧面下端配合；圆形下端盖的上端面边缘与线圈骨架的下端面配合；圆形下端盖的侧面下端延伸设置有第II圆环形凸台；第II圆环形凸台的上端面与圆形套筒的下端面配合；第II圆环形凸台的端面贯通开设有N个第III通孔；N个第III通孔与N个第III螺纹凹孔一一对应地连通；圆形下端盖的端面中央贯通开设有第II装配圆孔，且第II装配圆孔的轴线与圆形下端盖的轴线重合；第I螺栓的数目为M个；M个第I螺栓一一对应地贯穿M个第I通孔，且M个第I螺栓的尾端一一对应地旋拧于M个第I螺纹凹孔内；第II螺栓的数目为N个；N个第II螺栓一一对应地贯穿N个第II通孔，且N个第II螺栓的尾端一一对应地旋拧于N个第II螺纹凹孔内； 第III螺栓的数目为N个；N个第III螺栓一一对应地贯穿N个第III通孔，且N个第III螺栓的尾端一一对应地旋拧于N个第III螺纹凹孔内；刀杆的侧面中部与第II装配圆孔的孔壁滑动配合；刀杆的侧面上端延伸设置有第III圆环形凸台；第III圆环形凸台的侧面与线圈骨架的内侧面下部滑动配合；刀杆的上端面、第III圆环形凸台的上端面、线圈骨架的内侧面、圆形上端盖的下端面、圆形凹孔的孔壁、圆形凹孔的孔底共同围合形成储液腔；储液腔内灌注有磁流变液；

刀头安装于刀杆的下端；

M为正整数，且M≥2；N为正整数，且N≥2。

工作时，缸套呈水平设置，且与电机的输出轴连接。水平基座安装于机床的工作台上，且水平基座接地（其目的是防止漏电）。电磁铁的输入端与外部PLC连接。励磁线圈的两端均穿过穿线孔与外部电源连接。减振刀架和刀头均伸入缸套，且刀头贴近缸套的内表面。具体工作过程如下：首先，启动电机，电机驱动缸套围绕自身轴线进行转动。然后，通过外部PLC设置电磁铁的通电时间和断电时间。当电磁铁通电时，电磁铁产生的磁力克服拉伸弹簧的拉力，使得横向杆臂的右端与电磁铁吸合，由此使得刀头向下切入缸套的内表面，从而在缸套的内表面加工出一个微坑。当电磁铁断电时，磁力消失，横向杆臂的右端在拉伸弹簧的拉力作用下离开电磁铁，由此使得刀头向上抬起并离开缸套的内表面，从而停止加工。随着电磁铁的交替通电与断电，刀头在缸套的内表面加工出若干个微坑。在上述过程中，励磁线圈始终处于通电状态，在励磁线圈产生的磁场作用下，磁流变液呈现高粘度和低流动性，由此向刀头提供足够的阻尼力，从而减小刀头在加工过程中受到的冲击载荷作用，进而提高刀头的耐用性、延长刀头的使用寿命。通过外部PLC可以调节电磁铁的通电时间和断电时间，由此调节微坑的尺寸、形状以及相邻两个微坑之间的距离。两个横向立板共同起到约束横向杆臂的作用，由此防止横向杆臂发生侧向摆动。机床的工作台能够进行横向移动，由此带动本发明进行横向移动，从而使得减振刀架和刀头伸入或退出缸套。

基于上述过程，与现有微坑加工技术相比，本发明所述的磁力微坑加工装置利用磁力驱动实现了在缸套的内表面加工出具有一定尺寸、形状和排列的微坑，由此具备了如下优点：一、与电化学掩膜加工技术相比，本发明的可加工尺寸范围更大，由此使得适用范围更广。二、与金刚石压刻技术相比，本发明无需制作金刚石压刻工具，由此使得加工工艺更简单、加工成本更低、加工连续性更好。三、与表面喷丸处理技术相比，本发明能够对微坑的形貌（尺寸、形状和排列）进行精确控制，由此使得加工精度更高。四、与激光表面织构技术相比，本发明无需抛光工序处理，由此使得加工周期更短。

进一步地，圆形上端盖的侧面下端和线圈骨架的内侧面上端之间设有第I密封圈；第III圆环形凸台的侧面和线圈骨架的内侧面下部之间设有第II密封圈。工作时，第I密封圈和第II密封圈共同起到防止磁流变液渗漏的作用。

本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了现有微坑加工技术适用范围受限、加工工艺复杂、加工成本高、加工连续性差、加工精度低、加工周期长的问题，适用于加工缸套类摩擦副。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是本发明中减振刀架和刀头的结构示意图。

图中：1-水平基座，2-纵向立板，3-水平板，4-电磁铁，5-横向立板，6-立杆，7-横向杆臂，8-拉伸弹簧，901-圆形套筒，902-线圈骨架，903-励磁线圈，904-圆形上端盖，905-圆形下端盖，906-第I螺栓，907-第II螺栓，908-第III螺栓，909-刀杆，910-穿线孔，911-注液孔，912-磁流变液，913-第I密封圈，914-第II密封圈，10-刀头，11-紧固螺钉，12-缸套。

具体实施方式

磁力微坑加工装置，包括水平基座1、纵向立板2、水平板3、电磁铁4、横向立板5、立杆6、横向杆臂7、拉伸弹簧8、减振刀架、刀头10；

纵向立板2固定于水平基座1的上表面右部；水平板3固定于纵向立板2的左表面上端；电磁铁4固定于水平板3的下表面左端，且电磁铁4的轴线呈竖向设置；横向立板5的数目为两个，且两个横向立板5均采用非导磁材料制成；两个横向立板5均固定于水平基座1的上表面右部，且两个横向立板5相互正对；两个横向立板5的上端面均与电磁铁4的下端面齐平，且两个横向立板5分别位于电磁铁4的前下方和后下方；立杆6固定于水平基座1的上表面左部；横向杆臂7采用导磁材料制成；横向杆臂7的中部铰接支撑于立杆6的上端；横向杆臂7的左端开设有上下贯通的第I装配圆孔；横向杆臂7的上表面左端开设有M个第I螺纹凹孔，且M个第I螺纹凹孔围绕第I装配圆孔的轴线等距排列；横向杆臂7的右端伸入两个横向立板5之间，且横向杆臂7的前表面右端和后表面右端分别与两个横向立板5滑动配合；拉伸弹簧8位于两个横向立板5之间，且拉伸弹簧8的两端分别与横向杆臂7的下表面右端和水平基座1的上表面右部固定；

所述减振刀架包括圆形套筒901、线圈骨架902、励磁线圈903、圆形上端盖904、圆形下端盖905、第I螺栓906、第II螺栓907、第III螺栓908、刀杆909；

圆形套筒901的外侧面上端与第I装配圆孔的孔壁配合，且圆形套筒901的上端面与横向杆臂7的上表面齐平；圆形套筒901的上端面开设有N个第II螺纹凹孔，且N个第II螺纹凹孔围绕圆形套筒901的轴线等距排列；圆形套筒901的下端面开设有N个第III螺纹凹孔，且N个第III螺纹凹孔围绕圆形套筒901的轴线等距排列；圆形套筒901的侧面下部贯通开设有穿线孔910；线圈骨架902的外侧面上端与圆形套筒901的内侧面上端配合，且线圈骨架902的上端面与圆形套筒901的上端面齐平；线圈骨架902的外侧面下端与圆形套筒901的内侧面下部配合，且线圈骨架902的下端面低于圆形套筒901的下端面；励磁线圈903缠绕于线圈骨架902的线槽内；圆形上端盖904的侧面下端与线圈骨架902的内侧面上端配合；圆形上端盖904的侧面上端延伸设置有第I圆环形凸台；第I圆环形凸台的下端面分别与线圈骨架902的上端面、圆形套筒901的上端面、横向杆臂7的上表面配合；第I圆环形凸台的端面贯通开设有M个第I通孔和N个第II通孔；M个第I通孔与M个第I螺纹凹孔一一对应地连通；N个第II通孔与N个第II螺纹凹孔一一对应地连通；圆形上端盖904的下端面中央开设有圆形凹孔，且圆形凹孔的轴线与圆形上端盖904的轴线重合；圆形凹孔的孔底和圆形上端盖904的上端面之间贯通开设有注液孔911；圆形下端盖905的侧面上端与圆形套筒901的内侧面下端配合；圆形下端盖905的上端面边缘与线圈骨架902的下端面配合；圆形下端盖905的侧面下端延伸设置有第II圆环形凸台；第II圆环形凸台的上端面与圆形套筒901的下端面配合；第II圆环形凸台的端面贯通开设有N个第III通孔；N个第III通孔与N个第III螺纹凹孔一一对应地连通；圆形下端盖905的端面中央贯通开设有第II装配圆孔，且第II装配圆孔的轴线与圆形下端盖905的轴线重合；第I螺栓906的数目为M个；M个第I螺栓906一一对应地贯穿M个第I通孔，且M个第I螺栓906的尾端一一对应地旋拧于M个第I螺纹凹孔内；第II螺栓907的数目为N个；N个第II螺栓907一一对应地贯穿N个第II通孔，且N个第II螺栓907的尾端一一对应地旋拧于N个第II螺纹凹孔内； 第III螺栓908的数目为N个；N个第III螺栓908一一对应地贯穿N个第III通孔，且N个第III螺栓908的尾端一一对应地旋拧于N个第III螺纹凹孔内；刀杆909的侧面中部与第II装配圆孔的孔壁滑动配合；刀杆909的侧面上端延伸设置有第III圆环形凸台；第III圆环形凸台的侧面与线圈骨架902的内侧面下部滑动配合；刀杆909的上端面、第III圆环形凸台的上端面、线圈骨架902的内侧面、圆形上端盖904的下端面、圆形凹孔的孔壁、圆形凹孔的孔底共同围合形成储液腔；储液腔内灌注有磁流变液912；

刀头10安装于刀杆909的下端；

M为正整数，且M≥2；N为正整数，且N≥2。

圆形上端盖904的侧面下端和线圈骨架902的内侧面上端之间设有第I密封圈913；第III圆环形凸台的侧面和线圈骨架902的内侧面下部之间设有第II密封圈914。

具体实施时，刀头10通过若干个紧固螺钉11安装于刀杆909的下端。两个横向立板5均采用塑料制成；横向杆臂7采用铁制成。

Claims (4)

1.一种磁力微坑加工装置，其特征在于：包括水平基座（1）、纵向立板（2）、水平板（3）、电磁铁（4）、横向立板（5）、立杆（6）、横向杆臂（7）、拉伸弹簧（8）、减振刀架、刀头（10）；

纵向立板（2）固定于水平基座（1）的上表面右部；水平板（3）固定于纵向立板（2）的左表面上端；电磁铁（4）固定于水平板（3）的下表面左端，且电磁铁（4）的轴线呈竖向设置；横向立板（5）的数目为两个，且两个横向立板（5）均采用非导磁材料制成；两个横向立板（5）均固定于水平基座（1）的上表面右部，且两个横向立板（5）相互正对；两个横向立板（5）的上端面均与电磁铁（4）的下端面齐平，且两个横向立板（5）分别位于电磁铁（4）的前下方和后下方；立杆（6）固定于水平基座（1）的上表面左部；横向杆臂（7）采用导磁材料制成；横向杆臂（7）的中部铰接支撑于立杆（6）的上端；横向杆臂（7）的左端开设有上下贯通的第I装配圆孔；横向杆臂（7）的上表面左端开设有M个第I螺纹凹孔，且M个第I螺纹凹孔围绕第I装配圆孔的轴线等距排列；横向杆臂（7）的右端伸入两个横向立板（5）之间，且横向杆臂（7）的前表面右端和后表面右端分别与两个横向立板（5）滑动配合；拉伸弹簧（8）位于两个横向立板（5）之间，且拉伸弹簧（8）的两端分别与横向杆臂（7）的下表面右端和水平基座（1）的上表面右部固定；

所述减振刀架包括圆形套筒（901）、线圈骨架（902）、励磁线圈（903）、圆形上端盖（904）、圆形下端盖（905）、第I螺栓（906）、第II螺栓（907）、第III螺栓（908）、刀杆（909）；

圆形套筒（901）的外侧面上端与第I装配圆孔的孔壁配合，且圆形套筒（901）的上端面与横向杆臂（7）的上表面齐平；圆形套筒（901）的上端面开设有N个第II螺纹凹孔，且N个第II螺纹凹孔围绕圆形套筒（901）的轴线等距排列；圆形套筒（901）的下端面开设有N个第III螺纹凹孔，且N个第III螺纹凹孔围绕圆形套筒（901）的轴线等距排列；圆形套筒（901）的侧面下部贯通开设有穿线孔（910）；线圈骨架（902）的外侧面上端与圆形套筒（901）的内侧面上端配合，且线圈骨架（902）的上端面与圆形套筒（901）的上端面齐平；线圈骨架（902）的外侧面下端与圆形套筒（901）的内侧面下部配合，且线圈骨架（902）的下端面低于圆形套筒（901）的下端面；励磁线圈（903）缠绕于线圈骨架（902）的线槽内；圆形上端盖（904）的侧面下端与线圈骨架（902）的内侧面上端配合；圆形上端盖（904）的侧面上端延伸设置有第I圆环形凸台；第I圆环形凸台的下端面分别与线圈骨架（902）的上端面、圆形套筒（901）的上端面、横向杆臂（7）的上表面配合；第I圆环形凸台的端面贯通开设有M个第I通孔和N个第II通孔；M个第I通孔与M个第I螺纹凹孔一一对应地连通；N个第II通孔与N个第II螺纹凹孔一一对应地连通；圆形上端盖（904）的下端面中央开设有圆形凹孔，且圆形凹孔的轴线与圆形上端盖（904）的轴线重合；圆形凹孔的孔底和圆形上端盖（904）的上端面之间贯通开设有注液孔（911）；圆形下端盖（905）的侧面上端与圆形套筒（901）的内侧面下端配合；圆形下端盖（905）的上端面边缘与线圈骨架（902）的下端面配合；圆形下端盖（905）的侧面下端延伸设置有第II圆环形凸台；第II圆环形凸台的上端面与圆形套筒（901）的下端面配合；第II圆环形凸台的端面贯通开设有N个第III通孔；N个第III通孔与N个第III螺纹凹孔一一对应地连通；圆形下端盖（905）的端面中央贯通开设有第II装配圆孔，且第II装配圆孔的轴线与圆形下端盖（905）的轴线重合；第I螺栓（906）的数目为M个；M个第I螺栓（906）一一对应地贯穿M个第I通孔，且M个第I螺栓（906）的尾端一一对应地旋拧于M个第I螺纹凹孔内；第II螺栓（907）的数目为N个；N个第II螺栓（907）一一对应地贯穿N个第II通孔，且N个第II螺栓（907）的尾端一一对应地旋拧于N个第II螺纹凹孔内； 第III螺栓（908）的数目为N个；N个第III螺栓（908）一一对应地贯穿N个第III通孔，且N个第III螺栓（908）的尾端一一对应地旋拧于N个第III螺纹凹孔内；刀杆（909）的侧面中部与第II装配圆孔的孔壁滑动配合；刀杆（909）的侧面上端延伸设置有第III圆环形凸台；第III圆环形凸台的侧面与线圈骨架（902）的内侧面下部滑动配合；刀杆（909）的上端面、第III圆环形凸台的上端面、线圈骨架（902）的内侧面、圆形上端盖（904）的下端面、圆形凹孔的孔壁、圆形凹孔的孔底共同围合形成储液腔；储液腔内灌注有磁流变液（912）；

刀头（10）安装于刀杆（909）的下端；

M为正整数，且M≥2；N为正整数，且N≥2。

2.根据权利要求1所述的磁力微坑加工装置，其特征在于：圆形上端盖（904）的侧面下端和线圈骨架（902）的内侧面上端之间设有第I密封圈（913）；第III圆环形凸台的侧面和线圈骨架（902）的内侧面下部之间设有第II密封圈（914）。

3.根据权利要求1所述的磁力微坑加工装置，其特征在于：刀头（10）通过若干个紧固螺钉（11）安装于刀杆（909）的下端。

4.根据权利要求1所述的磁力微坑加工装置，其特征在于：两个横向立板（5）均采用塑料制成；横向杆臂（7）采用铁制成。

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