CN109693148B - 一种用于批量化抛光工件的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于批量化抛光工件的设备，包括用以安装若干个工件的环状腔体以及设于环状腔体的内部、用以抛光工件的磁性磨料，还包括若干组用以产生磁场以供磁性磨料去除工件表面材料的磁组，磁组包括设于环状腔体内外两侧、用以绕着环状腔体的轴线旋转的磁体。上述设置方式不仅可以保证磁场辅助的高精度抛光特性，而且可以实现大批量工件高精度抛光的功能；进一步的，该设备可用于合金、陶瓷、玻璃以及各种有色金属材料的表面处理，同时，该设备可用于复杂多孔表面的光整加工。

Description

一种用于批量化抛光工件的设备

技术领域

本发明涉及磁场辅助抛光技术领域，特别涉及一种用于批量化抛光工件的设备。

背景技术

近几十年来，磁场辅助抛光/精整工艺在表面、边缘精整和去毛刺等工业应用中得到了广泛应用。

目前，自由曲面的快速精加工有多种质量精加工技术，包括筒式质量精加工、振动精加工、离心精加工和拖动精加工，与磁场辅助表面处理相比，上述加工处理方法在很大程度上降低了初始表面形状的精度，难以获得纳米级的表面粗糙度。现有技术中，在磁场的辅助下，发展了多种抛光工艺，例如，利用磁流体对平面的表面进行高效精细抛光的工艺，该工艺通过将磁场加载到研磨剂和磁流体混合物中产生的磁浮力去除材料；在磁流体上施加磁场产生静液压力，对平面和曲面进行抛光；将磁场应用到磁流变液中，在流体与工件接触处产生抛光区，实现光学自由曲面的高精度确定性精加工。然而，上述抛光技术大多集中在一次高精度抛光一个自由曲面的应用，很难用于复杂表面的大批量精加工，因此，这不符合成本效益的实际批量生产，以致不能满足市场的需求。

因此，如何避免磁场辅助抛光技术不能满足大批量加工，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于批量化抛光工件的设备，该设备不仅可以保证磁场辅助抛光的高精度抛光特性，而且可以实现大批量工件高精度抛光的功能，同时，该设备可用于人工植入物、涡轮叶片、光学模具嵌件等自由曲面的抛光。

为实现上述目的，本发明提供一种用于批量化抛光工件的设备，包括用以安装若干个工件的环状腔体以及设于所述环状腔体的内部、用以抛光工件的磁性磨料，还包括若干组用以产生磁场以供所述磁性磨料去除工件表面材料的磁组，所述磁组包括设于所述环状腔体内外两侧、用以绕着所述环状腔体的轴线旋转的磁体。

优选地，还包括与所述环状腔体盖合连接、用以固定安装工件的腔体盖。

优选地，所述腔体盖通过工件夹具固定连接工件，以供工件悬空于所述环状腔体的内部。

优选地，还包括用以固定安装全部所述磁体并带动全部所述磁体转动的旋转板。

优选地，位于所述旋转板的下方设有与所述旋转板固接、用以驱动所述旋转板绕所述旋转板的轴线转动的第一驱动部。

优选地，所述第一驱动部通过联轴器与所述旋转板连接。

优选地，还包括用以固定安装所述第一驱动部的安装座。

优选地，所述安装座上设有用以固定安装所述环状腔体的工作台，且所述工作台的中心设有沿厚度方向开设、用以供所述环状腔体穿设的通孔。

优选地，所述磁性磨料具体为磁性颗粒与抛光磨料固结并与润滑剂混合，或者磁性颗粒与抛光磨料游离于基载液。

优选地，还包括若干个设于所述环状腔体的上方、用以驱动工件旋转运动的第二驱动部以及用以驱动工件上下运动的第三驱动部。

相对于上述背景技术，本发明针对工件自由曲面抛光的不同要求，设计了一种用于批量化抛光工件的设备，由于传统的磁场辅助抛光技术大多集中在一次高精度抛光一个自由曲面的应用，很难用于复杂表面的大批量精加工，因此，使用一种能够实现大批量工件高精度抛光以满足市场需求的设备很有必要。

具体来说，上述用于批量化抛光工件的设备包括环状腔体、磁性磨料以及磁组，其中，环状腔体用来安装待抛光工件，且多个工件可以一次固定安装于环状腔体内；磁性磨料设于环状腔体的内部，磁组用来产生旋转磁场，这样一来，在旋转磁场的作用下，磁性磨料能够冲击工件表面，进而能够对工件表面的材料进行去除以实现工件整个表面的高精度抛光；该磁组包括设于环状腔体内外两侧的磁体，该磁体能够绕着环状腔体的轴线旋转，从而可以提供旋转磁场。与传统的精整设备相比，上述设置方式不仅可以保证磁场辅助的高精度抛光特性，而且可以实现大批量工件高精度抛光的功能；进一步的，该设备可用于合金、陶瓷、玻璃以及各种有色金属材料的表面处理，同时，该设备可用于复杂多孔表面的光整加工，例如，该设备可用于人工植入物、涡轮叶片、光学模具嵌件等自由曲面的抛光。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种用于批量化抛光工件的设备的整体结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的纵向剖面结构示意图；

图4为图1的横向剖面结构示意图；

图5为本发明实施例公开的一种用于批量化抛光工件的设备中不同数量的磁组分配示意图；

图6为图1中六组磁组产生的磁刷示意图；

图7为图1中的磁性磨料在磁场作用下的分布示意图。

其中：

1-安装座、2-第一驱动部、3-电机夹具、4-联轴器、5-旋转板、6-磁体、7-环状腔体、8-工件夹具、9-工作台、10-腔体盖、11-第二驱动部、12-磁性磨料、13-第三驱动部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种用于批量化抛光工件的设备，该设备不仅可以保证磁场辅助抛光的高精度抛光特性，而且可以实现大批量工件高精度抛光的功能，同时，该设备可用于人工植入物、涡轮叶片、光学模具嵌件等自由曲面的抛光。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

请参考图1至图7，图1为本发明实施例公开的一种用于批量化抛光工件的设备的整体结构示意图；图2为图1的主视图；图3为图1的纵向剖面结构示意图；图4为图1的横向剖面结构示意图；图5为本发明实施例公开的一种用于批量化抛光工件的设备中不同数量的磁组分配示意图；图6为图1中六组磁组产生的磁刷示意图；图7为图1中的磁性磨料在磁场作用下的分布示意图。

本发明实施例所提供的用于批量化抛光工件的设备，包括环状腔体7、磁性磨料12以及磁组，其中，环状腔体7用来安装待抛光的工件，且多个工件可以一次固定安装于环状腔体7内；磁性磨料12设于环状腔体7的内部，磁组用来产生旋转磁场，这样一来，在旋转磁场的作用下，磁性磨料12能够冲击工件表面，进而能够对工件表面的材料进行去除以实现工件整个表面的高精度抛光。

该磁组包括设于环状腔体7内外两侧的磁体6，该磁体6能够绕着环状腔体7的轴线旋转，从而可以提供工件抛光所需的旋转磁场，磁体6可以设置为永磁体或者电磁体，且磁体6的磁场强度可在0.01特斯拉～5特斯拉之间变化。

具体地说，一组磁组可以设有两个分别设于环状腔体7内、外两侧的磁体6，且全部的磁组沿着环状腔体7的周向均匀分布，当然，根据实际加工需求，同组磁组的磁体6与环状腔体7之间应当留有预设间隙，且同组磁组中位于环状腔体7内侧的磁体6至环状腔体7的内侧壁的预设间隙与同组磁组中位于环状腔体7外侧的磁体6至环状腔体7的外侧壁的预设间隙应当设置为相等间隙，如图4所示。

此外，根据不同材料的目标工件，上述磁性磨料12可以有不同的设置方式，例如，磁性磨料12具体可以以磁性颗粒与抛光磨料为原料，通过磁性颗粒与抛光磨料固结并与润滑剂混合形成磁性磨料12；磁性颗粒与抛光磨料也可以不固结，将磁性颗粒与抛光磨料游离于基载液中，从而形成具有抛光性能的研磨剂。这样一来，磁性磨料12在旋转磁场的作用下成为抛光带，当全部磁体6开始旋转，磁性磨料12在目标表面的刮伤处产生材料去除，这些运动的组合使得材料的去除随机进行，从而实现抛光性能，如图6和图7所示。

当然，根据实际需要，磁性磨料12的抛光磨料具体可以是金刚石、碳化硅、氧化铝、氧化硅、氧化铈等材料，磁性磨料12的尺寸可以是几微米到几百微米，以分别用于精细和粗抛光。

与传统的精整设备相比，上述设置方式为自由曲面的大批量精加工提供了一种更具成本效益的方法，该设备不仅可以保证磁场辅助抛光的高精度抛光特性，而且可以实现大批量工件高精度抛光的功能；进一步的，该设备可用于合金、陶瓷、玻璃以及各种有色金属材料的表面处理，同时，该设备可用于复杂多孔表面的光整加工，例如，该设备可用于人工植入物、涡轮叶片、光学模具嵌件等自由曲面的抛光。

需要注意的是，环状腔体7内所有工件应当设置在同一高度处，且工件的高度应当小于或者等于磁体6的高度，也就是说，一方面，工件底面的高度可以设置为高于磁体6底面的高度，另一方面，工件顶部的高度可以设置为不超过磁体6顶部的高度，这样一来，全部工件的整个表面均设置于磁场内，以便于实现工件整个表面的高精度抛光。

此外，根据环状腔体7与待抛光工件的尺寸，工件的数量可以进行调整，例如，该设备中待抛光工件的数量可以设置为6个，当然，也可以设置更多；此外，磁组的数量也可以设置为6组，需要说明的是，工件的数量可以设置为大于磁组的数量。

在本发明实施例中，上述设备还包括腔体盖10，显然，该腔体盖10设置于环状腔体7的上端并与环状腔体7通过盖合连接，腔体盖10的作用是能够固定安装多个工件，以供全部工件设置于环状腔体7内部。

当然，全部的工件可以通过预设的工件夹具8固定安装于腔体盖10上，这样即可使全部的工件悬空于环状腔体7的内部；此外，根据环状腔体7的形状结构，腔体盖10具体可以设置为圆形腔体盖，这样一来，全部的工件可以以预设的圆周位置均匀排列在腔体盖10的下端。

具体地说，上述设备还包括旋转板5，其中，全部磁组均固定安装于旋转板5上，旋转板5应当设置于环状腔体7的下方，旋转板5用于带动全部的磁体6绕着旋转板5的轴线进行转动，且旋转板5与环状腔体7同轴设置，为了保证旋转板5带动磁体6转动时不与环状腔体7形成干涉，可以在旋转板5的预设位置设置一个环槽，环状腔体7的底部可以设于环槽内，且该环槽的尺寸可以根据环状腔体7的尺寸进行调整。

位于旋转板5的下方设有第一驱动部2，第一驱动部2与旋转板5固定连接，第一驱动部2能够提供动力，从而可以驱动旋转板5绕旋转板5的轴线转动，例如，该第一驱动部2具体可以设置为电机，电机的转速可以设置在50rpm～5000rpm之间；此外，该电机可以通过联轴器4与旋转板5固接，电机与联轴器4的安装连接可以参照现有部分的相关技术要求，此处将不再展开。

更加具体地说，为了保证设备运行的稳定性与安全性，还可以设置安装座1，这样一来，上述第一驱动部2可以固定安装于安装座1上，且第一驱动部2可以通过电机夹具3固定在安装座1上；此外，为了实现环状腔体7的定位连接，还可以在安装座1的上端固定安装工作台9，该工作台9可拆卸地连接于安装座1上，以便更换不同尺寸的环状腔体7，且工作台9的中心设有用于供环状腔体7穿设的通孔，显然，该通孔沿工作台9的厚度方向开设，这样即可使环状腔体7组装于工作台9的通孔内。

需要说明的是，通孔的直径可以设置为稍大于或者等于环状腔体7的外径，然而，通孔的直径应当小于腔体盖10的直径，这样一来，腔体盖10可以通过螺栓连接与通孔的外周部进行连接。

为了优化上述实施例，上述设备还可以设置若干个第二驱动部11，全部第二驱动部11可以设置于环状腔体7的上方并穿过腔体盖10与位于环状腔体7内部的待抛光工件连接，第二驱动部11用来驱动待抛光工件旋转运动；此外，上述设备还可以设置位于环状腔体7上方的第三驱动部13，第三驱动部13用来驱动工件进行上下运动。

这样一来，结合待抛光工件的旋转运动与上下运动以及磁体6的旋转运动，从而可以保证对环状腔体7内待抛光工件的整个表面进行均匀抛光；当然，根据实际需要，第二驱动部11与第三驱动部13可以有其他不同的设置方式，前提是能够实现工件整个表面的均匀抛光，第二驱动部11与第三驱动部13的连接可以参照现有部分的相关技术要求，本文并不作具体限制。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的用于批量化抛光工件的设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于批量化抛光工件的设备，其特征在于，包括用以安装若干个工件的环状腔体(7)以及设于所述环状腔体(7)的内部、用以抛光工件的磁性磨料(12)，还包括若干组用以产生磁场以供所述磁性磨料(12)去除工件表面材料的磁组，所述磁组包括设于所述环状腔体(7)内外两侧、用以绕着所述环状腔体(7)的轴线旋转的磁体(6)；还包括若干个设于所述环状腔体(7)的上方、用以驱动工件旋转运动的第二驱动部(11)以及用以驱动工件上下运动的第三驱动部(13)；

还包括与所述环状腔体(7)盖合连接、用以固定安装工件的腔体盖(10)；

所述腔体盖(10)通过工件夹具(8)固定连接工件、以供工件悬空于所述环状腔体(7)的内部；

还包括用以固定安装全部所述磁体(6)并带动全部所述磁体(6)转动的旋转板(5)；

位于所述旋转板(5)的下方设有与所述旋转板(5)固接、用以驱动所述旋转板(5)绕所述旋转板(5)的轴线转动的第一驱动部(2)；

所述第一驱动部(2)通过联轴器(4)与所述旋转板(5)连接；

还包括用以固定安装所述第一驱动部(2)的安装座(1)；

所述安装座(1)上设有用以固定安装所述环状腔体(7)的工作台(9)，且所述工作台(9)的中心设有沿厚度方向开设、用以供所述环状腔体(7)穿设的通孔；

所述磁性磨料(12)具体为磁性颗粒与抛光磨料固结并与润滑剂混合，或者磁性颗粒与抛光磨料游离于基载液。

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