CN109834558B - 一种等路径研磨抛光一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等路径研磨抛光一体化装置，其组成包括：砂纸控制机构、抛光布控制机构、试件夹持运动机构、机体。其中砂纸控制机构用于试件的研磨，具有砂纸的自动更换、废砂纸收集功能；抛光布控制机构用于试件的抛光，具有抛光布的自动更换、废抛光布收集功能；试样夹持运功机构具有试件恒压夹持、试件路径运功和路径规划功能。本发明可在一次装夹下，完成研磨抛光两道工序，提高了工作效率；并通过控制试件直线运动，保证试件研磨距离相等且路径相同，避免圆盘回转式研磨试件的塌边问题，提高研磨质量。

Description

一种等路径研磨抛光一体化装置

技术领域

本发明涉及研磨抛光领域，具体地是一种等路径研磨抛光一体化装置。

背景技术

在研究材料的力学性能中，会进行材料的金相组织观察和分析。在制备金相试样的过程中需进行研磨抛光的工序，是否获得表面平整光洁的金相试样直接决定材料分析的准确性。因此，在保证金相试样研磨抛光质量的前提下，快速、高质量的完成研磨抛光工序显得尤为重要。

现有的研磨抛光方式是用手握持试样施加一定的压紧力在砂纸或抛光布上进行研磨或抛光。一般先在带砂纸的定速转盘上研磨，然后到带抛光布的定速转盘上抛光。试样在砂纸或抛光布上的运动轨迹为圆环状，试样靠近砂纸或抛光布圆心和远离圆心位置两侧的受力、运动距离不同，导致试样上的研磨和抛光速度差异，会造成试样两侧出现塌边等缺陷。由于不同材料的硬度不同，所以磨抛过程中压紧力也应不同。在进行手持磨抛过程中试样由于手持导致受力不均匀，导致金相试样表面不够平整或磨偏。研磨过程中每次按压力度不均衡，导致金相试样经过最后一道砂纸磨抛过程后，会出现划痕深度不一，进而影响金相组织的观测。通常采用两个设备分别进行研磨和抛光加工，工序复杂工作效率较低。这些现有的研磨和抛光设备往往不适用于不同研磨试样高效率和高质量的使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种等路径研磨抛光一体化装置，解决了手持研磨抛光金相试样表面质量不稳定的问题，并提高了工作效率。

一种等路径研磨抛光一体化装置，其特征包括：砂纸控制机构、抛光布控制机构、试件夹持运动机构，砂纸控制机构由砂纸输送卷筒、砂纸回收卷筒、电机、砂纸和张紧装置构成；抛光布控制机构由抛光布、抛光布驱动卷筒、抛光布跟随卷筒、电机和张紧装置构成；试件夹持运动机构由恒压力研磨抛光进给机构和恒压夹持机构。

所述的砂纸控制机构包括砂纸输送卷筒、砂纸回收卷筒、电机、砂纸和张紧装置，新的砂纸装在砂纸输送卷筒上，砂纸输送卷筒的长度能够满足砂纸的宽度，砂纸的另一端装在砂纸回收卷筒，电机安装在砂纸电机轴上，当砂纸输送卷筒转动时可带动砂纸进给，并实现更换砂纸；

所述的砂纸回收卷筒的长度与砂纸输送卷筒的长度一致，砂纸输送卷筒和砂纸回收卷筒利用轴承支座支撑安装在底座上；

所述的张紧装置可调节砂纸输送卷筒在底座上的位置，使砂纸紧贴在镜面平台上，实现张紧砂纸的功能。

所述的抛光布控制机构包括抛光布、抛光布驱动卷筒、抛光布跟随卷筒、电机和张紧装置，将抛光布缠在两卷筒上，电机安装在抛光布驱动卷筒上，电机驱动抛光布驱动卷筒转动进而带动抛光布的运动，实现试样的抛光工序；

所述的抛光布驱动卷筒的长度满足抛光布的宽度，抛光布跟随卷筒的宽度与抛光布驱动卷筒的一致，抛光布跟随卷筒和抛光布驱动卷筒利用轴承支座支撑安装在底座上；

所述的张紧装置可调节抛光布驱动卷筒在底座上的位置，进而使抛光布张紧。

所述的机体上设有支撑装置和底座，支撑装置包括立杆、支撑环、横向丝杠支座和弹性夹扣。

所述的支撑装置依靠立杆安装在底座上，支撑环安装在立杆上用于支撑镜面平台，调节支撑环目的在于对镜面平台的水平度调整，镜面平台上开有4个圆孔，立杆从下之上依次安装有支撑环、镜面平台、横向丝杠支座和弹性夹扣，弹性夹扣用于紧固支撑装置，立杆与支撑环、镜面平台以及弹性夹扣的圆孔保证同轴度。

所述的试样夹持运动机构包括恒压力研磨抛光进给机构和恒压夹持机构，实现恒压夹持和恒压力研磨抛光保持、直线运动使研磨抛光等路径、通过控制器可规划研磨抛光路径。

所述的恒压力研磨抛光进给机构包括横向进给机构、纵向进给机构，砂纸运动的方向定义为横向，垂直于砂纸运动的方向定义为纵向，通过控制器可规划研磨抛光的等路径运动；

所述的横向进给丝杠包括电机、横向丝杠支座、横向丝杠、横向导轨和横向导轨位置传感器，电机安装在横向导轨支座上为横向丝杠提供动力，横向导轨实现运动的导向和定位，在横向导轨上装有横向导轨位置传感器，并与控制器和电机共同作用可实现横向丝杠的运动与停止；

所述的纵向进给机构包括电机、纵向丝杠支座、横向滑块、纵向丝杠、纵向导轨和纵向导轨位置传感器，电机安装在纵向导轨支座上为纵向丝杠提供动力，纵向导轨实现运动的导向和定位，在纵向导轨上装有纵向导轨位置传感器，并与控制器和电机共同作用可实现纵向丝杠的运动与停止。

所述的横向丝杠支座包括横向丝杠孔、立杆孔和横向导轨槽，横向丝杠穿过横向丝杠孔，镜面平台上装有横向导轨、横向丝杠支座，横向导轨安装在横向导轨槽内，电机安装在横向丝杠支座上为横向丝杠提供动力，在横向导轨上装有横向导轨位置传感器，并与电机共同作用从而可以实现控制横向丝杠的运动与停止，在横向丝杠上安装有纵向丝杠支座。

所述的纵向丝杠支座包括纵向导轨槽、纵向丝杠孔、横向丝杠孔和横向导轨槽。

所述的横向丝杠支座属于恒压力研磨抛光进给机构，如上述横向丝杠支座安装在镜面平台上，支杆孔与支杆配合，横向丝杠支座开有丝杠孔，丝杠孔的轴线方向与砂纸运动方向平行并与支杆孔的轴向方向垂直，横向丝杠支座成对使用，丝杠穿过两端的丝杠孔。

所述的横向丝杠孔与横向丝杠配合，在横向丝杠转动时驱动纵向丝杠支座的运动，横向导轨槽与横向导轨配合，横向导轨提高了纵向丝杠支运动的稳定性并能精确的保证其运动位置，纵向丝杠一端安装在纵向丝杠孔中另一端安装在横向滑块上，电机安装在纵向丝杠支座上为纵向丝杠提供动力，纵向导轨一端安装在纵向导轨槽内另一端安装在横向滑块上，纵向导轨其目的在于提高工作滑块的运动稳定性。

所述的镜面平台上安装有两条横向导轨，目的在于提高横向导轨运动的稳定性，横向滑块安装在横向导轨上。

所述的横向滑块开有横向导轨槽、横向丝杠孔、纵向丝杠孔、纵向导轨槽，横向导轨槽与上述的横向导轨配合，横向丝杠孔与横向导轨槽平行并穿过横向丝杠，横向滑块在横向丝杠的驱动下运动，纵向导轨槽里装有纵向导轨，纵向丝杠孔里装有纵向丝杠，在一端的横向滑块上装有电机目的在于驱动纵向丝杠的运动。

所述的纵向丝杠靠两端横向滑块上的纵向丝杠孔支撑，纵向丝杠上装有工作滑块，纵向导轨靠两端横向滑块上的纵向导轨槽支撑，纵向丝杠的运动依靠纵向导轨保持运动稳定性与准确性。

所述的恒压夹持机构包括工件滑块和试样夹头，试样夹头利用滑槽机构对称安装在工件滑块的两侧，实现恒压夹持和恒压力研磨抛光保持；

所述的工作滑块上开有纵向丝杠孔、纵向导轨槽与竖滑槽，纵向丝杠孔与上述的纵向丝杠配合，纵向导轨槽与纵向导轨配合，纵向丝杠孔与纵向导轨槽的方向平行，竖滑槽与纵向丝杠孔垂直并垂直于砂纸运动的方向，竖滑槽对称开在工件滑块上，工作滑块上装有电机，用于驱动试样夹头上下运动；

所述的试样夹头包括压力传感器、内六角孔、夹头连接杆、横滑槽、定夹片和活动夹片，旋转内六角孔使活动夹片在横滑槽内朝定夹片运动，三对夹片可以实现对三个不同尺寸金相试样的定位与夹紧，压力传感器实时监测试样压力；

所述的试样夹头向下运动将金相试样与砂纸或抛光布压紧，试样夹头上装有压力传感器可控制金相试样的恒压预紧力，并反馈于工件滑块上竖滑槽内的电机，进而控制试样夹头的上下运动。

所述的纵向导轨上装有位置传感器，其目的在于工作滑块到达限位时可以控制试样装夹机构的抬起与压紧。

所述的横向导轨上装有位置传感器，用于横向滑块到达限位时可以控制砂轮的转动，实现自动更换砂纸。

所述的压力传感器和位置传感器联合控制电机，用于实现研磨抛光过程中，工件到达限位时可以自动控制工件的抬起与压紧，即单向研磨抛光进给回程将金相试样抬离砂纸。

所述的研磨过程中，水箱中加入冷却水，出水管柔性延伸至金相试样的附近，为研磨过程供冷却水。

所述的抛光过程中，水箱中加入水和抛光剂，出水管柔性延伸至金相试样的附近，为抛光过程供抛光液。

本发明的有益效果是：

1. 结构简单，研磨抛光效果好，研磨抛光速度可控，压紧力可控；

2. 能广泛应用于各种材料的金相试样研磨和抛光，过程平稳，精确度高，可使用时间长，便于维护；

3. 可以进行自动等距、轨迹随机的直线研磨抛光，降低塌边等缺陷的产生；

4. 单次可以完成6个金相试样的研磨和抛光，可自动更换砂纸，提高工作效率，过程自动化，节省人力。

附图说明

图1为金相试样磨抛装置的结构示意图。

图2为横向导轨支座示意图。

图3为纵向导轨支座示意图。

图4为工作滑块示意图。

图5为恒压夹持机构示意图。

图6为试样夹头示意图。

图中：1.横向导轨，2.横向丝杠，3.横向导轨位置传感器，4.砂纸输送卷筒，5.横向丝杠支座，6.弹性夹扣，7.试样夹头，8.砂纸，弹性夹扣，9.抛光布跟随卷筒，10.抛光布，11.工作滑块，12.电机，13.纵向丝杠，14.横向滑块，15.纵向导轨位置传感器，16.纵向导轨，17.金相试样，18.镜面平台，19.电机，20.张紧装置，21.抛光布驱动卷筒，22.轴承支架，23.砂纸回收卷筒，24.电机，25.立杆，26.支撑环，27.电机，28.底座，29.电机，30.纵向丝杠支座，31.水箱；

5-1.横向丝杠孔，5-2.立杆孔，5-3.横向导轨槽；

7-1.压力传感器，7-2.内六角孔，7-3.夹头连接杆，7-4.横滑槽，7-5.定夹片，7-6活动夹片；

11-1.纵向导轨槽，11-2.纵向丝杠孔，11-3.竖滑槽；

30-1.纵向导轨槽，30-2.纵向丝杠孔，30-3.横向丝杠孔，30-4横向导轨槽。

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，所述的实施例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。

本发明一种等路径研磨抛光一体化装置的使用方法是：

首先将砂纸8安装在砂纸输送卷筒4和砂纸回收卷筒23上，调整张紧装置20使砂纸8张紧在镜面平台18上，将工件滑块11推到研磨纵向初始位置，将纵向丝杠支座30推到研磨横向初始位置，然后将金相试样17安装到试样夹头7上，试样的最大直径不能大于试样夹头7的最大张开距离，调整压力传感器7-4预设研磨预紧力，然后打开电源，试样夹头7将金相试样17压在砂纸8上，出水管喷冷却水，电机29驱动纵向丝杠13转动使工作滑块11朝纵向运动，纵向导轨位置传感器15检测到工作滑块11到达研磨限位时，控制电机12将试样夹头7抬起，同时电机29迅速反转使工作滑块11回到纵向运动的初试位置，然后电机27带动横向丝杠2转动，使纵向丝杠支座30横向进给一个金相试样的直径，实现了一个周期的研磨。下一步电机12开始运动，试样夹头7将金相试样17压在砂纸8上，开始进行下一次研磨。当纵向丝杠支座30运动到横向限位时，电机27翻转使纵向丝杠支座30回到横向初试位置，电机24转动并驱动砂纸回收卷筒23转动，当其转过一个工作横向行程时自动停止，实现了自动更换砂纸，此时可以停机观测金相试样。

在研磨过程中可以交替横向与纵向进给的运动顺序，即可实现金相试样的垂直方向的研磨，实现了金相试样不同方向上的研磨。当研磨达到要求时，进行抛光工序。

将抛光布10安装在抛光布驱动卷筒21和抛光布跟随卷筒9上，调整张紧装置20将抛光布10张紧在镜面平台18上，将金相试样17安装到试样夹头7上，将出水管柔性延伸至金相试样的附近，为抛光过程喷抛光溶剂，电机29驱动纵向丝杠13转动使工作滑块11朝纵向运动，纵向导轨位置传感器15检测到工作滑块11到达抛光工位时，控制电机12驱动试样夹头7向下运动将金相试样14压到抛光布10上。压力传感器7-4检测到工作滑块11在抛光布10上的压紧力达到预定值时，电机19转动带动抛光布驱动卷筒21上抛光布10的进给，实现对金相试样的抛光。

Claims (3)

1.一种等路径研磨抛光一体化装置，其特征包括：砂纸控制机构、抛光布控制机构、试件夹持运动机构，砂纸控制机构由砂纸输送卷筒、砂纸回收卷筒、电机、砂纸和张紧装置构成；抛光布控制机构由抛光布、抛光布驱动卷筒、抛光布跟随卷筒、电机和张紧装置构成；试样夹持运动机构包括恒压力研磨抛光进给机构和恒压夹持机构，实现恒压夹持和恒压力研磨抛光保持、直线运动使研磨抛光等路径、通过控制器可规划研磨抛光路径；恒压力研磨抛光进给机构包括横向进给机构、纵向进给机构，砂纸运动的方向定义为横向，垂直于砂纸运动的方向定义为纵向，通过控制器可规划研磨抛光的等路径运动，横向进给机构包括电机、横向丝杠支座、横向丝杠、横向导轨和横向导轨位置传感器，电机安装在横向导轨支座上为横向丝杠提供动力，横向导轨实现运动的导向和定位，在横向导轨上装有横向导轨位置传感器，并与控制器和电机共同作用可实现横向丝杠的运动与停止，纵向进给机构包括电机、纵向丝杠支座、横向滑块、纵向丝杠、纵向导轨和纵向导轨位置传感器，电机安装在纵向导轨支座上为纵向丝杠提供动力，纵向导轨实现运动的导向和定位，在纵向导轨上装有纵向导轨位置传感器，并与控制器和电机共同作用可实现纵向丝杠的运动与停止；恒压夹持机构包括工件滑块和试样夹头，试样夹头利用滑槽机构对称安装在工件滑块的两侧，实现恒压夹持和恒压力研磨抛光保持，工件滑块上开有纵向丝杠孔、纵向导轨槽与竖滑槽，纵向丝杠孔与上述的纵向丝杠配合，纵向导轨槽与纵向导轨配合，纵向丝杠孔与纵向导轨槽的方向平行，竖滑槽与纵向丝杠孔垂直并垂直于砂纸运动的方向，竖滑槽对称开在工件滑块上，工件滑块上装有电机，用于驱动试样夹头上下运动，试样夹头包括压力传感器、内六角孔、夹头连接杆、横滑槽、定夹片和活动夹片，旋转内六角孔使活动夹片在横滑槽内朝定夹片运动，三对夹片可以实现对三个不同尺寸金相试样的定位与夹紧，压力传感器实时监测试样压力，试样夹头向下运动将金相试样与砂纸或抛光布压紧，试样夹头上装有压力传感器可控制金相试样的恒压预紧力，并反馈于工件滑块上竖滑槽内的电机，进而控制试样夹头的上下运动。

2.根据权利要求1所述的一种等路径研磨抛光一体化装置，其特征是：砂纸控制机构包括砂纸输送卷筒、砂纸回收卷筒、电机、砂纸和张紧装置，新的砂纸装在砂纸输送卷筒上，砂纸输送卷筒的长度能够满足砂纸的宽度，砂纸的另一端装在砂纸回收卷筒，电机安装在砂纸电机轴上，当砂纸输送卷筒转动时可带动砂纸进给，并实现更换砂纸；

所述的砂纸回收卷筒的长度与砂纸输送卷筒的长度一致，砂纸输送卷筒和砂纸回收卷筒利用轴承支座支撑安装在底座上；

所述的张紧装置可调节砂纸输送卷筒在底座上的位置，使砂纸紧贴在镜面平台上，实现张紧砂纸的功能。

3.根据权利要求1所述的一种等路径研磨抛光一体化装置，其特征是：抛光布控制机构包括抛光布、抛光布驱动卷筒、抛光布跟随卷筒、电机和张紧装置，将抛光布缠在两卷筒上，电机安装在抛光布驱动卷筒上，电机驱动抛光布驱动卷筒转动进而带动抛光布的运动，实现试样的抛光工序；

所述的抛光布驱动卷筒的长度满足抛光布的宽度，抛光布跟随卷筒的宽度与抛光布驱动卷筒的一致，抛光布跟随卷筒和抛光布驱动卷筒利用轴承支座支撑安装在底座上；

所述的张紧装置可调节抛光布驱动卷筒在底座上的位置，进而使抛光布张紧。