CN110253346A - 一种旋转开槽磁极抛光管件内表面装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转开槽磁极抛光管件内表面装置及方法，包括水平驱动机构、竖直驱动机构、旋转电机、旋转电机托板、开槽磁极、磁极卡盘、主电机、三角卡盘、底座；水平驱动机构与竖直驱动机构连接，带动竖直驱动机构在水平方向移动；竖直驱动机构通过旋转电机托板与旋转电机连接；旋转电机驱动磁极卡盘旋转，磁极卡盘上装卡开槽磁极；底座固定在水平驱动机构上，主电机驱动三角卡盘，工件一端装卡在三角卡盘，另一端通过尾座限位；工件设置在开槽磁极下方。优点是：可对管件的内表面进行加工，旋转磁极带动磁性磨粒运动轨迹更加的复杂，磁性磨粒对对所要加工的管件撞击划擦更加的复杂，因此可以提高所要加工管件的表面粗糙度。

Description

一种旋转开槽磁极抛光管件内表面装置及方法

技术领域

本发明属于磁力研磨表面光整技术领域，尤其涉及一种旋转开槽磁极抛光管件内表面装置及方法。

背景技术

在传统的机械加工中，管件在航空、汽车、食品机械等高技术领域应用越来越广泛，各种新型的零件应运而生。对管件的技术要求也越来越高，不仅要保证管件内表面的尺寸的精度，而且还要保证零件有较好的微观形貌。当管件内表面不平整时往往会发生流速不均匀或者喘振的现象，这时会对精密仪器产生一定的影响，因此对管件内表面超精密研磨具有重要的意义。

磁力研磨加工技术利用的是磁感线能够穿透非导磁工件，磁性磨粒在磁场作用下沿着磁感线的方向排列起来，形成具有刚性和切削作用的磁力刷，当磁极旋转运动时，磁力刷会跟随磁极做相同的运动并压覆在工件表面，磁性磨粒的切削刃对工件表面磨削、刻划，从而达到表面光整的效果。磁力磨削对管件内表面进行抛光属于柔性加工切无需进行刀补；磁性磨粒具有较好的自锐性，可以保证磨削效率。

中国专利CN107745326公开了一种直管内表面抛光装置。通过在车床的基础上添加磁力研磨装置，但是磁性磨粒的运动方向仅仅是随着内外部磁极相对管件进行螺旋运动。运动轨迹相对单调，磨削之后会在内表面形成单一的圆形划痕。

目前对管件内表面的研磨装置大部分都是采用单一的旋转方式对内表面进行研磨，磁性磨粒在内表面的运动轨迹相对单一，无法继续提高表面质量。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种旋转开槽磁极抛光管件内表面装置及方法，对管件内表面的表面粗糙度的降低具有显著的效果，利用可自转的开槽磁极显著提升磁性磨粒运动轨迹的复杂程度。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种旋转开槽磁极抛光管件内表面装置，包括水平驱动机构、竖直驱动机构、旋转电机、旋转电机托板、开槽磁极、磁极卡盘、主电机、三角卡盘、底座；

水平驱动机构与竖直驱动机构连接，带动竖直驱动机构在水平方向移动；竖直驱动机构通过旋转电机托板与旋转电机连接；旋转电机驱动磁极卡盘旋转，磁极卡盘上装卡开槽磁极；底座固定在水平驱动机构上，底座上固定有尾座，主电机驱动三角卡盘，工件一端装卡在三角卡盘，另一端通过尾座限位；工件设置在开槽磁极下方；

所述的竖直驱动机构包括竖直电机、第一丝杠、第一丝杠螺母、第一滑轨，第一丝杠竖直设置，第一丝杠与第一丝杠螺母螺纹连接，旋转电机托板与第一丝杠螺母固定连接，旋转电机托板与第一滑轨滑动连接；竖直电机带动第一丝杠旋转，驱动旋转电机托板沿第一滑轨上下移动；

所述的水平驱动机构包括丝杠电机、溜板、第三丝杠、第三丝杠螺母、第三滑轨、水平电机、第二丝杠、第二丝杠螺母、第二滑轨、支架；丝杠电机与第三丝杠连接，第三丝杠与第三丝杠螺母螺纹连接，第三丝杠螺母与溜板固定连接，溜板与第三滑轨滑动连接，丝杠电机驱动第三丝杠转动，带动溜板在第三滑轨上横向移动；水平电机、第二滑轨固定在溜板上，第二滑轨与第三滑轨垂直设置，水平电机与第二丝杠连接，第二丝杠与第二四丝杠螺母螺纹连接，竖直驱动机构固定在第二丝杠螺母上，水平电机驱动第二丝杠转动，带动竖直驱动机构在第二滑轨上纵向移动；第三滑轨两端通过支架固定；第三滑轨一定与底座固定连接，另一端设有三角卡盘。

所述的开槽磁极底面设有一个以上方形凹槽。

一种旋转开槽磁极抛光管件内表面方法，包括以下步骤：

1)将磁性磨料放入所要加工的工件中，工件一端装卡在三角卡盘上，另一端通过尾座限位，通过水平驱动机构调整竖直驱动机构的纵向位置，使开槽磁极置于工件上方，调整竖直驱动机构，调整开槽磁极相对工件的位置使直管的中心线和开槽磁极保持同一竖直平面，保证开槽磁极不和管件发生干涉，实现对不同管径工件加工；

2)加工时，主电机驱动三角卡盘转动，且通过竖直驱动机构调整开槽磁极与工件的距离，水平驱动机构使开槽磁极在横向往复运动，从而实现对工件内壁的抛光。

步骤2)中加工时，主电机不启动，三角卡盘与尾座固定工件，使工件不动；竖直驱动机构调整开槽磁极与工件的距离，水平驱动机构使开槽磁极在横向往复运动，旋转电机启动，驱动开槽磁极旋转，带动磁性磨粒翻滚，并使磁性磨粒沿着工件轴线的方向运动，从而实现对工件的指定部位或难加工部位的重点研磨，使工件整体达到研磨要求。

所述的工件为管状结构，工件端面为圆形、方形或D形。

所述的工件为变径结构。

所述的工件为带有弯折结构的管件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明可以对管件的内表面进行加工，以旋转的开槽磁极与传统的固定磁极相比，旋转磁极带动磁性磨粒运动轨迹更加的复杂，磁性磨粒对对所要加工的管件撞击划擦更加的复杂，因此可以提高所要加工管件的表面粗糙度。将磁极开槽的方式并通过模拟及实践可知此方法增大了端面的磁感应强度，使研磨压力增大。与此同时磁极开槽部位的棱边处磁感应强度较大，开槽部位的内部磁感应强度相对较小，二者产生磁场梯度，这就促使磁性磨粒不断的由磁感应强度较小处向磁感应强度较大处运动，促进了磁性磨粒的翻滚与更新。本发明不仅使开槽的磁极沿着待加工管件的轴线方向运动还使其产生自转，这使磁性磨粒的运动轨迹更加复杂，在提升研磨效率的同时提高待加工表面的质量。

本发明不仅适用于多种形状的管件加工，尤其是可对管件折弯处研磨，相比于流畅过渡的待加工表面，折弯处的表面粗糙度更难达到加工要求，而折弯处存在的一些皱褶、凹坑、凸起等缺陷往往更容易造成疲劳、裂纹等隐患。本发明可固定管件使其不动，仅通过开槽磁极自身的旋转带动磁性磨粒翻滚更新，从而实现对工件的指定部位或难加工部位的重点研磨，使其管件整体达到研磨要求。

附图说明

图1是旋转开槽磁极抛光管件内表面装置的结构示意图一。

图2是旋转开槽磁极抛光管件内表面装置的结构示意图二。

图3是旋转开槽磁极抛光管件内表面装置的底部示意图。

图4是第二滑轨、第二丝杠螺母、第二丝杠的连接示意图。

图5是竖直驱动机构的示意图。

图6是开槽磁极吸附磁性磨粒更替示意图。

图中：1-丝杠电机 2-主电机 3-皮带 4-三角卡盘 5-工件 6-水平电机 7-第一丝杠 8-第一丝杠螺母 9-第一滑轨 10-竖直电机 11-旋转电机托板 12-旋转电机 13-磁极卡盘 14-开槽磁极 15-顶针 16-锁死装置 17-尾座 18-手轮 19-底座 20-第二丝杠 21-第二丝杠螺母 22-第二滑轨 23-溜板 24-第三丝杠 25-第三丝杠螺母 26-第三滑轨 27-支架 28-磁性磨粒。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1-图6，一种旋转开槽磁极抛光管件内表面装置，包括水平驱动机构、竖直驱动机构、旋转电机12、旋转电机托板11、开槽磁极14、磁极卡盘13、主电机2、三角卡盘4、底座19；水平驱动机构与竖直驱动机构连接，带动竖直驱动机构在水平方向移动；竖直驱动机构通过旋转电机托板11与旋转电机12连接；旋转电机12驱动磁极卡盘13旋转，磁极卡盘13上装卡开槽磁极14；底座19固定在水平驱动机构上，底座19上固定有尾座17，主电机2驱动三角卡盘4，工件5一端装卡在三角卡盘4，另一端通过尾座17限位；底座19上部通过螺栓和尾座17固定。通过手轮18转动调整顶针15的长短使顶针15顶住工件5，通过锁死机构将顶针15锁死防止顶针15滑动。

工件5设置在开槽磁极14下方；主电机2通过皮带3传动带动主轴上的三角卡盘4，三角卡盘4带动工件5做圆周运动。

竖直驱动机构包括竖直电机10、第一丝杠7、第一丝杠螺母8、第一滑轨9，第一丝杠7竖直设置，第一丝杠7与第一丝杠螺母8螺纹连接，旋转电机托板11与第一丝杠螺母8固定连接，旋转电机托板11与第一滑轨9滑动连接；竖直电机10带动第一丝杠7旋转，第一丝杠7旋转带动第一丝杠螺母8与旋转电机托板11实现在第一滑轨9上的运动，从而调整开槽磁极14的上下运动防止开槽磁极14与工件5发生干涉现象，并且可以实现对不同管径大小的加工。

开槽磁极14通过对放置于工件5内部的磁性磨粒28的吸引使磁性磨粒28对工件5内部有一个挤压力。通过主电机2带动工件5旋转和旋转电机12带动开槽磁极14旋转，使磁性磨粒28相对直管内表面的运动更加复杂从而提高加工质量。

开槽磁极14底面设有一个以上方形凹槽，图6为圆柱形开槽磁极，开槽磁极底面开有十字凹槽，凹槽截面为方形。

水平驱动机构包括丝杠电机1、溜板23、第三丝杠24、第三丝杠螺母25、第三滑轨26、水平电机6、第二丝杠20、第二丝杠螺母21、第二滑轨22、支架27；丝杠电机1与第三丝杠24连接，第三丝杠24与第三丝杠螺母25螺纹连接，第三丝杠螺母25与溜板23固定连接，溜板23与第三滑轨26滑动连接，丝杠电机1驱动第三丝杠24转动，带动溜板23在第三滑轨26上横向移动，第三丝杠螺母25带动溜板23在第三滑轨26上运动，实现对整条工件5的加工。水平电机6、第二滑轨22固定在溜板23上，第二滑轨22与第三滑轨26垂直设置，水平电机6与第二丝杠20连接，第二丝杠20与第二四丝杠螺母螺纹连接，竖直驱动机构固定在第二丝杠螺母21上，水平电机6驱动第二丝杠20转动，带动竖直驱动机构在第二滑轨22上纵向移动；第三滑轨26两端通过支架27固定；第三滑轨26一端与底座19通过螺栓固定连接，另一端设有三角卡盘4。

见图1-图6，一种旋转开槽磁极抛光管件内表面方法，包括以下步骤：

1)将磁性磨粒28放入所要加工的工件5中，工件5一端装卡在三角卡盘4上，另一端通过尾座17限位，通过水平驱动机构调整竖直驱动机构的纵向位置，使开槽磁极14置于工件5上方，调整竖直驱动机构，调整开槽磁极14相对工件5的位置使直管的中心线和开槽磁极14保持同一竖直平面，保证开槽磁极14不和管件发生干涉，实现对不同管径工件5加工；

2)加工时，主电机2驱动三角卡盘4转动，且通过竖直驱动机构调整开槽磁极14与工件5的距离，水平驱动机构使开槽磁极14在横向往复运动，从而实现对工件5内壁的抛光。

步骤2)中加工时，主电机2不启动，三角卡盘4与尾座17固定工件5，使工件5不动；竖直驱动机构调整开槽磁极与工件5的距离，水平驱动机构使开槽磁极在横向往复运动，旋转电机启动，驱动开槽磁极旋转，带动磁性磨粒翻滚，并使磁性磨粒沿着工件5轴线的方向运动，从而实现对工件5的指定部位或难加工部位的重点研磨，使工件5整体达到研磨要求。

工件5为管状结构，工件5端面为圆形、方形或D形。工件5可为变径结构。工件5可为带有弯折结构的管件。

本发明可以对工件5的内表面进行加工，可以旋转的开槽磁极14与传统的固定磁极相比，旋转开槽磁极14带动磁性磨粒28运动轨迹更加的复杂，磁性磨粒28对对所要加工的管件撞击划擦更加的均匀，与传统的管件内表面加工装置相比可以提高所要加工管件的表面粗糙度。对于未开槽的磁极，磁极端面的中心处磁感应强度最小，容易造成磁性磨粒和切屑的堆积。为解决上述问题采用将磁极开槽的方式并通过模拟及实践可知此方法增大了端面的磁感应强度，使研磨压力增大。与此同时磁极开槽部位的棱边处磁感应强度较大，开槽部位的内部磁感应强度相对较小，二者产生磁场梯度，这就促使磁性磨粒不断的由磁感应强度较小处向磁感应强度较大处运动，促进了磁性磨粒的翻滚与更新。本发明不仅使开槽的磁极沿着待加工管件的轴线方向运动还使其产生自转，这使磁性磨粒的运动轨迹更加复杂，在提升研磨效率的同时提高待加工表面的质量。

Claims (7)

1.一种旋转开槽磁极抛光管件内表面装置，其特征在于，包括水平驱动机构、竖直驱动机构、旋转电机、旋转电机托板、开槽磁极、磁极卡盘、主电机、三角卡盘、底座；

水平驱动机构与竖直驱动机构连接，带动竖直驱动机构在水平方向移动；竖直驱动机构通过旋转电机托板与旋转电机连接；旋转电机驱动磁极卡盘旋转，磁极卡盘上装卡开槽磁极；底座固定在水平驱动机构上，底座上固定有尾座，主电机驱动三角卡盘，工件一端装卡在三角卡盘，另一端通过尾座限位；工件设置在开槽磁极下方；

所述的竖直驱动机构包括竖直电机、第一丝杠、第一丝杠螺母、第一滑轨，第一丝杠竖直设置，第一丝杠与第一丝杠螺母螺纹连接，旋转电机托板与第一丝杠螺母固定连接，旋转电机托板与第一滑轨滑动连接；竖直电机带动第一丝杠旋转，驱动旋转电机托板沿第一滑轨上下移动；

所述的水平驱动机构包括丝杠电机、溜板、第三丝杠、第三丝杠螺母、第三滑轨、水平电机、第二丝杠、第二丝杠螺母、第二滑轨、支架；丝杠电机与第三丝杠连接，第三丝杠与第三丝杠螺母螺纹连接，第三丝杠螺母与溜板固定连接，溜板与第三滑轨滑动连接，丝杠电机驱动第三丝杠转动，带动溜板在第三滑轨上横向移动；水平电机、第二滑轨固定在溜板上，第二滑轨与第三滑轨垂直设置，水平电机与第二丝杠连接，第二丝杠与第二四丝杠螺母螺纹连接，竖直驱动机构固定在第二丝杠螺母上，水平电机驱动第二丝杠转动，带动竖直驱动机构在第二滑轨上纵向移动；第三滑轨两端通过支架固定；第三滑轨一端与底座固定连接，另一端设有三角卡盘。

2.根据权利要求1所述的一种旋转开槽磁极抛光管件内表面装置，其特征在于，所述的开槽磁极底面设有一个以上方形凹槽。

3.根据权利要求1或2所述的装置实现的一种旋转开槽磁极抛光管件内表面方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将磁性磨料放入所要加工的工件中，工件一端装卡在三角卡盘上，另一端通过尾座限位，通过水平驱动机构调整竖直驱动机构的纵向位置，使开槽磁极置于工件上方，调整竖直驱动机构，调整开槽磁极相对工件的位置使直管的中心线和开槽磁极保持同一竖直平面，保证开槽磁极不和管件发生干涉，实现对不同管径工件加工；

2)加工时，主电机驱动三角卡盘转动，且通过竖直驱动机构调整开槽磁极与工件的距离，水平驱动机构使开槽磁极在横向往复运动，从而实现对工件内壁的抛光。

4.根据权利要求3所述的一种旋转开槽磁极抛光管件内表面方法，其特征在于，步骤2)中加工时，主电机不启动，三角卡盘与尾座固定工件，使工件不动；竖直驱动机构调整开槽磁极与工件的距离，水平驱动机构使开槽磁极在横向往复运动，旋转电机启动，驱动开槽磁极旋转，带动磁性磨粒翻滚，并使磁性磨粒沿着工件轴线的方向运动，从而实现对工件的指定部位或难加工部位的重点研磨，使工件整体达到研磨要求。

5.根据权利要求3所述的一种旋转开槽磁极抛光管件内表面方法，其特征在于，所述的工件为管状结构，工件端面为圆形、方形或D形。

6.根据权利要求3所述的一种旋转开槽磁极抛光管件内表面方法，其特征在于，所述的工件为变径结构。

7.根据权利要求3所述的一种旋转开槽磁极抛光管件内表面方法，其特征在于，所述的工件为带有弯折结构的管件。