CN110000621A - 一种用于大平面抛光的磁力研磨装置及磁力研磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于大平面抛光的磁力研磨装置及磁力研磨方法，所述磁力研磨装置包括机架、工件装卡台、十字滑轨工作台、移动支架、升降机构及研磨装置；工件装卡台及十字滑轨工作台设置在机架上，移动支架能够在十字滑轨工作台上沿横向及纵向移动；移动支架的一侧设升降机构，研磨装置设置在升降机构上并能够升降移动；研磨装置由研磨电机、电机夹头、磁极盘及磁极组成，研磨电机通过所述电机夹头连接磁极盘，磁极盘的底部设有多个磁极，磁极按照N极、S极交替安装的方式安装在磁极盘上，磁极的底面开设多道纵横交错的磁极槽。本发明既能保证平面研磨的表面质量与平面度，又可高效完成对非导磁工件的大平面研磨加工，且成本低，研磨效果好。
Description
技术领域
本发明涉及磁力研磨技术领域，尤其涉及一种用于大平面抛光的磁力研磨装置及磁力研磨方法。
背景技术
随着航空航天、光学等技术的发展,对复杂精密零部件表面质量提出了更高的要求。近几十年来兴起的磁研磨加工法是一种非常有效的光整加工技术。该加工方法能够对微细表面和复杂的凹凸面进行有效的研磨,尤其适用于圆管的内外表面加工以及去毛刺处理。
平面的抛光是工业生产中常见而重要的加工方法，平面抛光的好坏直接影响工件的表面质量、平整度以及工件性能。目前常用的平面抛光方法主要分为两种：一是利用铣床抛光，二是采用手工抛光。铣床抛光平面质量的好坏主要取决于铣刀，且抛光成本很高，在很多领域得不到广泛的应用；手工抛光虽然能大幅度降低成本，但抛光的平整度得不到保证。采用磁力研磨方式对大平面工件进行抛光的技术还不多见。
发明内容
本发明提供了一种用于大平面抛光的磁力研磨装置及磁力研磨方法，既能保证平面研磨的表面质量与平面度，又可高效完成对非导磁工件的大平面研磨加工，且成本低，研磨效果好。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种用于大平面抛光的磁力研磨装置，包括机架、工件装卡台、十字滑轨工作台、移动支架、升降机构及研磨装置；所述工件装卡台及所述十字滑轨工作台均水平设置在机架上，所述工件装卡台用于装卡工件；所述十字滑轨工作台上设置有移动支架，所述移动支架能够在所述十字滑轨工作台上沿横向及纵向移动；所述移动支架的一侧设升降机构，所述研磨装置设置在所述升降机构上并能够升降移动；所述研磨装置由研磨电机、电机夹头、磁极盘及磁极组成，所述研磨电机通过所述电机夹头连接所述磁极盘，所述磁极盘的底部设有多个磁极，所述磁极按照N极、S极交替安装的方式安装在磁极盘上，磁极的底面开设多道纵横交错的磁极槽。
所述十字滑轨工作台由上滑轨机构和下滑轨机构组成，其中上滑轨机构由上滑台、上滑台丝杠、上滑台电机及上滑块组成，所述上滑台电机固定在上滑台一端，上滑台丝杠与上滑台同向设置，上滑台电机驱动上滑台丝杠旋转并带动上滑块沿上滑台丝杠移动，上滑块与移动支架固定连接；所述下滑轨机构由下滑台、下滑台丝杠、下滑台电机及下滑块组成，所述下滑台与上滑台交错且垂直设置，下滑台电机固定在下滑台一端，下滑台丝杠与下滑台同向设置，下滑台电机驱动下滑台丝杠旋转并带动下滑块沿下滑台丝杠移动，下滑块与上滑台固定连接。
所述上滑台的两侧设上滑台滑轨，移动支架的两侧设滑槽与上滑台滑轨配合滑动。
所述下滑台的两侧设下滑台滑轨，上滑台的两侧设滑槽与下滑台滑轨配合滑动。
所述升降机构由升降电机、升降丝杠、升降滑轨及升降滑块组成，所述升降电机固定在移动支架的顶部，升降丝杠的两侧分别设升降滑轨，升降电机驱动升降丝杠旋转并带动升降滑块沿升降滑轨上、下移动；研磨装置设置在升降滑块上。
所述移动支架的顶部具有悬臂梁结构，升降机构固定在悬臂梁的外伸端，悬臂梁的下方设斜支撑。
所述磁极为永磁铁磁极。
一种用于大平面抛光的磁力研磨方法，包括如下步骤：
(1)将工件装夹在工件装卡台上，将研磨液与磁性研磨粒子按1:1.5～3的比例均匀混合后吸附在磁极上；
(2)启动升降电机，由升降机构带动研磨装置上、下移动，调整磁极盘与工件的垂直距离，使磁极底面与工件上表面的间距保持在2～3mm；
(3)通过十字滑轨工作台调整研磨装置的水平位置，使磁极盘位于工件加工的起始位置；
(4)开启研磨电机，驱动磁极盘旋转，磁性研磨粒子在磁场的作用下，形成柔性磁力刷，研磨装置在十字滑轨工作台的带动下进行纵向进给，通过磁力刷的刮擦、翻滚作用对工件进行直线轨迹的表面抛光；一次纵向进给的行程大于工件的纵向长度；
(5)一次纵向进给结束后，研磨装置在十字滑轨工作台的带动下进行横向进给，进给长度小于等于磁极盘直径，然后沿第一次纵向进给的反方向进行第二次纵向进给；如此反复，完成工件表面直线轨迹的表面抛光；
(6)直线轨迹的表面抛光结束后，通过十字滑轨工作台驱动磁极盘同时沿纵向及横向移动，对工件表面进行S形轨迹的连续研磨抛光；
(7)根据加工精度要求设定工件表面抛光的类型和次数，工件表面抛光全部结束后，通过十字滑轨工作台和升降机构带动研磨装置回到初始位置，将工件从工件装卡台上卸下。
所述研磨液为水基研磨液。
所述磁性研磨粒子由铁基相和研磨相构成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明的适用性强，具有大平面或小平面的工件都可加工，小型实验室和大型加工厂均可应用；
2)本发明采用磁力研磨方法加工平面，能够保证工件的平面度和粗糙度要求，加工精度高；
3)本发明可精确控制工件与磁极的间隙，研磨效果好；
4)本发明所述装置结构简单，操作方便，制造成本低，环保性好；
5)本发明能够减轻工人的工作强度；
6)本发明所述磁极上开设多个纵横交错的磁极槽，磁极采用N-S-N-S交替排布方式，N极与相邻的S极形成封闭磁回路，工件表面磁极压力较强，可以增大吸附在磁极表面的磁性研磨粒子对工件表面的研磨压力，使磁极盘与工件的有效研磨区域增大；
7)本发明选用的永磁铁能在特定的工作空间产生一个持久的作用磁场，而且较电磁极而言体积小，重量轻。
8)本发明通过下滑台的轴向进给与磁极盘自旋转的结合在工件表面形成复杂螺旋线轨迹，通过上滑台的横向进给带动整体研磨机构连续加工，连续均匀抛光工件表面。
附图说明
图1是本发明所述一种用于大平面抛光的磁力研磨装置的立体结构示意图(不含机架)。
图2是本发明所述研磨装置的立件结构示意图(不含研磨电机)。
图3是本发明所述研磨加工时磁极盘直线加工轨迹示意图。
图4是本发明所述研磨加工时磁极盘S形加工轨迹示意图。
图5是本发明中单个磁性研磨粒子的工作原理图。
图中：1.上滑台电机 2.下滑台电机 3.上滑台丝杠 4.下滑台丝杠 5.移动支架6.升降电机 7.升降丝杠 8.升降滑轨 9.研磨电机 10.磁极盘 11.工件 12.工件装卡台13.电机夹头 14.磁极
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所示，本发明所述一种用于大平面抛光的磁力研磨装置，包括机架、工件装卡台12、十字滑轨工作台、移动支架5、升降机构及研磨装置；所述工件装卡台12及所述十字滑轨工作台均水平设置在机架上，所述工件装卡台12用于装卡工件11；所述十字滑轨工作台上设置有移动支架5，所述移动支架5能够在所述十字滑轨工作台上沿横向及纵向移动；所述移动支架5的一侧设升降机构，所述研磨装置设置在所述升降机构上并能够升降移动；如图1、图2所示，所述研磨装置由研磨电机9、电机夹头13、磁极盘10及磁极14组成，所述研磨电机9通过所述电机夹头13连接所述磁极盘10，所述磁极盘10的底部设有多个磁极14，所述磁极14按照N极、S极交替安装的方式安装在磁极盘10上，磁极14的底面开设多道纵横交错的磁极槽。
所述十字滑轨工作台由上滑轨机构和下滑轨机构组成，其中上滑轨机构由上滑台、上滑台丝杠3、上滑台电机1及上滑块组成，所述上滑台电机1固定在上滑台一端，上滑台丝杠3与上滑台同向设置，上滑台电机1驱动上滑台丝杠3旋转并带动上滑块沿上滑台丝杠3移动，上滑块与移动支架5固定连接；所述下滑轨机构由下滑台、下滑台丝杠4、下滑台电机2及下滑块组成，所述下滑台与上滑台交错且垂直设置，下滑台电机2固定在下滑台一端，下滑台丝杠4与下滑台同向设置，下滑台电机2驱动下滑台丝杠4旋转并带动下滑块沿下滑台丝杠4移动，下滑块与上滑台固定连接。
所述上滑台的两侧设上滑台滑轨，移动支架5的两侧设滑槽与上滑台滑轨配合滑动。
所述下滑台的两侧设下滑台滑轨，上滑台的两侧设滑槽与下滑台滑轨配合滑动。
所述升降机构由升降电机6、升降丝杠7、升降滑轨8及升降滑块组成，所述升降电机6固定在移动支架5的顶部，升降丝杠7的两侧分别设升降滑轨8，升降电机6驱动升降丝杠7旋转并带动升降滑块沿升降滑轨8上、下移动；研磨装置设置在升降滑块上。
所述移动支架5的顶部具有悬臂梁结构，升降机构固定在悬臂梁的外伸端，悬臂梁的下方设斜支撑。
所述磁极14为永磁铁磁极。
一种用于大平面抛光的磁力研磨方法，包括如下步骤：
(1)将工件11装夹在工件装卡台12上，将研磨液与磁性研磨粒子按1:1.5～3的比例均匀混合后吸附在磁极14上；
(2)启动升降电机6，由升降机构带动研磨装置上、下移动，调整磁极盘10与工件11的垂直距离，使磁极14底面与工件11上表面的间距保持在2～3mm；
(3)通过十字滑轨工作台调整研磨装置的水平位置，使磁极盘10位于工件11加工的起始位置；
(4)开启研磨电机9，驱动磁极盘10旋转，磁性研磨粒子在磁场的作用下，形成柔性磁力刷，研磨装置在十字滑轨工作台的带动下进行纵向进给，通过磁力刷的刮擦、翻滚作用对工件11进行直线轨迹的表面抛光；一次纵向进给的行程大于工件11的纵向长度；
(5)一次纵向进给结束后，研磨装置在十字滑轨工作台的带动下进行横向进给，进给长度小于等于磁极盘10直径，然后沿第一次纵向进给的反方向进行第二次纵向进给；如此反复，完成工件11表面直线轨迹的表面抛光(如图3所示)；
(6)直线轨迹的表面抛光结束后，通过十字滑轨工作台驱动磁极盘10同时沿纵向及横向移动，对工件11表面进行S形轨迹的连续研磨抛光(如图4所示)；
(7)根据加工精度要求设定工件表面抛光的类型和次数，工件表面抛光全部结束后，通过十字滑轨工作台和升降机构带动研磨装置回到初始位置，将工件11从工件装卡台12上卸下。
所述研磨液为水基研磨液。
所述磁性研磨粒子由铁基相和研磨相构成。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中，十字滑轨工作台中的下滑台沿机架横向设置，上滑台沿机架纵向设置；上滑台丝杠3与下滑台丝杠4分别通过夹头与对应的上滑台电机1和下滑台电机2连接。上滑台电机1和下滑台电机2分别带动上滑块、下滑块沿纵向或横向移动，研磨装置通过升降机构及移动支架设置在十字滑轨工作台上，研磨装置上的磁极14与工件11待加工表面的高向间距由升降机构调整，研磨装置由十字滑轨工作台带动做水平纵、横方向的单向运动或复合运动，在工件11待加工平面上形成直线研磨轨迹和S形研磨轨迹，从而实现对大平面的连续均匀加工。
升降机构中设垂直于工件装卡台12平面的升降滑轨8，升降丝杠7通过电机夹头13固定在升降电机6的下方，并由升降电机6带动转动，通过升降滑块沿升降滑轨8的移动带动研磨装置升降。
研磨装置包括固定于升降机构上的研磨电机9、与研磨电机9通过电机夹头13固定的磁极盘10、固定在磁极盘10上的多个磁极14；本实施例中，磁极盘10为圆盘状，圆盘状磁极盘10的底部沿周向均匀设置有多个磁极14，磁极14的底面纵横交错地开设多个磁极槽，磁极14按照N-S-N-S的交替安装方式安装在磁极盘上。研磨加工时磁极14上吸附有磁性研磨粒子和水基研磨液的混合物，水基研磨液与磁性研磨粒子以1:2的比例混合。
调节研磨装置的高度，可以完成对不同厚度工件11上表面的加工。
磁极14上开设多个纵槽交错的磁极槽，增大了磁场梯度的变化，磁性研磨粒子受力不均匀而在磁极边缘产生翻滚、更新的效果，延长了磁性研磨粒子的使用寿命。磁性研磨粒子由铁基相和研磨相构成，铁基相有导磁性，研磨相具有高硬度特性。磁性研磨粒子在磁场的作用下，形成了具有一定强度的磁力刷，并压附在工件11表面，实现对工件11表面的研磨抛光(如图5所示)。
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 (10)
1.一种用于大平面抛光的磁力研磨装置，其特征在于，包括机架、工件装卡台、十字滑轨工作台、移动支架、升降机构及研磨装置；所述工件装卡台及所述十字滑轨工作台均水平设置在机架上，所述工件装卡台用于装卡工件；所述十字滑轨工作台上设置有移动支架，所述移动支架能够在所述十字滑轨工作台上沿横向及纵向移动；所述移动支架的一侧设升降机构，所述研磨装置设置在所述升降机构上并能够升降移动；所述研磨装置由研磨电机、电机夹头、磁极盘及磁极组成，所述研磨电机通过所述电机夹头连接所述磁极盘，所述磁极盘的底部设有多个磁极，所述磁极按照N极、S极交替安装的方式安装在磁极盘上，磁极的底面开设多道纵横交错的磁极槽。
2.根据权利要求1所述的一种用于大平面抛光的磁力研磨装置，其特征在于，所述十字滑轨工作台由上滑轨机构和下滑轨机构组成，其中上滑轨机构由上滑台、上滑台丝杠、上滑台电机及上滑块组成，所述上滑台电机固定在上滑台一端，上滑台丝杠与上滑台同向设置，上滑台电机驱动上滑台丝杠旋转并带动上滑块沿上滑台丝杠移动，上滑块与移动支架固定连接；所述下滑轨机构由下滑台、下滑台丝杠、下滑台电机及下滑块组成，所述下滑台与上滑台交错且垂直设置，下滑台电机固定在下滑台一端，下滑台丝杠与下滑台同向设置，下滑台电机驱动下滑台丝杠旋转并带动下滑块沿下滑台丝杠移动，下滑块与上滑台固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于大平面抛光的磁力研磨装置，其特征在于，所述上滑台的两侧设上滑台滑轨，移动支架的两侧设滑槽与上滑台滑轨配合滑动。
4.根据权利要求2所述的一种用于大平面抛光的磁力研磨装置，其特征在于，所述下滑台的两侧设下滑台滑轨，上滑台的两侧设滑槽与下滑台滑轨配合滑动。
5.根据权利要求1所述的一种用于大平面抛光的磁力研磨装置，其特征在于，所述升降机构由升降电机、升降丝杠、升降滑轨及升降滑块组成，所述升降电机固定在移动支架的顶部，升降丝杠的两侧分别设升降滑轨，升降电机驱动升降丝杠旋转并带动升降滑块沿升降滑轨上、下移动；研磨装置设置在升降滑块上。
6.根据权利要求1所述的一种用于大平面抛光的磁力研磨装置，其特征在于，所述移动支架的顶部具有悬臂梁结构，升降机构固定在悬臂梁的外伸端，悬臂梁的下方设斜支撑。
7.根据权利要求1所述的一种用于大平面抛光的磁力研磨装置，其特征在于，所述磁极为永磁铁磁极。
8.一种基于权利要求1所述装置的用于大平面抛光的磁力研磨方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将工件装夹在工件装卡台上，将研磨液与磁性研磨粒子按1:1.5～3的比例均匀混合后吸附在磁极上；
(2)启动升降电机，由升降机构带动磁极装置上、下移动，调整磁极盘与工件的垂直距离，使磁极底面与工件上表面的间距保持在2～3mm；
(3)通过十字滑轨工作台调整研磨装置的水平位置，使磁极盘位于工件加工的起始位置；
(4)开启研磨电机，驱动磁极盘旋转，磁性研磨粒子在磁场的作用下，形成柔性磁力刷，研磨装置在十字滑轨工作台的带动下进行纵向进给，通过磁力刷的刮擦、翻滚作用对工件进行直线轨迹的表面抛光；一次纵向进给的行程大于工件的纵向长度；
(5)一次纵向进给结束后，研磨装置在十字滑轨工作台的带动下进行横向进给，进给长度小于等于磁极盘直径，然后沿第一次纵向进给的反方向进行第二次纵向进给；如此反复，完成工件表面直线轨迹的表面抛光；
(6)直线轨迹的表面抛光结束后，通过十字滑轨工作台驱动磁极盘同时沿纵向及横向移动，对工件表面进行S形轨迹的连续研磨抛光；
(7)根据加工精度要求设定工件表面抛光的类型和次数，工件表面抛光全部结束后，通过十字滑轨工作台和升降机构带动研磨装置回到初始位置，将工件从工件装卡台上卸下。
9.一种根据权利要求8所述的用于大平面抛光的磁力研磨方法，其特征在于，所述研磨液为水基研磨液。
10.一种根据权利要求8所述的用于大平面抛光的磁力研磨方法，其特征在于，所述磁性研磨粒子由铁基相和研磨相构成。
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