CN115122226A - 一种永磁场旋转磨削加工装置 - Google Patents

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CN115122226A CN202210808650.3A CN202210808650A CN115122226A CN 115122226 A CN115122226 A CN 115122226A CN 202210808650 A CN202210808650 A CN 202210808650A CN 115122226 A CN115122226 A CN 115122226A
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李云峰
张祎
姜广君
武建新
何晓东
宋晓文
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Inner Mongolia University of Technology
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Abstract

本发明属于磨削加工技术领域，尤其为一种永磁场旋转磨削加工装置，包括机箱，所述机箱的表面设置有光整机构，所述光整机构包括旋转运动组件、光整组件、传动组件和吸尘组件，所述旋转运动组件设置在所述机箱的表面，所述传动组件设置在所述机箱的表面靠近所述旋转运动组件的下方位置处，所述光整组件设置在所述传动组件的上方，所述吸尘组件设置在所述传动组件的右侧；通过旋转运动和轴向进给移动从而实现对工件内表面切削和滚压，有利于对磨削产生的粉尘进行沉淀，避免工作人员长期在粉尘中工作对身体的健康产生影响。

Description

一种永磁场旋转磨削加工装置
技术领域
本发明属于磨削加工技术领域，具体涉及一种永磁场旋转磨削加工装置。
背景技术
随着现代工业技术的不断发展进步，磁场的应用已经渗透到各个领域，广泛应用于我们日常工业的生产和生活中，对旋转磁场的应用也更为广泛，在工业中，因生产技术和工艺水平逐步提升，对工件内孔表面要求的质量也日益提高，人工打磨以及许多传统的打磨工具无法深入内孔表面进行精密加工。
为此，设计一种永磁场旋转磨削加工装置来解决上述问题。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种永磁场旋转磨削加工装置，通过旋转运动和轴向进给移动从而实现对工件内表面切削和滚压，有利于对磨削产生的粉尘进行沉淀，避免工作人员长期在粉尘中工作对身体的健康产生影响。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种永磁场旋转磨削加工装置，包括机箱，所述机箱的表面设置有光整机构；
所述光整机构包括旋转运动组件、光整组件、传动组件和吸尘组件，所述旋转运动组件设置在所述机箱的表面，所述传动组件设置在所述机箱的表面靠近所述旋转运动组件的下方位置处，所述光整组件设置在所述传动组件的上方，所述吸尘组件设置在所述传动组件的右侧。
作为本发明一种永磁场旋转磨削加工装置优选的，所述旋转运动组件包括第一步进电机、三爪卡盘和加工件，所述第一步进电机固定安装在所述机箱表面开设的上安装槽内，所述三爪卡盘固定连接在所述第一步进电机的输出轴的一端，且所述第一步进电机的输出轴位于所述机箱表面开设的上贯通孔内，所述加工件固定连接在所述三爪卡盘的内部。
作为本发明一种永磁场旋转磨削加工装置优选的，所述传动组件包括第二步进电机、U型底座、丝杠、螺母座和放置平台，所述U型底座固定连接在所述机箱靠近所述三爪卡盘的一面，所述第二步进电机固定安装在所述机箱表面开设的下安装槽内，且所述下安装槽位于所述上安装槽的下方，所述丝杠通过联轴器与所述第二步进电机的输出轴固定连接，且所述第二步进电机的输出轴位于所述机箱表面开设的下贯通孔内，所述螺母座螺接在所述丝杠的表面，所述放置平台固定连接在所述螺母座远离所述U型底座的一面。
作为本发明一种永磁场旋转磨削加工装置优选的，所述传动组件还包括导轨和U型滑块，所述导轨对称固定连接在所述U型底座的内壁面，所述U型滑块对称固定连接在所述螺母座远离所述放置平台的一面，且所述U型滑块滑动连接在所述导轨的表面。
作为本发明一种永磁场旋转磨削加工装置优选的，所述传动组件还包括轴承座和轴承一，所述轴承座固定安装在所述U型底座的内壁面，所述轴承一固定连接在所述丝杠远离所述第二步进电机的一端，且所述丝杠通过所述轴承座和所述轴承一与所述U型底座固定连接。
作为本发明一种永磁场旋转磨削加工装置优选的，所述传动组件还包括限位开关，所述限位开关固定连接在所述U型底座靠近所述螺母座的一面。
作为本发明一种永磁场旋转磨削加工装置优选的，所述光整组件包括衔接圆环、配重块、永磁铁、磨砂钢珠、支撑板和支座，所述支撑板固定连接在所述支座的上表面，所述衔接圆环固定连接在所述支撑板远离所述支座的一面，所述配重块和所述永磁铁对称固定连接在所述衔接圆环的内壁面，且所述配重块位于所述永磁铁的上方，所述磨砂钢珠位于所述加工件的内部靠近所述永磁铁的上方位置处，所述支座固定连接在所述放置平台远离所述螺母座的一面。
作为本发明一种永磁场旋转磨削加工装置优选的，所述吸尘组件包括过滤箱、上盖、进风管、组合式风箱、风机和出风管，所述过滤箱固定连接在所述U型底座远离所述机箱的一面，所述上盖通过铰链转动连接在所述过滤箱的上表面，所述组合式风箱固定连接在所述上盖的上表面，所述风机固定安装在所述组合式风箱的内壁面，所述进风管固定连接在所述组合式风箱上表面开设的进风槽内，所述出风管固定连接在所述组合式风箱底面开设的排风槽内，且所述出风管远离所述组合式风箱的一端贯穿所述上盖的表面位于所述过滤箱的内部。
作为本发明一种永磁场旋转磨削加工装置优选的，所述吸尘组件还包括过滤网，所述上盖上表面开设的限位槽内固定连接有所述过滤网。
作为本发明一种永磁场旋转磨削加工装置优选的，所述吸尘组件还包括集风罩，所述进风管远离所述组合式风箱的一端固定连接有集风罩。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过第一步进电机带动加工件的旋转运动和第二步进电机的运行带动衔接圆环的轴向进给移动从而实现对工件内表面切削和滚压，由于磨砂钢珠在永磁铁磁力作用下紧贴加工件的内壁做相对运动，通过直线运动和旋转运动实现对加工件内壁的研磨，有利于对磨削产生的粉尘进行沉淀，避免工作人员长期在粉尘中工作对身体的健康产生影响。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中的剖视图；
图3为本发明图2中A处的放大图；
图4为本发明图2中B处的放大图；
图5为本发明中配重块和衔接圆环的结构示意图；
图6为本发明中衔接圆环和支撑板的结构示意图；
图7为本发明中U型底座和螺母座的结构示意图；
图8为本发明中加工件和磨砂钢珠的结构示意图；
图9为本发明中磨砂钢珠的切削原理图；
图中：
1、机箱；2、光整机构；
21、旋转运动组件；211、第一步进电机；212、三爪卡盘；213、加工件；214、上安装槽；215、上贯通孔；
22、光整组件；221、衔接圆环；222、配重块；223、永磁铁；224、磨砂钢珠；225、支撑板；226、支座；
23、传动组件；231、下安装槽；232、第二步进电机；233、下贯通孔；234、U型底座；235、轴承座；236、丝杠；237、导轨；238、U型滑块；239、螺母座；2310、放置平台；2311、轴承一；2312、限位开关；
24、吸尘组件；241、过滤箱；242、上盖；243、限位槽；244、过滤网；245、进风管；246、组合式风箱；247、风机；248、出风管；249、集风罩。
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。
如图1至图9所示；
一种永磁场旋转磨削加工装置，包括机箱1，机箱1的表面设置有光整机构2；
光整机构2包括旋转运动组件21、光整组件22、传动组件23和吸尘组件24，旋转运动组件21设置在机箱1的表面，传动组件23设置在机箱1的表面靠近旋转运动组件21的下方位置处，光整组件22设置在传动组件23的上方，吸尘组件24设置在传动组件23的右侧。
在一个可选的实施例中，旋转运动组件21包括第一步进电机211、三爪卡盘212和加工件213，第一步进电机211固定安装在机箱1表面开设的上安装槽214内，三爪卡盘212固定连接在第一步进电机211的输出轴的一端，且第一步进电机211的输出轴位于机箱1表面开设的上贯通孔215内，加工件213固定连接在三爪卡盘212的内部。
在一个可选的实施例中，传动组件23包括第二步进电机232、U型底座234、丝杠236、螺母座239和放置平台2310，U型底座234固定连接在机箱1靠近三爪卡盘212的一面，第二步进电机232固定安装在机箱1表面开设的下安装槽231内，且下安装槽231位于上安装槽214的下方，丝杠236通过联轴器与第二步进电机232的输出轴固定连接，且第二步进电机232的输出轴位于机箱1表面开设的下贯通孔233内，螺母座239螺接在丝杠236的表面，放置平台2310固定连接在螺母座239远离U型底座234的一面。
在一个可选的实施例中，传动组件23还包括导轨237和U型滑块238，导轨237对称固定连接在U型底座234的内壁面，U型滑块238对称固定连接在螺母座239远离放置平台2310的一面，且U型滑块238滑动连接在导轨237的表面。
在一个可选的实施例中，传动组件23还包括轴承座235和轴承一2311，轴承座235固定安装在U型底座234的内壁面，轴承一2311固定连接在丝杠236远离第二步进电机232的一端，且丝杠236通过轴承座235和轴承一2311与U型底座234固定连接。
在一个可选的实施例中，传动组件23还包括限位开关2312，限位开关2312固定连接在U型底座234靠近螺母座239的一面。
在一个可选的实施例中，光整组件22包括衔接圆环221、配重块222、永磁铁223、磨砂钢珠224、支撑板225和支座226，支撑板225固定连接在支座226的上表面，衔接圆环221固定连接在支撑板225远离支座226的一面，配重块222和永磁铁223对称固定连接在衔接圆环221的内壁面，且配重块222位于永磁铁223的上方，磨砂钢珠224位于加工件213的内部靠近永磁铁223的上方位置处，支座226固定连接在放置平台2310远离螺母座239的一面。
在一个可选的实施例中，吸尘组件24包括过滤箱241、上盖242、进风管245、组合式风箱246、风机247和出风管248，过滤箱241固定连接在U型底座234远离机箱1的一面，上盖242通过铰链转动连接在过滤箱241的上表面，组合式风箱246固定连接在上盖242的上表面，风机247固定安装在组合式风箱246的内壁面，进风管245固定连接在组合式风箱246上表面开设的进风槽内，出风管248固定连接在组合式风箱246底面开设的排风槽内，且出风管248远离组合式风箱246的一端贯穿上盖242的表面位于过滤箱241的内部。
在一个可选的实施例中，吸尘组件24还包括过滤网244，上盖242上表面开设的限位槽243内固定连接有过滤网244。
在一个可选的实施例中，吸尘组件24还包括集风罩249，进风管245远离组合式风箱246的一端固定连接有集风罩249。
本实施方案中：使该装置与外部电源相连接，第一步进电机211的运行带动三爪卡盘212转动，加工件213被三爪卡盘212夹紧，因此随着三爪卡盘212一起转动，第二步进电机232的运行通过联轴器带动丝杠236转动，丝杠236在螺母座239的内壁面转动从而使螺母座239进行移动，螺母座239在移动时带动U型滑块238在导轨237的表面滑动，从而使螺母座239平稳移动，使螺母座239实现直线运动，直至放置平台2310移动至左侧零位和右侧的限位开关2312处停止，在加工件213内部放入磨砂钢珠224，加工件213由第一步进电机211进行驱动，带动其旋转，由于永磁铁223自带磁性，从而使加工件213内部的磨砂钢珠224随着旋转而运动，磨砂钢珠224在磁力作用下紧贴工件内壁做相对运动，衔接圆环221与支座226相连，支座226再与放置平台2310通过螺栓相连，通过第一步进电机211带动加工件213的旋转运动和第二步进电机232的运行带动衔接圆环221的轴向进给移动从而实现对工件内表面切削和滚压，由于磨砂钢珠224在永磁铁223磁力作用下紧贴加工件213的内壁做相对运动，通过直线运动和旋转运动实现对加工件213内壁的研磨，在对加工件213内壁进行磨削的过程中，启动风机247，风机247的运行使磨削产生的粉尘夹杂在空气中沿着集风罩249的内部流入至进风管245的内部，并沿着出风管248的内部流出，过滤箱241的内部放置有沉淀液，粉尘在沉淀液中沉淀，气体穿过过滤网244排出，有利于对磨削产生的粉尘进行沉淀，避免工作人员长期在粉尘中工作对身体的健康产生影响，在过滤箱241内部沉淀物较多时，可使上盖242在过滤箱241的表面翻转，方便工作人员对过滤箱241内部的沉淀物进行清理。
需要说明的是：磨砂钢珠224在材料选择方面要选择硬度高于工件的材料，正是因为这一点，磨砂钢珠224上的刃尖才会在打磨压力和相对运动作用下对工件表面进行切削，如图9所示，这时磨砂钢珠224对工件加工表面的作用力有工件本身的重力Fm、磁场力F和切向力摩擦力Ff，磨砂钢珠224的重力Fm和磁场力F对工件加工表面产生压力，压力对工件加工表面产生挤压作用，从而工件加工表面被挤压形成压痕，该挤压作用能够改变工件表面的应力状况，改善工件的使用性能，在磨砂钢珠224的方向和形状适当时，因磨砂钢珠224在滚动时会产生摩擦力Ff，所以磨砂钢珠224就如同刀具的切削刃一样，对工件表面进行微量切削而产生切屑，因为磨砂钢珠224的尺寸很小并且作用力不是很大，对工件表面的切削深度很小，通常不会超过0.2～0.3μm，故产生的切屑很少，工件的加工变质层非常薄，残余应力也很微小，因此这种加工方法属于微量切削，加工后得到的表面粗糙度值很小
需要说明的是：用于磁性研磨的磨砂钢珠224的硬度通常来说都是比较高的，但它们在与加工表面接触做相对运动时的微量切削过程并不只有一种，磨砂钢珠224可能会对工件加工表面上产生以下几种磨削现象：与工件表面瞬间产生的滑擦导致工件表面通常只留下一道滑痕；发生塑性变形，在工件上擦出一道两侧突出的凹痕；剜出一条沟槽，在大多数的情况下出现的是后两种磨削现象，在磨砂钢珠224的连续加工过程中，表面层的金属易出现塑性变形或飞边堆积，因此易发生反复的塑变，导致其产生表面加工硬化作用，最后脱落成为磨屑，此外，由于磨砂钢珠224通常集中分布在集中在具有高磁力线的粗糙轮廓峰处，因此，粗糙度降低的速度会更快，通过多次塑型变形和磨砂钢珠224的磨削作用可以较快地将工件内壁加工成比较光滑的表面，同时不会对工件的尺寸和形状精度产生任何影响。
需要说明的是：工件在被磨砂钢珠224进行研磨的同时会产生电化学作用，当工件表面被研磨后，纯金属会接触到外界的环境，便会与外部介质产生化学反应，从而导致表面迅速氧化，便在工件内壁上形成一层极薄的氧化膜，而氧化膜与工件间的粘附力较差，在摩擦过程中很容易从工件表面剥落，在进行连续研磨时，工件表面的金属会发生氧化—脱落—再氧化—再脱落的现象，因此使研磨效率大大提升，此外，由于大量磨砂钢珠224在不同表面之间反复摩擦的进行回转运动，使电化学作用在工件内部上得到进一步的改善。
需要说明的是：当大量磨砂钢珠224同时运动从而对工件的内壁进行研磨时，在整个加工过程中，由于单个磨砂钢珠224并不总是紧贴在工件内壁上作螺旋线运动，从而可能会使其与内表面的暂时脱离，随后又再冲击到工件的内表面上，对工件的内表面产生碰撞，虽然这种撞击并不会改变工件内表面的加工状况，但它对于提高工件内表面的力学性能起到了有效的促进作用。
需要说明的是：本发明基于PLC控制实现对应工作，永磁铁223充磁方式为径向充磁，永磁铁223和配重块222利用树脂胶粘在衔接圆环221上，衔接圆环221与底部的支撑板225通过焊接相连接。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永磁场旋转磨削加工装置，包括机箱(1)，其特征在于：所述机箱(1)的表面设置有光整机构(2)；
所述光整机构(2)包括旋转运动组件(21)、光整组件(22)、传动组件(23)和吸尘组件(24)，所述旋转运动组件(21)设置在所述机箱(1)的表面，所述传动组件(23)设置在所述机箱(1)的表面靠近所述旋转运动组件(21)的下方位置处，所述光整组件(22)设置在所述传动组件(23)的上方，所述吸尘组件(24)设置在所述传动组件(23)的右侧。
2.根据权利要求1所述的永磁场旋转磨削加工装置，其特征在于：所述旋转运动组件(21)包括第一步进电机(211)、三爪卡盘(212)和加工件(213)，所述第一步进电机(211)固定安装在所述机箱(1)表面开设的上安装槽(214)内，所述三爪卡盘(212)固定连接在所述第一步进电机(211)的输出轴的一端，且所述第一步进电机(211)的输出轴位于所述机箱(1)表面开设的上贯通孔(215)内，所述加工件(213)固定连接在所述三爪卡盘(212)的内部。
3.根据权利要求2所述的永磁场旋转磨削加工装置，其特征在于：所述传动组件(23)包括第二步进电机(232)、U型底座(234)、丝杠(236)、螺母座(239)和放置平台(2310)，所述U型底座(234)固定连接在所述机箱(1)靠近所述三爪卡盘(212)的一面，所述第二步进电机(232)固定安装在所述机箱(1)表面开设的下安装槽(231)内，且所述下安装槽(231)位于所述上安装槽(214)的下方，所述丝杠(236)通过联轴器与所述第二步进电机(232)的输出轴固定连接，且所述第二步进电机(232)的输出轴位于所述机箱(1)表面开设的下贯通孔(233)内，所述螺母座(239)螺接在所述丝杠(236)的表面，所述放置平台(2310)固定连接在所述螺母座(239)远离所述U型底座(234)的一面。
4.根据权利要求3所述的永磁场旋转磨削加工装置，其特征在于：所述传动组件(23)还包括导轨(237)和U型滑块(238)，所述导轨(237)对称固定连接在所述U型底座(234)的内壁面，所述U型滑块(238)对称固定连接在所述螺母座(239)远离所述放置平台(2310)的一面，且所述U型滑块(238)滑动连接在所述导轨(237)的表面。
5.根据权利要求3所述的永磁场旋转磨削加工装置，其特征在于：所述传动组件(23)还包括轴承座(235)和轴承一(2311)，所述轴承座(235)固定安装在所述U型底座(234)的内壁面，所述轴承一(2311)固定连接在所述丝杠(236)远离所述第二步进电机(232)的一端，且所述丝杠(236)通过所述轴承座(235)和所述轴承一(2311)与所述U型底座(234)固定连接。
6.根据权利要求3所述的永磁场旋转磨削加工装置，其特征在于：所述传动组件(23)还包括限位开关(2312)，所述限位开关(2312)固定连接在所述U型底座(234)靠近所述螺母座(239)的一面。
7.根据权利要求3所述的永磁场旋转磨削加工装置，其特征在于：所述光整组件(22)包括衔接圆环(221)、配重块(222)、永磁铁(223)、磨砂钢珠(224)、支撑板(225)和支座(226)，所述支撑板(225)固定连接在所述支座(226)的上表面，所述衔接圆环(221)固定连接在所述支撑板(225)远离所述支座(226)的一面，所述配重块(222)和所述永磁铁(223)对称固定连接在所述衔接圆环(221)的内壁面，且所述配重块(222)位于所述永磁铁(223)的上方，所述磨砂钢珠(224)位于所述加工件(213)的内部靠近所述永磁铁(223)的上方位置处，所述支座(226)固定连接在所述放置平台(2310)远离所述螺母座(239)的一面。
8.根据权利要求3所述的永磁场旋转磨削加工装置，其特征在于：所述吸尘组件(24)包括过滤箱(241)、上盖(242)、进风管(245)、组合式风箱(246)、风机(247)和出风管(248)，所述过滤箱(241)固定连接在所述U型底座(234)远离所述机箱(1)的一面，所述上盖(242)通过铰链转动连接在所述过滤箱(241)的上表面，所述组合式风箱(246)固定连接在所述上盖(242)的上表面，所述风机(247)固定安装在所述组合式风箱(246)的内壁面，所述进风管(245)固定连接在所述组合式风箱(246)上表面开设的进风槽内，所述出风管(248)固定连接在所述组合式风箱(246)底面开设的排风槽内，且所述出风管(248)远离所述组合式风箱(246)的一端贯穿所述上盖(242)的表面位于所述过滤箱(241)的内部。
9.根据权利要求8所述的永磁场旋转磨削加工装置，其特征在于：所述吸尘组件(24)还包括过滤网(244)，所述上盖(242)上表面开设的限位槽(243)内固定连接有所述过滤网(244)。
10.根据权利要求8所述的永磁场旋转磨削加工装置，其特征在于：所述吸尘组件(24)还包括集风罩(249)，所述进风管(245)远离所述组合式风箱(246)的一端固定连接有集风罩(249)。
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