CN111906679A - 超高速旋转筒式永磁抛光装置 - Google Patents

超高速旋转筒式永磁抛光装置 Download PDF

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CN111906679A CN202010938126.9A CN202010938126A CN111906679A CN 111906679 A CN111906679 A CN 111906679A CN 202010938126 A CN202010938126 A CN 202010938126A CN 111906679 A CN111906679 A CN 111906679A
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于克强
张绍恒
徐宗贵
马学东
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Abstract

本发明属于磁研磨抛光技术领域，尤其是涉及一种超高速旋转筒式永磁抛光装置，其特征在于包括壳体，设置在此壳体内的特斯拉涡轮机，通过固定架设置在壳体上部的容器，与特斯拉涡轮机的输出轴相连接的非磁性圆筒，通过磁性金属板固定在非磁性圆筒底部的一组永磁铁Ⅰ，通过导磁性金属片固定在非磁性圆筒周边的一组永磁铁Ⅱ，容器设置在所述的非磁性圆筒内部。本发明采用永磁铁排布的抛光研磨加工，将静止的容器内的磁性钢针磁化，随着圆筒被特斯拉涡轮机带动超高速旋转，利用产生的旋转磁场带动钢针对工件表面进行抛光；特斯拉涡轮机，可以超越使用电动机的速度上限，达到上万转每分钟；转速越高，筒式永磁抛光装置的抛光效率越高。

Description

超高速旋转筒式永磁抛光装置
技术领域
本发明属于磁研磨抛光技术领域，尤其是涉及一种超高速旋转筒式永磁抛光装置。
背景技术
机械零件在加工制造过程中不可避免地产生毛刺，划痕等表面质量问题。传统的机械加工方式如车削、铣削，砂轮磨削，人工去毛刺等，很难实现对微小复杂零件表面的加工，即便能加工，也有效率低、成本高、对工人技术要求较高等缺点。筒式永磁抛光装置则具有传统机械加工工艺所不具有的优点，它能够高质高效地实现对微小复杂零件表面的光整加工。
一种比较新的筒式永磁抛光装置比如公告案号CN201120584Y，名称为“磁石回转式抛光机”，其原理是由电机的传动轴驱动转盘，转盘上安装有永久磁石与可导磁的转盘构成若干个磁回路。该抛光机设置有可自由取出的活动料桶；可实现转盘机构运动的启动、停止、变速、定时和正反转的电气控制系统；可围绕料桶旋转的磁石转盘；电机带动安放有永久磁石的转盘转动，可用于小五金或首饰的磁研磨精密抛光。这一方法能够取得不错的抛光效果，但由于磁石分布尤其容器四周的磁极分布不尽完美，无法形成完整密集的闭合磁力线回路，影响了抛光效果和效率。另外，转速与抛光效率成正比，普通电动机的拖动转速上限是3000转/分钟，若采用超高速电动机则效率不高、成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作方便、成本低、无污染、结构简单、制造成本低、使用寿命长、运行可靠、控制灵活、加工效率高的超高速旋转筒式永磁抛光装置，能够高效、高质量地完成各种金属和硬质塑料等非金属的工件表面尤其是微小复杂的零件表面进行快速去除毛刺、抛光研磨。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
本发明的超高速旋转筒式永磁抛光装置，其特征在于包括壳体，设置在此壳体内的特斯拉涡轮机，通过固定架设置在所述壳体上部的容器，与所述的特斯拉涡轮机的输出轴相连接的非磁性圆筒，通过磁性金属板固定在所述非磁性圆筒底部的一组永磁铁Ⅰ，通过导磁性金属片固定在所述非磁性圆筒周边的一组永磁铁Ⅱ，
所述的容器设置在所述的非磁性圆筒内部，所述的一组永磁铁Ⅰ与所述的容器底部相对，所述的一组永磁铁Ⅱ与所述的容器侧面外围相对。
所述的一组永磁铁Ⅰ为8个磁极，所述的一组永磁铁Ⅰ的排布方式为：8个永磁铁Ⅰ按正方形均匀排布，所述的8个永磁铁Ⅰ中4个S极磁极、4个N极磁极，所述的4个S极磁极相邻，所述的4个N极磁极相邻，位于所述正方形4个角上分别为2个S极磁极和2个N极磁极，每两个永磁铁Ⅰ的中心距为39mm-41mm。
所述的一组永磁铁Ⅱ为4个磁极，所述的一组永磁铁Ⅱ的排布方式为：4个永磁铁Ⅱ呈圆形均匀排布，1个永磁铁Ⅱ的位置对应于一个所述正方形1个角上的1个永磁铁Ⅰ，每个永磁铁Ⅱ的磁性与相对应的永磁铁Ⅰ的磁性相反。
所述的永磁铁Ⅰ和永磁铁Ⅱ的直径为29mm-31mm。
所述的永磁铁Ⅰ和永磁铁Ⅱ与所述的容器保持4.5mm -5.5mm的间隙。
所述的特斯拉涡轮机以一组平行等距的圆盘通过键与所述的输出轴连接，所述的输出轴两端通过轴承设置在所述壳体的轴承座上。
本发明的优点：
（1）本发明的超高速旋转筒式永磁抛光装置，采用永磁铁排布的抛光研磨加工，磁力线像x射线一样能够穿透非磁性圆筒和容器，将静止的容器内的磁性钢针磁化，随着圆筒被特斯拉涡轮机带动超高速旋转，利用产生的旋转磁场带动钢针对工件表面进行抛光；
（2）本发明的超高速旋转筒式永磁抛光装置，采用永磁铁排布方式，可以最优化地增大容器底部和周边的磁力线分布密度和磁场强度，容器内磁力线分布越密集和越复杂，筒式永磁抛光装置的加工范围越大；容器内磁场强度越大，筒式永磁抛光装置的抛光效率越高；
（3）本发明的超高速旋转筒式永磁抛光装置，采用特斯拉涡轮机，可以超越使用电动机的速度上限，达到上万转每分钟；转速越高，筒式永磁抛光装置的抛光效率越高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明优化的磁极排布方式。
图3为本发明特斯拉涡轮机结构示意图。
图4为本发明整体三维示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1-4所示，本发明的超高速旋转筒式永磁抛光装置，其特征在于包括壳体5，设置在此壳体5内的特斯拉涡轮机4，通过固定架设置在所述壳体5上部的容器1，与所述的特斯拉涡轮机4的输出轴8相连接的非磁性圆筒6，通过磁性金属板3固定在所述非磁性圆筒6底部的一组永磁铁Ⅰ2，通过导磁性金属片7固定在所述非磁性圆筒6周边的一组永磁铁Ⅱ13，
所述的容器1设置在所述的非磁性圆筒6内部，所述的一组永磁铁Ⅰ2与所述的容器1底部相对，所述的一组永磁铁Ⅱ13与所述的容器1侧面外围相对。
所述的一组永磁铁Ⅰ2为8个磁极，所述的一组永磁铁Ⅰ2的排布方式为：8个永磁铁Ⅰ2按正方形均匀排布，所述的8个永磁铁Ⅰ2中4个S极磁极、4个N极磁极，所述的4个S极磁极相邻，所述的4个N极磁极相邻，位于所述正方形4个角上分别为2个S极磁极和2个N极磁极，每两个永磁铁Ⅰ2的中心距为39mm-41mm。
所述的一组永磁铁Ⅱ13为4个磁极，所述的一组永磁铁Ⅱ13的排布方式为：4个永磁铁Ⅱ13呈圆形均匀排布，1个永磁铁Ⅱ13的位置对应于一个所述正方形1个角上的1个永磁铁Ⅰ2，每个永磁铁Ⅱ13的磁性与相对应的永磁铁Ⅰ2的磁性相反。
所述的永磁铁Ⅰ2和永磁铁Ⅱ13的直径为29mm-31mm。
所述的永磁铁Ⅰ2和永磁铁Ⅱ13与所述的容器1保持4.5mm -5.5mm的间隙。
所述的特斯拉涡轮机4以一组平行等距的圆盘10通过键9与所述的输出轴8连接，所述的输出轴8两端通过轴承11设置在所述壳体5的轴承座上12。
本发明的超高速旋转筒式永磁抛光装置，在优化磁极布置和机械结构的基础上，采用一种全新的驱动方法，即以特斯拉涡轮机4作为驱动源，带动非磁性圆筒6底部和周边合理布置的永磁极超高速旋转，形成旋转磁场。通过在容器1内置入一定量的磁性钢针，磁性钢针被旋转磁场磁化并在磁场的带动下同步旋转，高速撞击、划擦工件表面，从而实现抛光。
特斯拉涡轮机4又称无叶涡轮，其形状是一根轴上按一定间距固定有多个光滑且薄的圆盘10，当气流从切线方向冲击这些圆盘10时，气流会由于流体粘度和气体在表面层的粘滞性而吸附在圆盘10上。当气流速度放慢，同时给圆盘10施加以能量，气体会作螺旋向心运动并排出，进而带动整体运行。特斯拉涡轮机4的速度可以达到数万转/分钟，具有超高转速、低扭矩的特点，而低扭矩限制了其应用。本发明的旋转体质量轻、转动惯量小，适合采用特斯拉涡轮机4作为动力源。
本发明的容器1通过固定架可拆卸地固着在壳体5上，一组永磁铁Ⅰ2通过磁性金属板3固定在非磁性圆筒6的底部，一组永磁铁Ⅱ13通过导磁金属片7固定在非磁性圆筒6的周边，一组永磁铁Ⅰ2和一组永磁铁Ⅱ13均与容器1保持5mm的间隙，非磁性圆筒6由特斯拉涡轮机4通过输出轴8带动超高速旋转，特斯拉涡轮机4与壳体5通过螺栓固定好。
所述的一组永磁铁Ⅰ2为8个磁极，所述的一组永磁铁Ⅰ2的排布方式为：8个永磁铁Ⅰ2按正方形均匀排布，所述的8个永磁铁Ⅰ2中4个S极磁极、4个N极磁极，所述的4个S极磁极相邻，所述的4个N极磁极相邻，位于所述正方形4个角上分别为2个S极磁极和2个N极磁极，每两个永磁铁Ⅰ2的中心距为39mm-41mm。
所述的一组永磁铁Ⅱ13为4个磁极，所述的一组永磁铁Ⅱ13的排布方式为：4个永磁铁Ⅱ13呈圆形均匀排布，1个永磁铁Ⅱ13的位置对应于一个所述正方形1个角上的1个永磁铁Ⅰ2，每个永磁铁Ⅱ13的磁性与相对应的永磁铁Ⅰ2的磁性相反。
永磁铁Ⅰ2和永磁铁Ⅱ13的直径为30mm。
非磁性圆筒6的底部要突出一部分，与磁性金属板3的形状和大小相同，非磁性圆筒6的底部和侧边要求定位转孔。
容器1以四个相差90度的螺栓通过支架可拆卸地固定在壳体5上。
特斯拉涡轮机4以一组平行等距的圆盘10通过键9与输出轴8连接，输出轴8两端分别通过轴承11安装在壳体5的轴承座12上。非磁性圆筒6由特斯拉涡轮机4通过输出轴8带动超高速旋转，特斯拉涡轮机4与壳体5通过螺栓固定好。特斯拉涡轮机4由外部高速气源供气，转速可以通过气源调节阀调节。
非磁性圆筒6底部的1个永磁铁Ⅰ2之间通过磁性金属板3形成闭合回路；非磁性圆筒6周边的永磁铁Ⅱ13通过导磁金属片7连接并形成闭合回路。固定架底端固定在壳体5上，上端通过螺钉顶住容器1，使容器1保持静止。
特斯拉涡轮机4，如图3所示，高速气体通过壳体5上的进口进入其内部的相邻中间圆盘10之间的间隙，由于气体在表面层的粘滞性和边界效应，将驱动圆盘10高速旋转进而带动输出轴8旋转，以驱动非磁性圆筒6旋转并形成旋转磁场。气体依次通过各圆盘10的小孔最终排出壳体5之外。本发明旋转部分质量轻、转动惯量小，适合采用超高速低扭矩的特斯拉涡轮机4。
实施例1：
一种工件表面的超高速抛光。
1、用超声波清洗机对工件进行清洗5-10分钟，然后用吹风机吹干；
2、将水、研磨液、磨料、磁针进行配比；即1500ml水、直径为0.5mm 磁针300g、25ml研磨液、150g磁性磨料，与工件一起放入容器1中；
3、把高压气体压缩机与特斯拉涡轮机4连接并接入电源、打开启动开关；
4、根据工件的量，计时2－5分钟，对工件表面进行超高速抛光；
5、加工完成后，按停止按钮，取出容器并分离工件与磁针；
6、用超声波清洗机对工件进行清洗5-10分钟，然后用吹风机吹干。
本发明通过采用特斯拉涡轮机4以达到普通电动机难以达到的数万转每分钟的超高速，进而提高抛光效率；永磁铁的优化排布也使磁力线分布更密集、饱和，进一步提高抛光效率。本发明具有操作方便、成本低、无污染、结构简单、制造成本低、使用寿命长、运行可靠、控制灵活、加工效率高等优点。

Claims (6)

1.一种超高速旋转筒式永磁抛光装置，其特征在于包括壳体，设置在此壳体内的特斯拉涡轮机，通过固定架设置在所述壳体上部的容器，与所述的特斯拉涡轮机的输出轴相连接的非磁性圆筒，通过磁性金属板固定在所述非磁性圆筒底部的一组永磁铁Ⅰ，通过导磁性金属片固定在所述非磁性圆筒周边的一组永磁铁Ⅱ，
所述的容器设置在所述的非磁性圆筒内部，所述的一组永磁铁Ⅰ与所述的容器底部相对，所述的一组永磁铁Ⅱ与所述的容器侧面外围相对。
2.根据权利要求1所述的超高速旋转筒式永磁抛光装置，其特征在于所述的一组永磁铁Ⅰ为8个磁极，所述的一组永磁铁Ⅰ的排布方式为：8个永磁铁Ⅰ按正方形均匀排布，所述的8个永磁铁Ⅰ中4个S极磁极、4个N极磁极，所述的4个S极磁极相邻，所述的4个N极磁极相邻，位于所述正方形4个角上分别为2个S极磁极和2个N极磁极，每两个永磁铁Ⅰ的中心距为39mm-41mm。
3.根据权利要求1所述的超高速旋转筒式永磁抛光装置，其特征在于所述的一组永磁铁Ⅱ为4个磁极，所述的一组永磁铁Ⅱ的排布方式为：4个永磁铁Ⅱ呈圆形均匀排布，1个永磁铁Ⅱ的位置对应于一个所述正方形1个角上的1个永磁铁Ⅰ，每个永磁铁Ⅱ的磁性与相对应的永磁铁Ⅰ的磁性相反。
4.根据权利要求1所述的超高速旋转筒式永磁抛光装置，其特征在于所述的永磁铁Ⅰ和永磁铁Ⅱ的直径为29mm-31mm。
5.根据权利要求1所述的超高速旋转筒式永磁抛光装置，其特征在于所述的永磁铁Ⅰ和永磁铁Ⅱ与所述的容器保持4.5mm -5.5mm的间隙。
6.根据权利要求1所述的超高速旋转筒式永磁抛光装置，其特征在于所述的特斯拉涡轮机以一组平行等距的圆盘通过键与所述的输出轴连接，所述的输出轴两端通过轴承设置在所述壳体的轴承座上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113001390A (zh) * 2021-02-25 2021-06-22 刘晓强 一种精密工件研磨用磁力抛光机

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