CN111843632A - 一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置及方法，包括支架、装卡机构、研磨机构、容纳槽、磁针，支架上设有装卡机构、研磨机构，磁针设置在工件内；装卡机构用于装卡工件，并驱动工件旋转；研磨机构中，回转电机、直线电机固定在托板上，导轨固定在支架两侧，滑轨固定在支架外侧且与导轨相互平行，托板通过滑块与滑轨滑动连接，直线电机带动托板在滑轨方向上做往复运动，直线电机的行程可用限位开关限制；磁极盘与回转电机的主轴连接，磁极盘上连接有若干永磁极；容纳槽用于承载水和研磨液，使工件部分浸入其中。优点是：实现了对管类零件管壁小孔边缘毛刺的研磨去除工作，实现了多工位同步加工，可批量生产。

Description

一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置及方法。

背景技术

在航天管筒类零部件的加工过程中，需要对零件的管壁进行打孔，而打孔工艺本身会在小孔的内侧边缘产生很多毛刺，在零件的实际应用过程中，这些毛刺会严重影响使用的质量和使用寿命，甚至影响工程的安全。因此对工件内表面的孔边缘进行毛刺去除和光整加工尤为重要。目前关于管内壁的光整加工装置有很多，但是这些装置都是应用磁性磨料来达到降低管件内表面的粗糙度的目的，而对于管壁上小孔毛刺的去除，该类型的加工方法几乎是空白。现有的磁力研磨去毛刺装置也都只能去除一些简单的外部毛刺，而对于管筒类零件内表面的孔边毛刺的去除几乎无法完成。因此对于该种零件目前的方法也都是手工打磨来去毛刺，需要大量的人力，且加工效率极低，质量得不到保障。

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用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置及方法，可对管类零件管壁上的孔边缘进行去毛刺作业，提高管类零件质量。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置，包括支架、装卡机构、研磨机构、容纳槽、磁针，支架上设有装卡机构、研磨机构，磁针设置在工件内；

所述的装卡机构用于装卡工件，并驱动工件旋转，方便工件在容纳槽内进行研磨；

所述的研磨机构包括滑轨、托板、回转电机、直线电机、限位开关、导轨、支撑座、磁极盘、永磁极，回转电机、直线电机固定在托板上，两个托板上的直线电机共用一根导轨，导轨两端通过支撑座焊接固定在支架两侧，滑轨固定在支架外侧且与导轨相互平行设置，托板通过滑块与滑轨滑动连接，直线电机带动托板在滑轨方向上做往复运动，直线电机的行程可用限位开关限制；磁极盘与回转电机的主轴连接，磁极盘上连接有若干永磁极，磁极盘上方设置有容纳槽；

容纳槽用于承载水和研磨液，使工件部分浸入水和研磨液。

所述的装卡机构包括三爪卡盘、主轴箱、主轴电机、皮带、皮带轮，主轴箱、三爪卡盘固定在支架两侧，主轴箱带动三爪卡盘转动，主轴箱通过皮带轮、皮带与主轴电机连接，主轴电机驱动主轴箱运转。

所述的主轴箱为四个分别设置在支架两侧，每侧两个，主轴电机与主轴箱一一对应，独立驱动主轴箱，分别驱动四个工位的工件转动。

每个托板固定有两台回转电机和一台直线电机。

所述的限位开关与滑轨滑动连接。

所述的支架中间固定有方钢梁，方钢梁与导轨相互平行设置，托板通过万向球与方钢梁活动连接。

所述的磁极盘通过键连接在回转电机的主轴上，且回转电机的主轴周向通过螺钉与磁极盘固定连接。

所述的永磁极为钕铁硼永磁极，并按照大小、极性交错布置。

所述的容纳槽两端与三爪卡盘外轮廓相匹配，两侧部分高于中间部分。

一种用于管类零件孔边毛刺去除的方法，包括以下步骤：

1)将工件装卡在三爪卡盘上，磁针放置于工件内，向容纳槽内倒入水和研磨液形成混合液，使液面没过工件内壁2～3mm，使研磨过程中打磨下来的碎屑能直接流入到混合液；

2)回转电机带动磁极盘旋转，磁极盘上的永磁极之间产生闭合磁回路，磁回路穿过加工区域，位于磁回路中的磁针沿磁感线方向分布，磁极盘旋转时，磁针也会根据旋转磁场进行翻转，同时对工件产生研磨压力；

3)根据工件长度调整限位开关的位置，直线电机带动托板、回转电机和磁极盘沿着滑轨方向做往复运动，实现在加工过程中的轴向运动进给；

4)主轴电机通过皮带和皮带轮带动工件旋转，从而实现装置对加工工件的周向进给运动；

5)研磨结束后，断开电源，取下工件，并将磁针和水倒出，将工件进行清洗，完成研磨加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置结构合理，实现了对管类零件管壁小孔边缘毛刺的研磨去除工作，同时能够实现多工位同步加工，适合批量生产。

工件可以装卡在卡盘上，因此解决了传统磁力研磨机对于管类零件不能装卡和周向进给的问题。

设置容纳槽，解决了对于管类工件的加工过程中无法加入研磨液、磁场强度不足以去除毛刺的问题；也解决了磁针外漏的问题，更符合工件本身的结构特点；解决加工工程中磁性磨料的钝化、不更新和飞溅等问题。工件加工区域始终浸在混合液中，切下来的切屑会第一时间被带走，保证了孔边的光洁度。

本装置采用了四个工作组可同时往复进给，即实现了管类工件周向、轴向双进给运动，同时四个工位也极大地提高了加工效率。

交错排列的永磁极也可以产生不同梯度的磁场，利于磁针的翻滚更新，增大研磨压力，提高去毛刺效率。磁针均在容纳槽内部，同时相比于单一旋转磁极带动的磨料，磁针在加工区域内的运动要自由的多。参与加工的磁针随时都在更新、翻滚，避免磁针“越磨越少”的情况发生，保证效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的工作状态示意图。

图3是本发明的主视图。

图4是本发明的侧剖视图。

图5是工件和容纳槽相对位置的剖视图。

图6是容纳槽的结构示意图。

图7是磁极在磁极盘上的分布图。

图中：1-支架、2-滑轨、3-滑块、4-托板、5-回转电机、6-直线电机、7-限位开关、8-导轨、9-支撑座、10-磁极盘、11-永磁极、12-万向球、13-三爪卡盘、14-主轴箱、15-主轴电机、16-皮带、17-皮带轮、18-工件、19-容纳槽、20-螺钉、21-磁针22-方钢梁。

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4，一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置，包括支架1、装卡机构、研磨机构、容纳槽19、磁针21，支架1上设有装卡机构、研磨机构，磁针21设置在工件18内。装卡机构用于装卡工件18，并驱动工件18旋转，方便工件18在容纳槽19内进行研磨。

研磨机构包括滑轨2、托板4、回转电机5、直线电机6、限位开关7、导轨8、支撑座9、磁极盘10、永磁极11，回转电机5、直线电机6固定在托板4上，两个托板4上的直线电机6共用一根导轨8，导轨8两端通过支撑座9焊接固定在支架1两侧，滑轨2固定在支架1外侧且与导轨8相互平行设置，托板4通过滑块3与滑轨2滑动连接，直线电机6带动托板4在滑轨2方向上做往复运动，直线电机6的行程可用限位开关7限制；磁极盘10与回转电机5的主轴连接，磁极盘10上连接有若干永磁极11，磁极盘10上方设置有容纳槽19；容纳槽19用于承载水和研磨液，使工件18部分浸入水和研磨液。限位开关7与滑轨2滑动连接，方便调整直线电机6的行程。

装卡机构包括三爪卡盘13、主轴箱14、主轴电机15、皮带16、皮带轮17，主轴箱14、三爪卡盘13固定在支架1两侧，主轴箱14带动三爪卡盘13转动，主轴箱14通过皮带轮17、皮带16与主轴电机15连接，主轴电机15驱动主轴箱14运转。主轴箱14为四个分别设置在支架1两侧，每侧两个，主轴电机15与主轴箱14一一对应，独立驱动主轴箱14，分别驱动四个工位的工件18转动。使用时根据工件18数量调整主轴电机15的工作数量。每个托板4固定有两台回转电机5和一台直线电机6，可同时为两个工位进行研磨作业。

见图4，支架1中间固定有方钢梁22，方钢梁22与导轨8相互平行设置，托板4通过万向球12与方钢梁22活动连接。与轨道连接方式相比，采用万向球12可减少安装误差。

磁极盘10通过键连接在回转电机5的主轴上，且回转电机5的主轴周向通过螺钉20与磁极盘10固定连接，限制磁极盘10的周向位移。

见图7，永磁极11为钕铁硼永磁极11，并按照大小、极性交错布置，可产生交错的磁回路和不同的磁场梯度，利于加工区域内磁针21的翻滚更新。如图7所示，磁极盘10圆周的边缘四周为四个永磁极11，极性交错布置，且上下两个永磁极11较左右两个磁极大，磁极盘10圆周内侧均布四个永磁极11，与边缘四周的永磁极11交错布置，且左斜上、右斜下的永磁极11较其余两个永磁极11大，相对设置的两个永磁极11极性相反。

见图2、图4-图6，容纳槽19两端与三爪卡盘13外轮廓相匹配，两侧部分高于中间部分，可盛装水和研磨液的混合液，保证加工区域内的磁场强度的同时，使混合液没过工件18管壁而又不会外流，磁针21在工件18内侧通过旋转磁场实现对管壁内侧小孔边缘毛刺的磨削加工。磁针21受到的磁场力垂直工件18内表面向下，同时研磨压力有磁针21的重力作为补充，旋转磁场又有一定的梯度，在加工过程中磁针21会翻滚、跳跃，而跳跃下来对孔边缘产生的冲击力去除毛刺。参与加工的磁针21随时都在更新、翻滚，同时不存在磁针21“越磨越少”的情况，保证效率。工件18加工区域始终浸在混合液中。切下来的切屑会第一时间被带走，保证孔边的光洁度。

见图1-图7，一种用于管类零件孔边毛刺去除的方法，包括以下步骤：

1)将工件18装卡在三爪卡盘13上，磁针21放置于工件18内，向容纳槽19内倒入水和研磨液形成混合液，使液面没过工件18内壁2～3mm，使研磨过程中打磨下来的碎屑能直接流入到混合液；

2)回转电机5带动磁极盘10旋转，磁极盘10上的永磁极11之间产生闭合磁回路，磁回路穿过加工区域，位于磁回路中的磁针21沿磁感线方向分布，磁极盘10旋转时，磁针21也会根据旋转磁场进行翻转，同时对工件18产生研磨压力；

3)根据工件18长度调整限位开关7的位置，直线电机6带动托板4、回转电机5和磁极盘10沿着滑轨2方向做往复运动，实现在加工过程中的轴向运动进给；

4)主轴电机15通过皮带16和皮带轮17带动工件18旋转，从而实现装置对加工工件18的周向进给运动；

5)研磨结束后，断开电源，取下工件18，并将磁针21和水倒出，将工件18进行清洗，完成研磨加工。

Claims (10)

1.一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置，其特征在于，包括支架、装卡机构、研磨机构、容纳槽、磁针，支架上设有装卡机构、研磨机构，磁针设置在工件内；

所述的装卡机构用于装卡工件，并驱动工件旋转，方便工件在容纳槽内进行研磨；

所述的研磨机构包括滑轨、托板、回转电机、直线电机、限位开关、导轨、支撑座、磁极盘、永磁极，回转电机、直线电机固定在托板上，两个托板上的直线电机共用一根导轨，导轨两端通过支撑座焊接固定在支架两侧，滑轨固定在支架外侧且与导轨相互平行设置，托板通过滑块与滑轨滑动连接，直线电机带动托板在滑轨方向上做往复运动，直线电机的行程可用限位开关限制；磁极盘与回转电机的主轴连接，磁极盘上连接有若干永磁极，磁极盘上方设置有容纳槽；

容纳槽用于承载水和研磨液，使工件部分浸入水和研磨液。

2.根据权利要求1所述的一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置，其特征在于，所述的装卡机构包括三爪卡盘、主轴箱、主轴电机、皮带、皮带轮，主轴箱、三爪卡盘固定在支架两侧，主轴箱带动三爪卡盘转动，主轴箱通过皮带轮、皮带与主轴电机连接，主轴电机驱动主轴箱运转。

3.根据权利要求2所述的一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置，其特征在于，所述的主轴箱为四个分别设置在支架两侧，每侧两个，主轴电机与主轴箱一一对应，独立驱动主轴箱，分别驱动四个工位的工件转动。

4.根据权利要求1所述的一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置，其特征在于，每个托板固定有两台回转电机和一台直线电机。

5.根据权利要求1所述的一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置，其特征在于，所述的限位开关与滑轨滑动连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置，其特征在于，所述的支架中间固定有方钢梁，方钢梁与导轨相互平行设置，托板通过万向球与方钢梁活动连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置，其特征在于，所述的磁极盘通过键连接在回转电机的主轴上，且回转电机的主轴周向通过螺钉与磁极盘固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置，其特征在于，所述的永磁极为钕铁硼永磁极，并按照大小、极性交错布置。

9.根据权利要求1所述的一种用于管类零件孔边毛刺去除的磁力研磨装置，其特征在于，所述的容纳槽两端与三爪卡盘外轮廓相匹配，两侧部分高于中间部分。

10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的装置实现的用于管类零件孔边毛刺去除的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将工件装卡在三爪卡盘上，磁针放置于工件内，向容纳槽内倒入水和研磨液形成混合液，使液面没过工件内壁2～3mm，使研磨过程中打磨下来的碎屑能直接流入到混合液；

2)回转电机带动磁极盘旋转，磁极盘上的永磁极之间产生闭合磁回路，磁回路穿过加工区域，位于磁回路中的磁针沿磁感线方向分布，磁极盘旋转时，磁针也会根据旋转磁场进行翻转，同时对工件产生研磨压力；

3)根据工件长度调整限位开关的位置，直线电机带动托板、回转电机和磁极盘沿着滑轨方向做往复运动，实现在加工过程中的轴向运动进给；

4)主轴电机通过皮带和皮带轮带动工件旋转，从而实现装置对加工工件的周向进给运动；

5)研磨结束后，断开电源，取下工件，并将磁针和水倒出，将工件进行清洗，完成研磨加工。

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