CN110181341A - 一种管件内外表面磁力研磨抛光装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管件内外表面磁力研磨技术领域，具体涉及一种管件内外表面磁力研磨抛光装置及方法。包括内部磁极驱动装置、外部磁极驱动装置与轴向进给装置；管件装夹在机床上，内部磁极放置于管件内部，内部磁极驱动装置与内部磁极相连，内部磁极驱动装置带动内部磁极沿管件轴向振动；外部磁极放置于管件外部，外部磁极与外部磁极驱动装置相连，外部磁极驱动装置带动外部磁极饶自身轴线旋转；轴向进给装置与内部磁极驱动装置以及外部磁极驱动装置相连，带动内部磁极驱动装置与外部磁极驱动装置沿管件轴线做同步进给。本发明结构简单，操作方便，能够实现磁极复合运动，提高了加工效率，改善了管件内外表面的研磨抛光质量。

Description

一种管件内外表面磁力研磨抛光装置及方法

技术领域

本发明涉及管件内外表面磁力研磨技术领域，具体涉及一种管件内外表面磁力研磨抛光装置及方法。

背景技术

管件常用的加工方法是冲压成型，造成工件内外表面不可避免会产生很多的诸如裂纹、毛刺等缺陷。目前普遍采用手工法、电解法、超声波法等消除缺陷。手工法费时费力而且需要加工者本人有一定的技术水平；电解法使工件毛刺的附近也受到电解作用，表面会失去原有光泽，甚至影响尺寸精度；对于肉眼可见的毛刺，如果粘结强度大，用超声波法根本不行。

磁研磨法是一种新兴的研磨方法。所谓磁研磨法，就是通过磁场中磁力的作用，将磁性研磨粒子吸压在工件表面，工件表面与磁极之间有数毫米间隙，磁性研磨粒子在加工间隙中沿磁力线排列，形成磁性刷，并压附在工件的表面。随着磁场或工件的旋转，磁性刷与工件产生相对运动，从而完成对工件表面的研磨加工。

目前，应用磁力研磨法可以实现对平面、曲面、复杂结构表面的研磨抛光。但是，由于磁极的运动形式大多比较单一，导致研磨加工效率偏低，研磨加工轨迹单一，容易形成新的磁力研磨加工纹理，从而影响工件表面的研磨加工质量。为了使研磨加工轨迹复杂化，需要改进和丰富磁极的运动方式。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管件内外表面磁力研磨抛光装置及方法，能够实现磁极的复合运动，提高加工效率，改善管件内外表面的研磨抛光质量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种管件内外表面磁力研磨抛光装置，包括内部磁极驱动装置、外部磁极驱动装置与轴向进给装置；管件装夹在机床上，内部磁极放置于管件内部，内部磁极驱动装置与内部磁极相连，内部磁极驱动装置带动内部磁极沿管件轴向振动；外部磁极放置于管件外部，外部磁极与外部磁极驱动装置相连，外部磁极驱动装置带动外部磁极饶自身轴线旋转；轴向进给装置与内部磁极驱动装置以及外部磁极驱动装置相连，带动内部磁极驱动装置与外部磁极驱动装置沿管件轴线做同步进给。

所述内部磁极驱动装置包括内部磁极电机、圆盘、连杆与内部磁极支撑架；内部磁极固定在内部磁极支撑架的一端，内部磁极支撑架的另一端与连杆相连，连杆与圆盘相连，圆盘与内部磁极电机相连，内部磁极电机带动圆盘旋转，进而带动内部磁极支撑架沿滑道滑动。

所述外部磁极驱动装置包括外部磁极联轴器、外部磁极轴与外部磁极电机；外部磁极联轴器安装在外部磁极电机输出轴上，外部磁极轴安装在外部磁极联轴器上，外部磁极固定在外部磁极轴上，外部磁极电机带动外部磁极轴绕自身轴线旋转。

所述轴向进给装置包括机架、丝母台、丝母、丝杆与轴向进给电机；所述丝母台安装在机架上方的滑道上，丝母安装在丝母台上，丝杆安装在丝母上，丝杆与轴向进给电机相连；轴向进给电机带动丝杆旋转，进而带动丝母台沿机架上方的滑道滑动。

所述丝母台包括平台与滑腿，滑腿垂直固接在平台两端，丝母安装在平台下方，滑腿安装在机架上方的滑道上。

一种管件内外表面磁力研磨抛光方法，具体包括如下步骤：

1)将管件装夹在车床的三爪卡盘上，利用同心度测量仪保证管件与机床主轴的同轴度，车床主轴以1000～2000r/min的速度旋转；

2)利用同心度测量仪保证外部磁极轴与外部磁极电机的同轴度，外部磁极安装在外部磁极轴端部，外部磁极与管件外壁之间设有2～3mm的加工间隙，启动外部磁极电机，外部磁极电机带动外部磁极以600～900r/min的速度旋转；

3)内部磁极吸附在内部磁极支承架上，并且置于管件内部，内部磁极与管件内壁之间设有1～2mm的加工间隙，启动内部磁极电机，内部磁极电机带动内部磁极沿管件轴向振动，振动频率为20～30HZ，振幅为1～3mm；

4)在内部磁极与管件内壁之间以及外部磁极与管件外壁之间放置磁性磨料；磁性磨料颗粒度为150～300um，磁性研磨粒子与水基研磨液以体积比为1:3的比例混合；

5)启动轴向进给电机，轴向进给电机带动内部磁极驱动装置与外部磁极驱动装置以1～3mm/s的速度沿管件轴向做进给运动；

6)随着内外部磁极与管件的相对运动，内外部磁极与管件内外表面之间加工区域的磁性磨料沿管件内外表面划擦和磨削，从而完成对管件内外表面的研磨抛光。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明外部磁极驱动装置能实现外部磁极绕自身轴线的旋转运动，内部磁极驱动装置能实现内部磁极沿管件轴向的高频低幅振动，进而带动磁极与工件加工表面之间的磁性磨粒做复杂运动轨迹的运动。轴向进给装置能实现内外部磁极沿管件轴向做缓慢同步进给运动，进而实现对较长管件所有内外表面的研磨抛光。

2、本发明丰富了内外部磁极的运动方式，改善了磁力研磨加工轨迹，促进了磁性磨粒的翻滚和自锐，提高了研磨加工效率，改善了管件内外表面的研磨抛光质量。

3、本发明结构简单，操作方便，能够有效地实现管件内外表面的研磨抛光。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明结构示意主视图；

图3为本发明结构示意俯视图；

图4为本发明结构示意侧视图；

图5为本发明内部磁极驱动装置立体结构示意图；

图6为本发明内部磁极驱动装置结构示意主视图；

图7为图6的A向剖视图；

图8为本发明内部磁极驱动装置结构示意俯视图；

图9为本发明加工原理图。

图中：1-管件 2-内部磁极 3-内部磁极支承架 4-连杆 5-圆盘 6-圆盘轴 7-内部磁极联轴器 8-内部磁极电机 9-轴向进给电机 10-轴向进给联轴器 11-丝杠 12-丝母13-丝母台 14-机架 15-外部磁极电机 16-外部磁极联轴器 17-外部磁极轴 18-外部磁极1 9-磁性磨料

具体实施方式

实施例：

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1-4所示，一种管件内外表面磁力研磨抛光装置包括内部磁极驱动装置、外部磁极驱动装置、轴向进给装置以及磁性磨料19。管件1装夹在车床的三抓卡盘上，管件1的轴线与机床主轴的轴线重合。

如图5-7所示，内部磁极驱动装置包括内部磁极电机8、内部磁极联轴器7、圆盘5、圆盘轴、连杆4、内部磁极支撑架3以及内部磁极2。内部磁极2固定在内部磁极支撑架3的一端，内部磁极2放置在管件1内，内部磁极支撑架3的另一端通过销轴与连杆4相连，连杆4通过销轴与圆盘5相连，圆盘5通过圆盘轴6与内部磁极联轴器7相连，内部磁极联轴器7与内部磁极电机8相连，内部磁极电机8带动圆盘5旋转，进而带动内部磁极支撑架3沿滑道做往复直线运动。

如图1-4所示，外部磁极驱动装置包括外部磁极联轴器16、外部磁极轴17、外部磁极电机15以及外部磁极18。外部磁极18外部磁极联轴器16安装在外部磁极电机15输出轴上，外部磁极轴17安装在外部磁极联轴器16上，外部磁极18固定在外部磁极轴17上，外部磁极电机15带动外部磁极轴17绕自身轴线旋转，进而带动外部磁极18旋转。

轴向进给装置包括机架14、丝母台13、丝母12、丝杆11、轴向进给电机9以及轴向联轴器10。机架14顶部设有相互平行的两个滑道，滑道与管件1轴线平行。丝母台13包括平台与滑腿，滑腿垂直固接在平台两端，滑腿安装在机架14顶部的滑道上，丝母台13沿滑道滑动。

外部磁极电机15与内部磁极电机8固定在丝母台13的平台上，外部磁极电机15与内部磁极电机8输出轴的轴线与管件1的轴线垂直。丝母台13的平台上设有与管件1轴线平行的滑道，内部磁极支撑架3安装在滑道上，内部磁极支撑架3沿滑道滑动。

丝母12固定在丝母台14平台底部，丝杆11安装在丝母12上，丝杆11通过轴向进给联轴器10与轴向进给电机9相连。轴向进给电机9带动丝杆11旋转，进而带动丝母台13沿机架14上方的滑道平移。

如图1-8所示，将管件1夹持在机床主轴上，同时驱动外部磁极电机15、内部磁极电机8和轴向进给电机9。内部磁极电机8通过内部磁极联轴器7带动圆盘轴6转动，进而带动圆盘5绕自身轴线旋转。圆盘5上的销轴带动连杆4，进而带动内部磁极支承架3沿滑道做往复移动，从而实现内部磁极2沿管件1轴向的高频振动。外部磁极电机15通过外部磁极联轴器16带动外部磁极轴17，进而使外部磁极18绕自身轴线转动。轴向进给电机9通过轴向进给联轴器10带动丝杠11旋转，丝杠11与丝母12构成螺旋传动，丝母12与丝母台13固连为一体，丝杠11转动带动丝母台13沿滑道缓慢进给。丝母台13支承外部磁极驱动装置和内部磁极驱动装置，进而实现了外部磁极驱动装置和内部磁极驱动装置沿管件1做轴向进给运动。

如图9所示，内部磁极2与管件1内壁之间放置磁性磨料，外部磁极18与管件1外壁之间放置磁性磨料，在磁场的作用下，磁性磨料压附在管件1内外表面。磁性磨料随着管件1的旋转运动、内部磁极2的轴向振动和外部磁极18绕自身轴线的旋转运动沿管件1内外表面做运动轨迹复杂的运动，从而完成对管件1内外表面的研磨抛光。

如图1-9所示，一种管件内外表面磁力研磨抛光方法，具体包括如下步骤：

(1)将钛合金管件1装夹在车床的三爪卡盘上，利用同心度测量仪保证管件1与机床主轴的同轴度，机床主轴以1500r/min的速度旋转；

(2)将外部磁极18固定在外部磁极轴17端部，利用同心度测量仪保证外部磁极轴17与外部磁极电机15输出轴的同轴度，外部磁极18与管件1外壁之间设有2-3mm的加工间隙。外部磁极18以800r/min的速度旋转；

(3)将内部磁极2吸附在内部磁极支承架3上，并且置于管件1内部，内部磁极2与管件1内壁之间设有1-2mm的加工间隙。内部磁极2沿管件轴向做振动，振动频率为25Hz，振幅为2mm；

(4)内部磁极2与管件1内壁之间以及外部磁极18与管件1外壁之间放置磁性磨料。磁性磨料平均粒径为200um，磁性研磨粒子与水基研磨液以体积比1：3的比例混合；

(5)丝母台带动外部磁极驱动装置和内部磁极驱动装置以2mm/s的速度沿管件轴向做缓慢进给运动；

(6)加工过程中，随着内外部磁极与管件的相对运动，内外部磁极与管件内外表面之间加工区域的磁性磨料沿管件内外表面划擦和磨削，从而完成对钛合金管件内外表面的研磨抛光。

本发明外部磁极驱动装置能实现外部磁极绕自身轴线的旋转运动，内部磁极驱动装置能实现内部磁极沿管件轴向的高频低幅振动，轴向进给装置能实现内外部磁极沿管件1轴向做缓慢同步进给运动，进而实现对管件内外表面的研磨抛光。本发明丰富了内外部磁极的运动方式，改善了磁力研磨加工轨迹，促进了磁性磨粒的翻滚和自锐，改善了管件内外表面的研磨抛光质量。本发明结构简单，操作方便，提高了加工效率，能够有效地实现管件内外表面的研磨抛光。

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 (6)

1.一种管件内外表面磁力研磨抛光装置，其特征在于，包括内部磁极驱动装置、外部磁极驱动装置与轴向进给装置；管件装夹在机床上，内部磁极放置于管件内部，内部磁极驱动装置与内部磁极相连，内部磁极驱动装置带动内部磁极沿管件轴向振动；外部磁极放置于管件外部，外部磁极与外部磁极驱动装置相连，外部磁极驱动装置带动外部磁极饶自身轴线旋转；轴向进给装置与内部磁极驱动装置以及外部磁极驱动装置相连，带动内部磁极驱动装置与外部磁极驱动装置沿管件轴线做同步进给。

2.根据权利要求1所述的一种管件内外表面磁力研磨抛光装置，其特征在于，所述内部磁极驱动装置包括内部磁极电机、圆盘、连杆与内部磁极支撑架；内部磁极固定在内部磁极支撑架的一端，内部磁极支撑架的另一端与连杆相连，连杆与圆盘相连，圆盘与内部磁极电机相连，内部磁极电机带动圆盘旋转，进而带动内部磁极支撑架沿滑道滑动。

3.根据权利要求1所述的一种管件内外表面磁力研磨抛光装置，其特征在于，所述外部磁极驱动装置包括外部磁极联轴器、外部磁极轴与外部磁极电机；外部磁极联轴器安装在外部磁极电机输出轴上，外部磁极轴安装在外部磁极联轴器上，外部磁极固定在外部磁极轴上，外部磁极电机带动外部磁极轴绕自身轴线旋转。

4.根据权利要求1所述的一种管件内外表面磁力研磨抛光装置，其特征在于，所述轴向进给装置包括机架、丝母台、丝母、丝杆与轴向进给电机；所述丝母台安装在机架上方的滑道上，丝母安装在丝母台上，丝杆安装在丝母上，丝杆与轴向进给电机相连；轴向进给电机带动丝杆旋转，进而带动丝母台沿机架上方的滑道滑动。

5.根据权利要求4所述的一种管件内外表面磁力研磨抛光装置，其特征在于，所述丝母台包括平台与滑腿，滑腿垂直固接在平台两端，丝母安装在平台下方，滑腿安装在机架上方的滑道上。

6.基于权利要求1所述装置的磁力研磨抛光方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)将管件装夹在车床的三爪卡盘上，利用同心度测量仪保证管件与机床主轴的同轴度，车床主轴以1000～2000r/min的速度旋转；

2)利用同心度测量仪保证外部磁极轴与外部磁极电机的同轴度，外部磁极安装在外部磁极轴端部，外部磁极与管件外壁之间设有2～3mm的加工间隙，启动外部磁极电机，外部磁极电机带动外部磁极以600～900r/min的速度旋转；

3)内部磁极吸附在内部磁极支承架上，并且置于管件内部，内部磁极与管件内壁之间设有1～2mm的加工间隙，启动内部磁极电机，内部磁极电机带动内部磁极沿管件轴向振动，振动频率为20～30HZ，振幅为1～3mm；

4)在内部磁极与管件内壁之间以及外部磁极与管件外壁之间放置磁性磨料；磁性磨料颗粒度为150～300um，磁性研磨粒子与水基研磨液以体积比为1:3的比例混合；

5)启动轴向进给电机，轴向进给电机带动内部磁极驱动装置与外部磁极驱动装置以1～3mm/s的速度沿管件轴向做进给运动；

6)随着内外部磁极与管件的相对运动，内外部磁极与管件内外表面之间加工区域的磁性磨料沿管件内外表面划擦和磨削，从而完成对管件内外表面的研磨抛光。