CN113664625A - 一种串珠形内球面的磁力研磨装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种串珠形内球面的磁力研磨装置及方法，其特征是所述装置包括手摇式丝杠系统，同步带组合模组，工作台，摆动式磁场发生装置，电动推力缸，调速电机，安装板，压板，工件，型材板；同步带组合模组和型材板安装于工作台，调速电机安装于型材板上，工件通过压板装夹于安装板，安装板的一端和调速电机连接。手摇式丝杠系统安装于同步带组合模组的滑块上。电动推力缸安装于手摇式丝杠系统的滑块上。摆动式磁场发生装置和电动推力缸的下端相连接。磁性磨料在磁场的作用下仿形压覆于工件的内球面，在摆动式磁场发生装置的往复摆动和工件的旋转作用下，实现对工件内球面的均匀研磨。本发明操作简便，方法新颖，可靠性好。

Description

一种串珠形内球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，尤其是一种球形内表面精加工技术，具体地说是一种串珠形内球面的磁力研磨装置及方法。

背景技术

随着科学技术的快速发展，许多行业对复杂形状零件的需求量增大，对零件内表面的光整效果提出了更高的要求。增材制造技术由于其存在台阶效应等问题，制造出的工件表面质量较差，无法达到工业使用要求，一定程度上限制了增材制造技术的应用和推广。

磁力研磨技术具有自适应性好、可控性高、自锐性强等优点，目前大多用于抛光平面、规则回转面、自由曲面，而对于串珠形内球面的研磨尚未有较好的方式。

发明内容

本发明的目的是针对现有的串珠工件球形内表面缺少加工装置的问题，设计一种串珠形内球面的磁力研磨装置，同时提供相应的加工方法，能够有效地实现对串珠形内球面的光整加工。

本发明的技术方案之一是：

一种串珠形内球面的磁力研磨装置，其特征在于，它包括手摇式丝杠系统1，同步带组合模组2，工作台3，摆动式磁场发生装置4，电动推力缸5，调速电机6，安装板7，压板8和型材板10；同步带组合模组2和型材板10安装于工作台3上，调速电机6安装于型材板10上，工件9的两端分别通过各自的压板8装夹于对应的安装板7，安装板7固定在对应的转轴上，其中一根转轴的一端和调速电机6连接，工件9能够在调速电机6的驱动下旋转；手摇式丝杠系统1安装于同步带组合模组2的滑块上，并能够随着滑块前后移动；电动推力缸5安装于手摇式丝杠系统1的滑块上，能够随滑块进行左右移动；摆动式磁场发生装置4和电动推力缸5的下端相连接并能够在电动推力缸5的带动下上下移动；电动推力缸5通过手摇式丝杠系统1的左右移动和自身的上下移动保证工件的中心与摆动式磁场发生装置4的中心重合；工件9内的磁性磨料在摆动式磁场发生装置4磁场的作用下仿形压覆于工件9内球面，在摆动式磁场发生装置4的往复摆动和工件9的旋转作用下，实现对工件9内球面的均匀研磨。

所述的摆动式磁场发生装置4包括螺钉11、磁极环12、磁铁组13、支撑架14、螺纹轴一15、螺纹轴二16、电机安装架17、伺服电机18、联轴器19，伺服电机18通过电机安装架17安装于支撑架14侧面，支撑架14与电动推力缸5的输出轴杆相连；四个磁铁组13末端极性按N-N-S-S方式排布，每个磁铁组和螺纹轴一15、螺纹轴二16组成的螺纹轴线的夹角呈45度，磁铁组13通过螺钉11安装在磁极环12内侧，磁极环12安装在螺纹轴一15和螺纹轴二16上，螺纹轴一15和螺纹轴二16安装在撑架14上，螺纹轴二16通过联轴器19与伺服电机18的输出轴相连，磁极环12在伺服电机18的带动下绕螺纹轴一15和螺纹轴二16组成的轴线作往复摆动，工件9内部磁性磨粒能够在外部磁场的作用下实现往复运动；通过转动螺钉11能够对加工间隙进行调整，从而实现研磨压力的调节。

通过调节同步带组合模组2、手摇式丝杠系统1、电动推力缸5使得磁极环12的环心和工件9内球面的球心重合，磁铁组13和工件9在研磨过程中能够始终保持一定的加工间隙，使得磁性磨粒能够始终保持一定的研磨压力；工件9在调速电机6的驱动下旋转，磁性磨粒和工件9内球面形成主切削运动；在磁极环12的摆动下，工件9内部磁性磨粒沿着内球面往复移动，扩大了磁性磨粒的运动范围，使得磁性磨粒的研磨轨迹更加复杂，提高了研磨效率。

本发明的技术方案之二是：

一种串珠形内球面的磁力研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将一定量的磁性磨料和研磨液填充于工件9内部，将工件9装夹于调速电机6一端的工件安装架上；

2）调节同步带组合模组2的电机，使得摆动式磁场发生装置4上磁极环的环心和工件球形内腔的球心处在同一竖直平面内；

3）调节手摇式丝杠系统1的手轮，使得摆动式磁场发生装置4上磁极环的环心和工件球形内腔的球心在同一竖直线上；

4）调节电动推力缸5使得摆动式磁场发生装置4上磁极环的环心与工件内球面的球心重合；

5）转动螺钉11使得磁极头13和工件之间具有合适的加工间隙；

6）先启动并调节调速电机6，使得工件的转速达到合适大小；然后启动并调节伺服电机18，使得磁极环在合适范围内以一定速度往复摆动；完成第一个球面内表面的加工；

7）切断电源，调节同步带组合模组2的电机，使手摇式丝杠系统1移动到串球形内球面的下一个内球面处，重复步骤3）-6），直到全部串球加工完成；

8）加工完成后，切断装置电源，取下工件并进行清洗和烘干。

本发明的有益效果是：

本发明操作简便，方法新颖，可靠性好。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是驱动工件旋转装置的示意图。

图3是工件装夹结构的示意图。

图4是摆动式磁场发生装置的示意图。

图中：1—手摇式丝杠系统、2—同步带组合模组、3—工作台、4—摆动式磁场发生装置、5—电动推力缸、6—调速电机、7—安装板、8—压板、9—工件、10—型材板、11—螺钉、12—磁极环、13—磁铁组、14—支撑架、15—螺纹轴一、16—螺纹轴二、17—电机安装架、18—伺服电机、19—联轴器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例一。

如图1-4所示：

一种串珠形内球面的磁力研磨装置，它包括手摇式丝杠系统1（由手轮、丝杠、滑块、导向轴、轴支座、安装架构成，购买方便），同步带组合模组2（由电机、导轨、同步带等组成，购买方便），工作台3，摆动式磁场发生装置4（磁极环、支撑架可自行加工，磁铁组、轴承、伺服电机购买方便），电动推力缸5，调速电机6，安装板7（一般由前后两块组成，以方便工件的装夹，可根据不同的工件自行设计），压板8（根据不同的工件可自行设计，主要用于将工件装夹在安装板上，是一种通用夹具），工件9，型材板10；同步带组合模组2和型材板10安装于工作台3，调速电机6安装于型材板10上，工件9通过压板8装夹于安装板7（如图3所示），安装板7的一端和调速电机6连接，工件9能够在调速电机6的驱动下旋转（如图2所示，图中安装板和压板左、右各一个，安装板7又安装在对应的转轴20上，转轴20安装在支架21上的轴承中，一根转轴20通过联轴器与调速电机6的输出轴相连）。手摇式丝杠系统1安装于同步带组合模组2的滑块上，并能够随着滑块前后移动，每加工完一个球串后，同步带组合模组2带动手摇式丝杠系统1移动一个球径的距离以便加工下一个串球。电动推力缸5安装于手摇式丝杠系统1的滑块上，能够随滑块进行左右移动。摆动式磁场发生装置4和电动推力缸5的下端相连接并能够在电动推力缸5的带动下上下移动。磁性磨料在磁场的作用下仿形压覆于工件9内球面，在摆动式磁场发生装置4的往复摆动和工件9的旋转作用下，实现对工件9内球面的均匀研磨。

如图4所示，本发明的摆动式磁场发生装置4包括螺钉11、磁极环12、磁铁组13、支撑架14、螺纹轴一15、螺纹轴二16、电机安装架17、伺服电机18、联轴器19，伺服电机18通过电机安装架17安装于支撑架14侧面，四个磁铁组13末端极性按N-N-S-S方式排布，每个磁铁组和螺纹轴轴线的夹角呈45度，磁铁组13吸附于螺钉11底端，螺钉11通过螺纹和磁极环12相连接，磁极环12通过螺纹轴一15、螺纹轴二16、联轴器19、轴承和伺服电机18及支撑架14相连接，磁极环12在伺服电机18的带动下进行往复摆动，工件内部磁性磨粒群能够在外部磁场的作用下实现往复运动。通过转动螺钉11能够对加工间隙进行调整，从而实现研磨压力的调节。伺服电机18的转速大小和调速电机6的转速大小具有一定的联动关系（可通过有限次试验获得），以防止磁性磨料在加工过程中产生飞溅而无法压覆于内球面。

如图1所示，通过调节同步带组合模组2、手摇式丝杠系统1、电动推力缸5使得磁极环12的环心和工件9内球面的球心重合，磁铁组13和工件9在研磨过程中能够始终保持一定的加工间隙，使得磁性磨粒能够始终保持一定的研磨压力。工件9在调速电机6的驱动下高速旋转，磁性磨粒和工件9内球面形成主切削运动。在磁极环12的摆动下，工件9内部磁性磨粒沿着内球面往复移动，扩大了磁性磨粒的运动范围，使得磁性磨粒的研磨轨迹更加复杂，提高了研磨效率。

实施例二。 一种串珠形内球面的磁力研磨装置及方法，包括以下步骤：

1）将一定量的磁性磨料和研磨液填充于工件9内部，将工件9装夹于调速电机6一端。

2）调节同步带组合模组2的电机，使得摆动式磁场发生装置4上磁极环的环心和工件球形内腔的球心处在同一竖直平面。

3）调节手摇式丝杠系统1的手轮，使得摆动式磁场发生装置4上磁极环的环心和工件球形内腔的球心在同一竖直线上。

4）调节电动推力缸5，使得摆动式磁场发生装置4上磁极环的环心与工件内球面的球心重合。

5）转动螺钉11使得磁极头和工件之间具有合适的加工间隙。

6）先启动并调节调速电机6，使得工件的转速达到合适大小。然后启动并调节伺服电机18，使得磁极环在合适范围内以一定速度往复摆动。

7）切断电源，调节同步带组合模组2的电机，使手摇式丝杠系统1移动到串球形内球面的下一个内球面处，重复步骤3）-6），直到全部串球加工完成；

8）加工完成后，切断装置电源，取下工件并进行清洗和烘干。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种串珠形内球面的磁力研磨装置，其特征在于，它包括手摇式丝杠系统（1），同步带组合模组（2），工作台（3），摆动式磁场发生装置（4），电动推力缸（5），调速电机（6），安装板（7），压板（8）和型材板（10）；同步带组合模组（2）和型材板（10）安装于工作台（3）上，调速电机（6）安装于型材板（10）上，工件（9）的两端分别通过各自的压板（8）装夹于对应的安装板（7），安装板（7）固定在对应的转轴上，其中一根转轴的一端和调速电机（6）连接，工件（9）能够在调速电机（6）的驱动下旋转；手摇式丝杠系统（1）安装于同步带组合模组（2）的滑块上，并能够随着滑块前后移动；电动推力缸（5）安装于手摇式丝杠系统（1）的滑块上，能够随滑块进行左右移动；摆动式磁场发生装置（4）和电动推力缸（5）的下端相连接并能够在电动推力缸（5）的带动下上下移动；电动推力缸（5）通过手摇式丝杠系统（1）的左右移动和自身的上下移动保证工件的中心与摆动式磁场发生装置（4）的中心重合；工件（9）内的磁性磨料在摆动式磁场发生装置（4）磁场的作用下仿形压覆于工件（9）内球面，在摆动式磁场发生装置（4）的往复摆动和工件（9）的旋转作用下，实现对工件（9）内球面的均匀研磨。

2.根据权利要求1所述的串珠形内球面的磁力研磨装置，其特征在于，所述的摆动式磁场发生装置（4）包括螺钉（11）、磁极环（12）、磁铁组（13）、支撑架（14）、螺纹轴一（15）、螺纹轴二（16）、电机安装架（17）、伺服电机（18）、联轴器（19），伺服电机（18）通过电机安装架（17）安装于支撑架（14）侧面，支撑架（14）与电动推力缸（5）的输出轴杆相连；四个磁铁组（13）末端极性按N-N-S-S方式排布，每个磁铁组和螺纹轴一（15）、螺纹轴二（16）组成的螺纹轴线的夹角呈45度，磁铁组（13）通过螺钉（11）安装在磁极环（12）内侧，磁极环（12）安装在螺纹轴一（15）和螺纹轴二（16）上，螺纹轴一（15）和螺纹轴二（16）安装在撑架（14）上，螺纹轴二（16）通过联轴器（19）与伺服电机（18）的输出轴相连，磁极环（12）在伺服电机（18）的带动下绕螺纹轴一（15）和螺纹轴二（16）组成的轴线作往复摆动，工件（9）内部磁性磨粒能够在外部磁场的作用下实现往复运动；通过转动螺钉（11）能够对加工间隙进行调整，从而实现研磨压力的调节。

3.根据权利要求1所述的串珠形内球面的磁力研磨装置，其特征在于，通过调节同步带组合模组（2）、手摇式丝杠系统（1）、电动推力缸（5）使得磁极环（12）的环心和工件（9）内球面的球心重合，磁铁组（13）和工件（9）在研磨过程中能够始终保持一定的加工间隙，使得磁性磨粒能够始终保持一定的研磨压力；工件（9）在调速电机（6）的驱动下旋转，磁性磨粒和工件（9）内球面形成主切削运动；在磁极环（12）的摆动下，工件（9）内部磁性磨粒沿着内球面往复移动，扩大了磁性磨粒的运动范围，使得磁性磨粒的研磨轨迹更加复杂，提高了研磨效率。

4.一种串珠形内球面的磁力研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将一定量的磁性磨料和研磨液填充于工件（9）内部，将工件（9）装夹于调速电机（6）一端的工件安装架上；

2）调节同步带组合模组（2）的电机，使得摆动式磁场发生装置（4）上磁极环的环心和工件球形内腔的球心处在同一竖直平面内；

3）调节手摇式丝杠系统（1）的手轮，使得摆动式磁场发生装置（4）上磁极环的环心和工件球形内腔的球心在同一竖直线上；

4）调节电动推力缸（5），使得摆动式磁场发生装置（4）上磁极环的环心与工件内球面的球心重合；

5）转动螺钉（11）使得磁极头（13）和工件之间具有合适的加工间隙；

6）先启动并调节调速电机（6），使得工件的转速达到合适大小；然后启动并调节伺服电机（18），使得磁极环在合适范围内以一定速度往复摆动；完成第一个球面内表面的加工；

7）切断电源，调节同步带组合模组（2）的电机，使手摇式丝杠系统（1）移动到串球形内球面的下一个内球面处，重复步骤3）-6），直到全部串球加工完成；

8）加工完成后，切断装置电源，取下工件并进行清洗和烘干。

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