CN111469067A - 基于皮带传动的研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于皮带传动的研磨装置，包括机架、第一支架、第二支架、皮带传动装置、研磨装置、除料装置、加料仓、和回收仓，所述第一支架和第二支架均固定在机架上，回收仓设置在机架内部，研磨装置安装在机架上表面且回收仓设置在研磨装置的正下方；所述皮带传动装置固定在第二支架上，第二支架设置在研磨装置一侧的机架表面上；所述除料装置和加料仓均固定在第一支架上，除料装置设置在研磨装置的正上方，加料仓的出料口针对研磨装置；本发明通过将液态金属和磨粒均匀混合，设计出所需的研磨垫形状的磨具，将液态金属与磨粒的混合物注入到磨具中，通过冷却模块使液态金属慢慢的凝固成固体，实现研磨盘的制作。

Description

基于皮带传动的研磨装置

技术领域

本发明涉及液态金属抛光领域，更具体的说，尤其涉及一种基于皮带传动的研磨装置。

背景技术

研磨是利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工(如切削加工)。研磨盘磨料颗粒压入到研磨盘表面，用露出的磨粒尖端对工件表面进行刻划，实现微切削加工。当磨料颗粒尖锐部分磨秃了之后，需要更换新的研磨片，被替换的研磨片直接废弃处理，浪费材料，不利于材料回收与利用。现有研磨片在研磨工件时会与工件表面摩擦，产生大量的热，大量的热容易导致工件表面软化与变形，破坏工件结构，会产生许多废弃件。

现有研磨片的制作一般采用磨料、填料和胶液作为混合液，经过烧制或者压制制成研磨片。加工环境差，加工温度高，加工设备要求高，研磨盘的生长制作时间长，导致制作出来的研磨盘精度差，偏差较高。

液态金属通常是指是一种低熔点合金材料。液态金属强度很高，其强度为不锈钢的3倍，铝、镁合金的10倍以上，钛合金的1.5倍以上。液态金属有很强的硬度，使得液态金属在耐磨或抗划痕的领域能够得到广泛的应用。液态金属通常是指在常温下呈液态的合金功能材料，如熔点在30℃以下的金属及其合金材料，也包括在40℃～300℃工作温区内呈液态的低熔点合金材料。液态金属研磨盘指使用液态金属制作的研磨盘，由液态金属制成的研磨盘熔点低，研磨盘上磨料颗粒磨秃后，可融化研磨盘回收液态金属再制成新的研磨盘。

现有的以液态金属作为研抛材料基本上是将液态金属作为液态存在，夹杂磨粒颗粒，再施加定向电磁场来促进抛光过程，这样很大程度上相当于单纯的磨粒流抛光，仅仅增加了金属离子在电场作用下的无序运动，促进磨粒翻滚，从而起到提升研抛效果。液态金属在这样的情况下很容易造成浪费，而且制成的研磨盘抛光效率不高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有研磨盘制作过程中加工工艺复杂、不可回收以及精度差的问题，提出了一种基于皮带传动的研磨装置，改液态金属研磨装置制作研磨盘的工艺简单，不会对材料产生浪费，磨损的研磨盘也可以回收再次使用，制作出的研磨盘精度更高。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于皮带传动的研磨装置，包括机架、第一支架、第二支架、皮带传动装置、研磨装置、除料装置、加料仓、和回收仓，所述第一支架和第二支架均固定在机架上，回收仓设置在机架内部，研磨装置安装在机架上表面且回收仓设置在研磨装置的正下方；所述皮带传动装置固定在第二支架上，第二支架设置在研磨装置一侧的机架表面上；所述除料装置和加料仓均固定在第一支架上，除料装置设置在研磨装置的正上方，加料仓的出料口针对研磨装置；

所述皮带传动装置包括传动电机、主动轴、主动轮、从动轮、从动轴和同步带，所述传动电机竖直安装在第二支架上，传动电机的电机头连接主动轴的上端，主动轴的下端通过轴承安装在机架上；所述主动轮固定套装在主动轴上；所述研磨装置的底部与从动轴的上端固定连接，从动轴的下端通过轴承连接在机架上，所述从动轮固定套装在从动轴上，主动轮和从动轮通过同步带连接，传动电机运动时通过主动轴带动主动轮转动，主动轮通过同步带带动从动轮和从动轴组成的整体进行转动，进而带动研磨装置进行转动；

所述研磨装置包括半导体制冷片、移动板、正电极、圆柱外壳、倒圆锥形隔板和圆柱底板，所述圆柱底板固定在竖直设置的圆柱外壳的底部，皮带传动装置的从动轴上端穿过圆柱底板并伸入到圆柱外壳内部，所述从动轴为下端封闭的空心轴，从动轴的下端套装有气浮套，且所述气浮套上设置有充气接口，外置充气泵通过充气管连接气浮套上的充气接口；所述倒圆锥形隔板固定在圆柱外壳上端，倒圆锥形隔板的边缘与圆柱外壳上端边缘固定连接，所述倒圆锥形隔板的最下端设置有通孔，通孔上固定有磨粒滤网，磨粒滤网的边缘与通孔的边缘紧密配合，半导体制冷片均匀布置在所述倒圆锥形隔板的下端面上；所述移动板为水平设置的活塞型圆板，移动板的四周通过O型密封圈与圆柱外壳的内壁密封连接，所述正电极固定在半导体制冷片上方；倒圆锥形隔板和移动板之间的圆柱外壳内部灌装有混有磨粒的液态金属抛光液；外置充气泵工作时往圆柱外壳下端冲入气体，推动移动板和正电极组成的整体向上移动，带动液态金属抛光液向上移动并由倒圆锥形隔板的通孔向上渗出，直至淹没倒圆锥形隔板上的凸起；半导体制冷片制冷后将倒圆锥形隔板中的液态金属抛光液凝固成固态；

所述除料装置包括升降气缸、升降平台、吸液口、气管、储尘桶、驱动电机和风扇，所述吸气口、气管、储尘桶、驱动电机和风扇均设置在升降平台上，所述升降平台设置在研磨装置正上方，升降平台连接在升降气缸的活动端，升降气缸的固定端固定在第一支架上；所述驱动电机设置在储尘桶内部，所述气管的一端连接除尘筒，气管的另一端连接吸液口，驱动电机的输出轴连接风扇，驱动电机运动时带动风扇进行转动，使气管另一端的吸液口产生吸力。

进一步的，所述第一支架上固定的加料仓呈倾斜的倒锥形设计，越朝下开口越小。

进一步的，所述加料仓中盛有混有磨粒的液态金属抛光液，液态金属抛光液中的磨粒比例根据实际需要进行调整。

进一步的，所述加料仓底部设置有加料开关。

进一步的，所述回收仓通过液体循环泵和回收管路连接加料仓，回收仓、加料仓和研磨装置之间形成一个闭合的液态金属磨粒流循环回路。

进一步的，所述半导体制冷片通过电刷进行供电。需要用电刷供电时则在圆柱外壳内部设置与圆柱底板固定连接的电刷固定架，电刷线穿过充气接口和从动轴内部伸入研磨装置并连接电刷。

进一步的，所述吸气口呈阵列方式均布在升降平台底部。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过将液态金属和磨粒均匀混合，设计出所需的研磨垫形状的磨具，将液态金属与磨粒的混合物注入到磨具中，通过冷却模块使液态金属慢慢的凝固成固体，实现研磨盘的制作。由于液态金属低熔点的特性，研抛盘成型较快，且通过自流平技术能实现极高的表面平整度。

2、本发明通过半导体制冷片实现制冷和制热，通过半导体制冷片的制冷及制热作用实现了液态金属研抛盘硬度的调整，使得研抛盘在不同的加工阶段可以通过温度转变成三种形态，分别为固态加工，半固态加工和液态加工。

3、本发明通过半固态和液态研抛盘对工件进行加工，由于固态加工时会对工件表面造成凹坑、划痕、凸点等表面缺陷，而在半固态和液态加工时，磨粒可以在一定范围内进行位置的调整，使得单颗粒磨粒上加工压力减小，实现高效高精无损伤加工，去除表面缺陷。

4、本发明利用三自由度驱动装置使得研磨装置在加工工位和自修复工位之间自由切换，研磨盘不需要返厂维修，仅依靠本装置即可实现研磨装置的自由修复，灵活性高。

5、本发明设置有除料装置，驱动电机带动风扇运转，通过吸气口将气缸板上方的灰尘和废料吸走，减少研抛盘在加工过程误差，提高工件表面质量。

6、本发明有自修锐功能，液态金属研抛盘在抛光一段时间后表面磨粒会发生钝化，根据液态金属低熔点的特性，利用半导体制冷片制热使研磨盘表面的液态金属融化成液态，通过在液态金属研抛盘中的电极组提供电场进而生成磁场磁场利用电极带动磁场旋转，由于电刷的存在可实现电极旋转，使液态金属在电磁中收到洛伦磁力产生自转，从而带动液态金属中的磨粒翻滚，露出新刃，延长抛光时间。

7、本发明可以将抛光完成后的液态金属进行回收，通过电磁分离技术得到干净的液态金属，方便下次继续制作液态金属研抛盘，提高了材料利用率，降低了生产成本。

8、本发明利用传动带的方式带动研磨装置旋转，实现液态金属抛光液在周向能够更快速的实现混匀，提高研磨装置的制成效率；同时能够在抛光过程中很大程度上保证整个装置的平稳性，皮带轮传动结构简单，调整方便，降低了设计成本，也能保证加工时的需求。

9、本发明通过升降平台和升降气缸的方式控制除料装置的上下，方便将抛光完成后的液态金属进行回收，然后利用电液分离技术得到纯净的液态金属，方便下次使用，节约资源，降低成本；驱动电机带动风扇运转，通过吸气口将气缸板上方的灰尘和废料吸走，减少研抛盘在加工过程误差，提高工件表面质量。

附图说明

图1是本发明一种基于皮带传动的研磨装置的整体结构示意图。

图2是本发明研磨装置的整体结构示意图。

图中，1-机架、2-第一支架、3-第二支架、4-研磨装置、5-回收仓、6-加料仓、7-传动电机、8-主动轴、9-主动轮、10-从动轮、11-从动轴、12-同步带、13-升降气缸、14-升降平台、15-气管、16-储尘桶、17-风扇、18-半导体制冷片、19-移动板、20-正电极、21-圆柱外壳、22-倒圆锥形隔板、23-圆柱底板、24-气浮套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～2所示，一种基于皮带传动的研磨装置，包括机架1、第一支架2、第二支架3、皮带传动装置、研磨装置4、除料装置、加料仓6、和回收仓5，所述第一支架2和第二支架3均固定在机架1上，回收仓5设置在机架1内部，研磨装置4安装在机架1上表面且回收仓5设置在研磨装置4的正下方；所述皮带传动装置固定在第二支架3上，第二支架3设置在研磨装置4一侧的机架1表面上；所述除料装置和加料仓6均固定在第一支架2上，除料装置设置在研磨装置4的正上方，加料仓6的出料口针对研磨装置4。

所述皮带传动装置包括传动电机7、主动轴8、主动轮9、从动轮10、从动轴11和同步带12，所述传动电机7竖直安装在第二支架3上，传动电机7的电机头连接主动轴8的上端，主动轴8的下端通过轴承安装在机架1上；所述主动轮9固定套装在主动轴8上；所述研磨装置4的底部与从动轴11的上端固定连接，从动轴11的下端通过轴承连接在机架1上，所述从动轮10固定套装在从动轴11上，主动轮9和从动轮10通过同步带12连接，传动电机7运动时通过主动轴8带动主动轮9转动，主动轮9通过同步带12带动从动轮10和从动轴11组成的整体进行转动，进而带动研磨装置4进行转动。

所述研磨装置4包括半导体制冷片18、移动板19、正电极20、圆柱外壳21、倒圆锥形隔板22和圆柱底板23，所述圆柱底板23固定在竖直设置的圆柱外壳21的底部，皮带传动装置的从动轴11上端穿过圆柱底板23并伸入到圆柱外壳21内部，所述从动轴11为下端封闭的空心轴，从动轴11的下端套装有气浮套24，且所述气浮套24上设置有充气接口，外置充气泵通过充气管连接气浮套24上的充气接口；所述倒圆锥形隔板22固定在圆柱外壳21上端，倒圆锥形隔板22的边缘与圆柱外壳21上端边缘固定连接，所述倒圆锥形隔板22的最下端设置有通孔，通孔上固定有磨粒滤网，磨粒滤网的边缘与通孔的边缘紧密配合，半导体制冷片18均匀布置在所述倒圆锥形隔板22的下端面上；所述移动板19为水平设置的活塞型圆板，移动板19的四周通过O型密封圈与圆柱外壳21的内壁密封连接，所述正电极20固定在半导体制冷片18上方；倒圆锥形隔板22和移动板19之间的圆柱外壳21内部灌装有混有磨粒的液态金属抛光液；外置充气泵工作时往圆柱外壳21下端冲入气体，推动移动板19和正电极20组成的整体向上移动，带动液态金属抛光液向上移动并由倒圆锥形隔板22的通孔向上渗出，直至淹没倒圆锥形隔板22上的凸起；半导体制冷片18制冷后将倒圆锥形隔板22中的液态金属抛光液凝固成固态。

所述除料装置包括升降气缸13、升降平台14、吸液口、气管15、储尘桶16、驱动电机和风扇17，所述吸气口、气管15、储尘桶16、驱动电机和风扇17均设置在升降平台14上，所述升降平台14设置在研磨装置4正上方，升降平台14连接在升降气缸13的活动端，升降气缸13的固定端固定在第一支架2上；所述驱动电机设置在储尘桶16内部，所述气管15的一端连接除尘筒，气管15的另一端连接吸液口，驱动电机的输出轴连接风扇17，驱动电机运动时带动风扇17进行转动，使气管15另一端的吸液口产生吸力。

所述第一支架2上固定的加料仓6呈倾斜的倒锥形设计，越朝下开口越小。

所述加料仓6中盛有混有磨粒的液态金属抛光液，液态金属抛光液中的磨粒比例根据实际需要进行调整。

所述加料仓6底部设置有加料开关。

所述回收仓5通过液体循环泵和回收管路连接加料仓6，回收仓5、加料仓6和研磨装置之间形成一个闭合的液态金属磨粒流循环回路。

所述半导体制冷片18通过电刷进行供电。需要用电刷供电时则在圆柱外壳21内部设置与圆柱底板23固定连接的电刷固定架，电刷线穿过充气接口和从动轴11内部伸入研磨装置并连接电刷。

所述吸气口呈阵列方式均布在升降平台14底部。吸气孔的作用一方面是吸尘，另一方面也可以吸取多余的液态金属抛光液，方便吸取液态金属抛光液以降低研磨装置生成研磨片的高度。

具体工作时，先从加料仓6加料进研磨装置中，混有磨粒的液态金属抛光液经过倒圆锥形隔板22进入圆柱外壳22中并在倒圆锥形隔板和圆柱外壳22之间的空间内贮存；当外置充气泵冲入气体推动移动板19和正电极20组成的整体向上移动，带动液态金属抛光液向上移动并由倒圆锥形隔板22的通孔向上渗出，直至淹没倒圆锥形隔板22上的凸起；半导体制冷片18制冷后将倒圆锥形隔板22中的液态金属抛光液凝固成固态；完成整个制盘过程。整个过程中正电极处于启动状态，正电极启动时产生电场，同时整个研磨装置4在皮带传动机构的作用下进行自传，促进液态金属抛光液内的金属粒子无序运动，进而更加猛烈的撞击磨粒，获得更好的额混合效果。

当研磨盘需要修复时，只需要使半导体制冷片改为制热状态，融化上方的液态金属抛光液，再重新制冷后凝固即可。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于皮带传动的研磨装置，其特征在于：包括机架(1)、第一支架(2)、第二支架(3)、皮带传动装置、研磨装置(4)、除料装置、加料仓(6)、和回收仓(5)，所述第一支架(2)和第二支架(3)均固定在机架(1)上，回收仓(5)设置在机架(1)内部，研磨装置(4)安装在机架(1)上表面且回收仓(5)设置在研磨装置(4)的正下方；所述皮带传动装置固定在第二支架(3)上，第二支架(3)设置在研磨装置(4)一侧的机架(1)表面上；所述除料装置和加料仓(6)均固定在第一支架(2)上，除料装置设置在研磨装置(4)的正上方，加料仓(6)的出料口针对研磨装置(4)；

所述皮带传动装置包括传动电机(7)、主动轴(8)、主动轮(9)、从动轮(10)、从动轴(11)和同步带(12)，所述传动电机(7)竖直安装在第二支架(3)上，传动电机(7)的电机头连接主动轴(8)的上端，主动轴(8)的下端通过轴承安装在机架(1)上；所述主动轮(9)固定套装在主动轴(8)上；所述研磨装置(4)的底部与从动轴(11)的上端固定连接，从动轴(11)的下端通过轴承连接在机架(1)上，所述从动轮(10)固定套装在从动轴(11)上，主动轮(9)和从动轮(10)通过同步带(12)连接，传动电机(7)运动时通过主动轴(8)带动主动轮(9)转动，主动轮(9)通过同步带(12)带动从动轮(10)和从动轴(11)组成的整体进行转动，进而带动研磨装置(4)进行转动；

所述研磨装置(4)包括半导体制冷片(18)、移动板(19)、正电极(20)、圆柱外壳(21)、倒圆锥形隔板(22)和圆柱底板(23)，所述圆柱底板(23)固定在竖直设置的圆柱外壳(21)的底部，皮带传动装置的从动轴(11)上端穿过圆柱底板(23)并伸入到圆柱外壳(21)内部，所述从动轴(11)为下端封闭的空心轴，从动轴(11)的下端套装有气浮套(24)，且所述气浮套(24)上设置有充气接口，外置充气泵通过充气管连接气浮套(24)上的充气接口；所述倒圆锥形隔板(22)固定在圆柱外壳(21)上端，倒圆锥形隔板(22)的边缘与圆柱外壳(21)上端边缘固定连接，所述倒圆锥形隔板(22)的最下端设置有通孔，通孔上固定有磨粒滤网，磨粒滤网的边缘与通孔的边缘紧密配合，半导体制冷片(18)均匀布置在所述倒圆锥形隔板(22)的下端面上；所述移动板(19)为水平设置的活塞型圆板，移动板(19)的四周通过O型密封圈与圆柱外壳(21)的内壁密封连接，所述正电极(20)固定在半导体制冷片(18)上方；倒圆锥形隔板(22)和移动板(19)之间的圆柱外壳(21)内部灌装有混有磨粒的液态金属抛光液；外置充气泵工作时往圆柱外壳(21)下端冲入气体，推动移动板(19)和正电极(20)组成的整体向上移动，带动液态金属抛光液向上移动并由倒圆锥形隔板(22)的通孔向上渗出，直至淹没倒圆锥形隔板(22)上的凸起；半导体制冷片(18)制冷后将倒圆锥形隔板(22)中的液态金属抛光液凝固成固态；

所述除料装置包括升降气缸(13)、升降平台(14)、吸液口、气管(15)、储尘桶(16)、驱动电机和风扇(17)，所述吸气口、气管(15)、储尘桶(16)、驱动电机和风扇(17)均设置在升降平台(14)上，所述升降平台(14)设置在研磨装置(4)正上方，升降平台(14)连接在升降气缸(13)的活动端，升降气缸(13)的固定端固定在第一支架(2)上；所述驱动电机设置在储尘桶(16)内部，所述气管(15)的一端连接除尘筒，气管(15)的另一端连接吸液口，驱动电机的输出轴连接风扇(17)，驱动电机运动时带动风扇(17)进行转动，使气管(15)另一端的吸液口产生吸力。

2.根据权利要求1所述的基于皮带传动的研磨装置，其特征在于：所述第一支架(2)上固定的加料仓(6)呈倾斜的倒锥形设计，越朝下开口越小。

3.根据权利要求2所述的基于皮带传动的研磨装置，其特征在于：所述加料仓(6)中盛有混有磨粒的液态金属抛光液，液态金属抛光液中的磨粒比例根据实际需要进行调整。

4.根据权利要求3所述的基于皮带传动的研磨装置，其特征在于：所述加料仓(6)底部设置有加料开关。

5.根据权利要求4所述的基于皮带传动的研磨装置，其特征在于：所述回收仓(5)通过液体循环泵和回收管路连接加料仓(6)，回收仓(5)、加料仓(6)和研磨装置之间形成一个闭合的液态金属磨粒流循环回路。

6.根据权利要求5所述的基于皮带传动的研磨装置，其特征在于：所述半导体制冷片(18)通过电刷进行供电。需要用电刷供电时则在圆柱外壳(21)内部设置与圆柱底板(23)固定连接的电刷固定架，电刷线穿过充气接口和从动轴(11)内部伸入研磨装置并连接电刷。

7.根据权利要求6所述的基于皮带传动的研磨装置，其特征在于：所述吸气口呈阵列方式均布在升降平台(14)底部。

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