CN113370072A - 一种高精度试样研磨和抛光装置 - Google Patents

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苏传出
李强
陈希章
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黄磊
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Abstract

本发明公开了一种高精度试样研磨和抛光装置，包括底座以及设置于底座上的操作台和研磨池，所述操作台包括升降机构，所述升降机构的移动端连接有定位支架，所述定位支架上安装有用于夹固试样的夹紧机构；所述研磨池设置在夹紧机构下方，研磨池内设有研磨机构，所述研磨机构包括驱动电机以及研磨盘，所述研磨盘设置在研磨池中，所述驱动电机设置在底座底部，驱动电机的电机轴通过联轴器连接有联动轴，所述联动轴贯穿底座用于研磨盘联动连接。本发明结构简单，操作方便，成本较低，可靠性高，能够保证试样磨面的平面度和均匀性，可满足不同尺寸的微试样和大试样研磨或抛光的要求，并且具有精度高和效率高的优点。

Description

一种高精度试样研磨和抛光装置
技术领域
本发明属于试验设备技术领域，特别是涉及一种高精度试样研磨和抛光装置。
背景技术
金属材料的力学性能一直都是设计各种工程结构的主要依据。材料的力学性能需要根据规定的方法用相应的试验设备和仪器测定。在测试过程需要特定的式样，比如透射电子显微镜（TEM）分析材料微观形貌、晶粒、晶界等，电子背散射衍射(EBSD)分析材料的亚晶、相界、孪晶界和材料的晶体结构等，需要制备微试样，对试样精度要求很严格，比如TEM检测试样要求一般是研磨厚度不大于0.05mm。有的3D打印材料比如样品堆积20层，每层厚度大约1.5mm，这样高度就可以达到30mm, 观察层与层之间的金相组织，就需要准备尺寸比较大的金相试样。
目前国内对微试样和大尺寸试样的研磨方法大部分是采用人工和利用金相研磨装置进行研磨。无论是人工还是利用金相研磨装置都需要人为施加压力，在施加压力过程中很难保证试样受力均匀，将导致研磨面不平，尤其同一个样品研磨两个或两个以上的面时，很难保证两个表面的平行度。对于微尺寸试样在研磨过程中很容易磨掉棱角，对于大尺寸试样无法进行镶嵌，在金相研磨机上很难把整个面磨平，因为太大研磨过程中很容易脱落，会对研磨人员的人身安全造成危险。所以无论是微试样还是大尺寸试样经常会出现研磨表面达不到要求而重新研磨，这不仅浪费时间还浪费资源。
由于背景技术中所存在的问题，现在迫切需要一种新的高精度试样研磨和抛光装置，以克服现有研磨方法存在的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度试样研磨和抛光装置，本发明结构简单，操作方便，成本较低，可靠性高，能够保证试样磨面的平面度和均匀性，可满足不同尺寸的微试样和大试样研磨或抛光的要求，并且具有精度高和效率高的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度试样研磨和抛光装置，包括底座以及设置于底座上的操作台和研磨池，所述操作台包括升降机构，所述升降机构的移动端连接有定位支架，所述定位支架上安装有用于夹固试样的夹紧机构；所述研磨池设置在夹紧机构下方，研磨池内设有研磨机构，所述研磨机构包括驱动电机以及研磨盘，所述研磨盘设置在研磨池中，所述驱动电机设置在底座底部，驱动电机的电机轴通过联轴器连接有联动轴，所述联动轴贯穿底座用于研磨盘联动连接。
通过采用上述技术方案，可利用夹紧机构将试样夹紧，通过升降机构驱动夹紧机构升降，将试样移动到研磨池中，研磨机构的驱动电机驱动研磨盘转动对试样进行研磨或抛光，其结构简单，操作十分方便。
本发明进一步设置为，所述升降机构包括安装架、丝杠以及转盘，所述安装架包括背板、对称设置于背板两侧的侧板以及设置于两个侧板顶部的顶板，所述底座上安装有丝杠螺母，所述丝杠的底端与丝杠螺母相配合，所述丝杠的顶端贯穿顶板并与转盘相连接；所述定位支架上设有与丝杠相配合的支架螺孔，并且定位支架的左右两侧分别与两个侧板的内壁紧密贴合。
通过采用上述技术方案，转动转盘促使丝杠转动，从而带动定位支架升降，定位支架带动夹紧机构升降，进而实现试样的升降，便于实现试样高度的粗调，使其能够快速到达加工工位。
本发明进一步设置为，所述转盘上端面靠近边缘的部位设有操作杆，所述操作杆焊接于转盘上或通过销轴转动设置于转盘上。
通过采用上述技术方案，便于操作人员进行手部抓取施力，对转盘进行转动操作。
本发明进一步设置为，所述夹紧机构包括夹紧座、第一夹块、第一手柄、第二夹块以及第二手柄，所述夹紧座安装于定位支架底部，所述夹紧座靠近研磨池的一侧开设有用于放置试样的矩形容纳槽，矩形容纳槽相邻的两个侧壁上分别开设有第一滑槽和第二滑槽，并且第一滑槽和第二滑槽设置在各自侧壁上远离交界线的一端，所述第一夹块和第二夹块分别滑动设置于第一滑槽和第二滑槽中，并且第一夹块和第二夹块上分别开设有第一螺孔和第二螺孔，所述第一滑槽和第二滑槽内分别开设有第一通孔和第二通孔，所述第一手柄和第二手柄分别贯穿第一通孔和第二通孔，并且第一手柄内端和第二手柄的内端分别设有与第一螺孔相配合的第一螺纹部以及与第二螺孔相配合的第二螺纹部。
通过采用上述技术方案，转动第一手柄可实现第一夹块的左右微调，转动第二手柄可实现第二夹块的前后微调，可满足各种尺寸的微试样和大试样的高精度研磨和抛光。
本发明进一步设置为，所述第一螺孔的直径大于第一通孔的直径，第二螺孔的直径大于第二通孔的直径，第一螺纹部的内端设有用于抵在第一滑槽内壁上的第一限位台阶，第二螺纹部的内端设有用于抵在第二滑槽内壁上的第二限位台阶，所述第一手柄和第二手柄上分别开设有第一环形卡槽和第二环形卡槽，第一环形卡槽和第二环形卡槽上分别嵌设有第一卡簧和第二卡簧，并且第一卡簧和第二卡簧的内侧分别抵在夹紧座上对应的外壁上。
通过采用上述技术方案，可实现第一手柄和第二手柄的轴向限位，保证夹件机构操作的稳定性。
本发明进一步设置为，所述定位支架的底部开设有竖向滑槽，所述夹紧座滑动设置于竖向滑槽中，夹紧座的内端开设有第三螺孔，所述竖向滑槽的内端开设有第三通孔，第三通孔上插接有第三手柄，第三手柄的内端设有与第三螺孔相适配的第三螺纹部；所述第三螺孔的直径大于第三通孔的直径，第三螺纹部的内端设有第三限位台阶，所述第三手柄上设有第三环形卡槽，第三环形卡槽上嵌设有第三卡簧，第三卡簧的下侧抵在定位支架的顶壁上。
通过采用上述技术方案，转动第三手柄能够实现夹紧座的竖向微调，进而实现试样的竖向微调，可使研磨厚度精度达到0.001mm，以保证研磨精度。
本发明进一步设置为，所述研磨池的侧部安装有进水管，所述进水管的出口朝向研磨池中心设置。
通过采用上述技术方案，进水管朝研磨池中注入水，可在试样研磨时防止试样过热，并能清理试样表面的废屑。
本发明进一步设置为，所述底座上开设有与研磨池相连通的排水通道，排水通道的出口处设有堵头。
通过采用上述技术方案，可将废水排出，同时便于研磨池的清洗。
本发明进一步设置为，所述研磨池为上大下小的半球形状。
通过采用上述技术方案，研磨池表面为弧面结构，便于后期的清洗操作。
本发明进一步设置为，所述驱动电机为可调速的直流减速电机。
通过采用上述技术方案，可根据工作需求是研磨还是抛光，调节转速，操作十分方便。
综上所述，本发明结构简单，操作方便，成本较低，可靠性高，能够保证试样磨面的平面度和均匀性，可满足不同尺寸的微试样和大试样研磨或抛光的要求，并且具有精度高和效率高的优点。
附图说明
图1为本发明整体的第一视向结构示意图；
图2为本发明整体的第二视向结构示意图；
图3为本发明夹紧机构的结构示意图；
图4为本发明夹紧机构的横向剖视图；
图5为本发明夹紧机构的竖向剖视图；
图6为本发明驱动电机的安装结构示意图。
图中：1、底座；2、操作台；3、研磨池；4、升降机构；5、定位支架；6、夹紧机构；7、研磨机构；8、驱动电机；9、研磨盘；10、联动轴；11、安装架；12、丝杠；13、转盘；14、背板；15、侧板；16、顶板；17、丝杠螺母；18、支架螺孔；19、操作杆；20、夹紧座；21、第一夹块；22、第一手柄；23、第二夹块；24、第二手柄；25、矩形容纳槽；26、第一滑槽；27、第二滑槽；28、第一螺孔；29、第二螺孔；30、第一螺纹部；31、第二螺纹部；32、第一限位台阶；33、第二限位台阶；34、第一环形卡槽；35、第二环形卡槽；36、第一卡簧；37、第二卡簧；38、竖向滑槽；39、第三螺孔；40、第三通孔；41、第三手柄；42、第三螺纹部；43、第三限位台阶；44、第三环形卡槽；45、第三卡簧；46、进水管；47、排水通道；48、堵头；49、第一通孔；50、第二通孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如附图1～6所示的一种高精度试样研磨和抛光装置，包括底座1以及设置于底座1上的操作台2和研磨池3，所述操作台2包括升降机构4，所述升降机构4的移动端连接有定位支架5，所述定位支架5上安装有用于夹固试样的夹紧机构6；所述研磨池3设置在夹紧机构6下方，研磨池3内设有研磨机构7，所述研磨机构7包括驱动电机8以及研磨盘9，所述研磨盘9设置在研磨池3中，所述驱动电机8设置在底座1底部，驱动电机8的电机轴通过联轴器连接有联动轴10，所述联动轴10贯穿底座1用于研磨盘9联动连接，底座1上供联动轴10穿过的孔的内壁上安装密封圈。该装置可利用夹紧机构6将试样夹紧，通过升降机构4驱动夹紧机构6升降，将试样移动到研磨池3中，研磨机构7的驱动电机8驱动研磨盘9转动对试样进行研磨或抛光，其结构简单，操作十分方便。
如附图1所示，所述升降机构4包括安装架11、丝杠12以及转盘13，所述安装架11包括背板14、对称设置于背板14两侧的侧板15以及设置于两个侧板15顶部的顶板16，所述底座1上安装有丝杠螺母17，所述丝杠12的底端与丝杠螺母17相配合，所述丝杠12的顶端贯穿顶板16并与转盘13相连接；所述定位支架5上设有与丝杠12相配合的支架螺孔18，并且定位支架5的左右两侧分别与两个侧板15的内壁紧密贴合。转动转盘13促使丝杠12转动，从而带动定位支架5升降，定位支架5带动夹紧机构6升降，进而实现试样的升降，便于实现试样高度的粗调，使其能够快速到达加工工位。
如附图1所示，所述转盘13上端面靠近边缘的部位设有操作杆19，所述操作杆19焊接于转盘13上或通过销轴转动设置于转盘13上。该设计便于操作人员进行手部抓取施力，对转盘13进行转动操作。
如附图3和附图4所示，所述夹紧机构6包括夹紧座20、第一夹块21、第一手柄22、第二夹块23以及第二手柄24，所述夹紧座20安装于定位支架5底部，所述夹紧座20靠近研磨池3的一侧开设有用于放置试样的矩形容纳槽25，矩形容纳槽25相邻的两个侧壁上分别开设有第一滑槽26和第二滑槽27，并且第一滑槽26和第二滑槽27设置在各自侧壁上远离交界线的一端，所述第一夹块21和第二夹块23分别滑动设置于第一滑槽26和第二滑槽27中，并且第一夹块21和第二夹块23上分别开设有第一螺孔28和第二螺孔29，所述第一滑槽26和第二滑槽27内分别开设有第一通孔49和第二通孔50，所述第一手柄22和第二手柄24分别贯穿第一通孔49和第二通孔50，并且第一手柄22内端和第二手柄24的内端分别设有与第一螺孔28相配合的第一螺纹部30以及与第二螺孔29相配合的第二螺纹部31。转动第一手柄22可实现第一夹块21的左右微调，转动第二手柄24可实现第二夹块23的前后微调，可满足各种尺寸的微试样和大试样的高精度研磨和抛光。
如附图4所示，所述第一螺孔28的直径大于第一通孔49的直径，第二螺孔29的直径大于第二通孔50的直径，第一螺纹部30的内端设有用于抵在第一滑槽26内壁上的第一限位台阶32，第二螺纹部31的内端设有用于抵在第二滑槽27内壁上的第二限位台阶33，所述第一手柄22和第二手柄24上分别开设有第一环形卡槽34和第二环形卡槽35，第一环形卡槽34和第二环形卡槽35上分别嵌设有第一卡簧36和第二卡簧37，并且第一卡簧36和第二卡簧37的内侧分别抵在夹紧座20上对应的外壁上。该设计可实现第一手柄22和第二手柄24的轴向限位，保证夹件机构操作的稳定性。
如附图5所示，所述定位支架5的底部开设有竖向滑槽38，所述夹紧座20滑动设置于竖向滑槽38中，夹紧座20的内端开设有第三螺孔39，所述竖向滑槽38的内端开设有第三通孔40，第三通孔40上插接有第三手柄41，第三手柄41的内端设有与第三螺孔39相适配的第三螺纹部42；所述第三螺孔39的直径大于第三通孔40的直径，第三螺纹部42的内端设有第三限位台阶43，所述第三手柄41上设有第三环形卡槽44，第三环形卡槽44上嵌设有第三卡簧45，第三卡簧45的下侧抵在定位支架5的顶壁上。转动第三手柄41能够实现夹紧座20的竖向微调，进而实现试样的竖向微调，可使研磨厚度精度达到0.001mm，以保证研磨精度。
如附图1所示，所述研磨池3的侧部安装有进水管46，所述进水管46的出口朝向研磨池3中心设置。进水管46朝研磨池3中注入水，可在试样研磨时防止试样过热，并能清理试样表面的废屑。
如附图2所示，所述底座1上开设有与研磨池3相连通的排水通道47，排水通道47的出口处设有堵头48。该设计可将废水排出，同时便于研磨池3的清洗。
其中，所述研磨池3为上大下小的半球形状。研磨池3表面为弧面结构，便于后期的清洗操作。
此外，所述驱动电机8为可调速的直流减速电机，可根据工作需求是研磨还是抛光，调节转速，操作十分方便。

Claims (10)

1.一种高精度试样研磨和抛光装置，其特征在于：包括底座(1)以及设置于底座(1)上的操作台(2)和研磨池(3)，所述操作台(2)包括升降机构(4)，所述升降机构(4)的移动端连接有定位支架(5)，所述定位支架(5)上安装有用于夹固试样的夹紧机构(6)；所述研磨池(3)设置在夹紧机构(6)下方，研磨池(3)内设有研磨机构(7)，所述研磨机构(7)包括驱动电机(8)以及研磨盘(9)，所述研磨盘(9)设置在研磨池(3)中，所述驱动电机(8)设置在底座(1)底部，驱动电机(8)的电机轴通过联轴器连接有联动轴(10)，所述联动轴(10)贯穿底座(1)用于研磨盘(9)联动连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度试样研磨和抛光装置，其特征在于：所述升降机构(4)包括安装架(11)、丝杠(12)以及转盘(13)，所述安装架(11)包括背板(14)、对称设置于背板(14)两侧的侧板(15)以及设置于两个侧板(15)顶部的顶板(16)，所述底座(1)上安装有丝杠螺母(17)，所述丝杠(12)的底端与丝杠螺母(17)相配合，所述丝杠(12)的顶端贯穿顶板(16)并与转盘(13)相连接；所述定位支架(5)上设有与丝杠(12)相配合的支架螺孔(18)，并且定位支架(5)的左右两侧分别与两个侧板(15)的内壁紧密贴合。
3.根据权利要求2所述的一种高精度试样研磨和抛光装置，其特征在于：所述转盘(13)上端面靠近边缘的部位设有操作杆(19)，所述操作杆(19)焊接于转盘(13)上或通过销轴转动设置于转盘(13)上。
4.根据权利要求1所述的一种高精度试样研磨和抛光装置，其特征在于：所述夹紧机构(6)包括夹紧座(20)、第一夹块(21)、第一手柄(22)、第二夹块(23)以及第二手柄(24)，所述夹紧座(20)安装于定位支架(5)底部，所述夹紧座(20)靠近研磨池(3)的一侧开设有用于放置试样的矩形容纳槽(25)，矩形容纳槽(25)相邻的两个侧壁上分别开设有第一滑槽(26)和第二滑槽(27)，并且第一滑槽(26)和第二滑槽(27)设置在各自侧壁上远离交界线的一端，所述第一夹块(21)和第二夹块(23)分别滑动设置于第一滑槽(26)和第二滑槽(27)中，并且第一夹块(21)和第二夹块(23)上分别开设有第一螺孔(28)和第二螺孔(29)，所述第一滑槽(26)和第二滑槽(27)内分别开设有第一通孔(49)和第二通孔(50)，所述第一手柄(22)和第二手柄(24)分别贯穿第一通孔(49)和第二通孔(50)，并且第一手柄(22)内端和第二手柄(24)的内端分别设有与第一螺孔(28)相配合的第一螺纹部(30)以及与第二螺孔(29)相配合的第二螺纹部(31)。
5.根据权利要求4所述的一种高精度试样研磨和抛光装置，其特征在于：所述第一螺孔(28)的直径大于第一通孔(49)的直径，第二螺孔(29)的直径大于第二通孔(50)的直径，第一螺纹部(30)的内端设有用于抵在第一滑槽(26)内壁上的第一限位台阶(32)，第二螺纹部(31)的内端设有用于抵在第二滑槽(27)内壁上的第二限位台阶(33)，所述第一手柄(22)和第二手柄(24)上分别开设有第一环形卡槽(34)和第二环形卡槽(35)，第一环形卡槽(34)和第二环形卡槽(35)上分别嵌设有第一卡簧(36)和第二卡簧(37)，并且第一卡簧(36)和第二卡簧(37)的内侧分别抵在夹紧座(20)上对应的外壁上。
6.根据权利要求1所述的一种高精度试样研磨和抛光装置，其特征在于：所述定位支架(5)的底部开设有竖向滑槽(38)，所述夹紧座(20)滑动设置于竖向滑槽(38)中，夹紧座(20)的内端开设有第三螺孔(39)，所述竖向滑槽(38)的内端开设有第三通孔(40)，第三通孔(40)上插接有第三手柄(41)，第三手柄(41)的内端设有与第三螺孔(39)相适配的第三螺纹部(42)；所述第三螺孔(39)的直径大于第三通孔(40)的直径，第三螺纹部(42)的内端设有第三限位台阶(43)，所述第三手柄(41)上设有第三环形卡槽(44)，第三环形卡槽(44)上嵌设有第三卡簧(45)，第三卡簧(45)的下侧抵在定位支架(5)的顶壁上。
7.根据权利要求1所述的一种高精度试样研磨和抛光装置，其特征在于：所述研磨池(3)的侧部安装有进水管(46)，所述进水管(46)的出口朝向研磨池(3)中心设置。
8.根据权利要求1所述的一种高精度试样研磨和抛光装置，其特征在于：所述底座(1)上开设有与研磨池(3)相连通的排水通道(47)，排水通道(47)的出口处设有堵头(48)。
9.根据权利要求1所述的一种高精度试样研磨和抛光装置，其特征在于：所述研磨池(3)为上大下小的半球形状。
10.根据权利要求1所述的一种高精度试样研磨和抛光装置，其特征在于：所述驱动电机(8)为可调速的直流减速电机。
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