CN111216032A - 适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁力研磨技术领域，尤其涉及一种适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置及方法。适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置，包括驱动装置与磁力研磨滚筒，驱动装置与磁力研磨滚筒相连；磁力研磨滚筒内设置磁极，形成磁场，磁性研磨料与待加工零件放置在磁力研磨滚筒内；驱动装置带动磁力研磨滚筒旋转，磁性研磨料在磁力与离心力的作用下运动，实现对待加工零件的加工。本发明装置简易，操作简单，通过模仿滚筒洗衣机的原理，利用磁性研磨料在容器中、高流动性、无规则性翻滚，实现对放置其中零件的抛光效果。可广泛应用于多种形状零件，适应性好，可大大提高加工效率。

Description

适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置及方法

技术领域

本发明涉及磁力研磨技术领域，尤其涉及一种适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置及方法。

背景技术

超精密加工技术是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一，现已成为机械制造业中最重要的一部分。作为机械设备最主要的原件之一，球轴承的精密程度直接决定着机械设备的性能，尤其是在高精度、高速领域。而球轴承所采用的滚珠(轴承球)的质量又决定了球轴承的精密程度。因此，由于高速、高精度领域对于球体精度日益苛刻的要求，精密球体的超精密研磨加工受到了越来越高的重视。而精密球体加工技术作为球体精密加工的最有效技术手段之一，在近年来也引起了超精密加工研究领域的广泛关注与重视。目前，国际上工业技术发达的国家超精密加工研究与应用水平远远超过我国，我国现在虽然有数量庞大的精密加工企业，但是多数工厂只能完成简单的研磨加工及少量的单面抛光加工，并且还存在加工效率低下、工件表面质量差等问题，因此，研制出具有自主知识产权的精密球体加工装置有重大的意义。

磁力研磨法具有仿形柔性、自锐性、自适应、研磨精度高等优点，且磁力研磨本身属于一种微量切削加工方式，在实现降低工件表面粗糙度提高表面质量的同时，保证了工件加工区域的形状精度。

但是，现有的磁力研磨装置仅适用于非球面与规则实体表面的磁力研磨，无法对球面及不规则实体表面进行磁力研磨。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置及方法。可对球体及不规则实体表面进行去毛刺、抛光，降低表面粗糙度等光整加工。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置，包括驱动装置与磁力研磨滚筒，驱动装置与磁力研磨滚筒相连；磁力研磨滚筒内设置磁极，形成磁场，磁性研磨料与待加工零件放置在磁力研磨滚筒内；驱动装置带动磁力研磨滚筒旋转，磁性研磨料在磁力与离心力的作用下运动，实现对待加工零件的加工。

所述驱动装置为伺服电机，伺服电机通过联轴器与磁力研磨滚筒底端传动轴相连，磁力研磨滚筒的另一端安装在轴承座上。

所述磁力研磨滚筒包括传动轴、滚筒、套筒座、磁极、套筒、端盖与连接轴；所述传动轴固接在滚筒底面的一端，套筒座固接在滚筒内部，磁极固接在套筒座内，套筒罩在磁极外部，套筒固定在套筒座上；连接轴固接在端盖外部，端盖与滚筒以卡扣方式连接。

所述滚筒内壁沿轴向设有多条凸筋，凸筋的截面顶角为圆角的三角形。

所述磁极为圆柱形径向充磁磁极。

适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置及方法的使用方法，具体包括如下步骤：

1)磁性研磨料由磁性磨料、研磨液和小磁针组成，将磁性磨料与小磁针按1：1比例混合，将研磨料充入滚筒内，使其占到容积的70％～80％，同时放入待加工零件，将端盖盖到滚筒上，由卡扣方式固定、封闭；

2)滚筒外部连接有传动轴，通过联轴器将伺服电机的输出轴和传动轴连接；

3)启动伺服电机，伺服电机高速旋转产生离心力；调整伺服电机转速，利用磁力和旋转离心力的二力混合作用原理，当研磨料的离心力接近或等于中心磁力时，获得最佳转速，此时研磨料在滚筒中做无规则翻滚，对放置其中的零件表面有切削、划擦作用，同时凸筋在旋转过程中起举升研磨料的作用，增加了研磨料的翻滚性，从而可实现对不规则实体表面光整加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明包括驱动装置与磁力研磨滚筒，驱动装置与磁力研磨滚筒相连；磁力研磨滚筒内设置磁极，形成磁场，磁性研磨料与待加工零件放置在磁力研磨滚筒内；伺服电机带动磁力研磨滚筒旋转，磁性研磨料会受到离心力作用，会使其紧贴在滚筒壁上；同时滚筒中间有套筒，其内部置有圆柱径向磁极，会对磁性研磨料有向中心吸引的磁力作用。二者作用力相反，磁力作用大小固定，离心力可随滚筒转速的提高而变大。当转速至滚筒中研磨料的离心力接近或等于中心磁力，此时研磨料在滚筒中做无规则翻滚、移动，同时滚筒内壁沿轴向有三条凸筋，在旋转过程中起举升研磨料的作用，进一步提升研磨料的流动性，增加了研磨料的翻滚性。会对放置其中的零件表面有切削、划擦作用，可实现抛光作用。

本发明通过模仿滚筒洗衣机的原理，制作出滚筒磁力研磨装置，由伺服电机驱动旋转，使用联轴器传动可减少机械传动系统的振动、降低冲击剑风载荷，还具有一定的缓冲减震性能。以往球面的抛光通常采用特制的模具，在含有磨料的抛光液中，紧压在加工表面上，作高速旋转运动。工序复杂不易操作。本发明装置简易，操作简单，利用磁性研磨料在容器中、高流动性、无规则性翻滚，实现抛光效果。可广泛应用于多种形状零件，适应性好，可大大提高加工效率。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图；

图2是本发明结构示意主视图；

图3是本发明磁力研磨滚筒内部结构示意图；

图4是本发明磁力研磨滚筒立体结构示意图。

图中：1-伺服电机 2-联轴器 3-磁力研磨滚筒 4-轴承座 5-输出轴 6-传动轴 7-滚筒 8-端盖 9-连接轴 10-套筒座 11-磁极 12-凸筋 13-套筒

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、图2所示，适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置，包括伺服电机1、联轴器2、磁力研磨滚筒3与轴承座4。

如图3、图4所示，磁力研磨滚筒3包括传动轴6、滚筒7、套筒座10、磁极11、套筒13、端盖8与连接轴9。滚筒7内壁沿轴向设有3条凸筋12，凸筋12的截面顶角为圆角的三角形。凸筋12起举升磨料的作用，增加了研磨料的翻滚性。磁极11为圆柱形径向充磁磁极。

传动轴6固接在滚筒7底面封口的一端，套筒座10固接在滚筒7内部，位于滚筒7的中心处，磁极11固接在套筒座10内，套筒13罩在磁极11外部，套筒13对磁极11起到保护作用。

套筒13固定在套筒座10上。连接轴9固接在端盖8外部，端盖8与滚筒7开口端为卡扣卡扣式连接，研磨粒子及工件可从滚筒7开口端放入滚筒7。

如图1、图2所示，伺服电机1的输出轴5与联轴器2相连，联轴器2与磁力研磨滚筒3的传动轴6相连，磁力研磨滚筒3的连接轴9安装在轴承上，轴承安装在轴承座4上。伺服电机1带动磁力研磨滚筒3旋转。

适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置及方法的使用方法，具体包括如下步骤：

1)主要是加入磁性研磨料和加工工件，其中磁性研磨料由磁性磨料、一定量研磨液和小磁针组成。将磁性磨料与小磁针按1:1比例混合，充入滚筒7内，使其占到容积的70％～80％，同时放入待加工零件。

套筒13内部置有圆柱径向磁极11，滚筒7底面外端中心连接有传动轴6，用于连接联轴器2传动。滚筒7底端封闭，另一端为开口状，由端盖8卡扣式封闭，研磨粒子及工件可从开口端放入滚筒7。加入研磨料和加工工件后，将滚筒7端盖8盖上，由卡扣方式固定、封闭。

2)滚筒7外部连接有传动轴6，用联轴器2将伺服电机1和磁力研磨滚筒3连接起来一同旋转，可实现动力传递。

3)启动伺服电机1，由于滚筒7在旋转，研磨料会受到离心力作用，会使其紧贴在滚筒壁上；同时滚筒7中间有套筒13，其内部置有圆柱径向磁极11，会对磁性研磨料有向中心吸引的磁力作用。二者作用力相反，磁力作用大小固定，离心力可随滚筒转速的提高而变大。当转速至滚筒中研磨料的离心力接近或等于中心磁力，此时磁性研磨料在滚筒7中做无规则翻滚、移动，同时滚筒内壁沿轴向有三条凸筋12，在旋转过程中起举升研磨料的作用，增加了研磨料的翻滚性，进一步提升研磨料的流动性。会对放置其中的零件表面有切削、划擦作用，可实现抛光作用。

本发明利用磁力及旋转离心力二力混合作用下磁性研磨料和工件在滚筒中做无规则运动，磁性研磨料的无规则翻滚会对工件表面有摩擦、切削作用，能够有效去除球形或其他不规则实体零件的表面毛刺、划痕等加工缺陷，降低表面粗糙度，改善表面形貌。本发明在传统精密研磨工艺下进行创新性突破，可对以往传统研磨工艺无法加工的球形及其他不规则实体零件表面研磨抛光，无需考虑工件装夹固定及磨具、模具制作问题，无需搭载加工装置，适用范围广泛。装置简易，操作简单，加工效果好、适应性强，可有效节约人力成本，具有很好的发展前景。

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.适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置，其特征在于：包括驱动装置与磁力研磨滚筒，驱动装置与磁力研磨滚筒相连；磁力研磨滚筒内设置磁极，形成磁场，磁性研磨料与待加工零件放置在磁力研磨滚筒内；驱动装置带动磁力研磨滚筒旋转，磁性研磨料在磁力与离心力的作用下运动，实现对待加工零件的加工。

2.根据权利要求1所述的适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置，其特征在于，所述驱动装置为伺服电机，伺服电机通过联轴器与磁力研磨滚筒一端相连，磁力研磨滚筒的另一端安装在轴承座上。

3.根据权利要求1所述的适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置，其特征在于，所述磁力研磨滚筒包括传动轴、滚筒、套筒座、磁极、套筒、端盖与连接轴；所述传动轴固接在滚筒底面的一端，套筒座固接在滚筒内部，磁极固接在套筒座内，套筒罩在磁极外部，套筒固定在套筒座上；连接轴固接在端盖外部，端盖与滚筒以卡扣方式连接。

4.根据权利要求3所述的适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置，其特征在于，所述滚筒内壁沿轴向设有多条凸筋，凸筋的截面为三角形。

5.根据权利要求3所述的适用于球面及不规则实体表面的磁力研磨装置，其特征在于，所述磁极为圆柱形径向充磁磁极。

6.一种权利要求1或2或3或4或5所述装置的使用方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)磁性研磨料由磁性磨料、研磨液和小磁针组成，将磁性磨料与小磁针按1：1比例混合，将研磨料充入滚筒内，使其占到容积的70％～80％，同时放入待加工零件，将端盖盖到滚筒上，由卡扣方式固定、封闭；

2)滚筒外部连接有传动轴，通过联轴器将伺服电机的输出轴和传动轴连接；

3)启动伺服电机，伺服电机高速旋转产生离心力；调整伺服电机转速，利用磁力和旋转离心力的二力混合作用原理，当研磨料的离心力接近或等于中心磁力时，获得最佳转速，此时研磨料在滚筒中做无规则翻滚，对放置其中的零件表面有切削、划擦作用，同时凸筋在旋转过程中起举升研磨料的作用，增加了研磨料的翻滚性，从而可实现对不规则实体表面光整加工。

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