CN205342683U - 多工位硬脆材料表面研磨装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多工位硬脆材料表面研磨装置，包括机械手、超声磁力研磨装置及抛光液输送装置；超声磁力研磨装置包括超声波发生器、研磨驱动机构和磁性研磨头，研磨驱动机构包括旋转线圈、磁芯和固定线圈，固定线圈与超声波发生器相连，旋转线圈下方依次同轴设置有碳刷、换能器、变幅杆和磁性研磨头；旋转线圈由旋转驱动机构驱动并带动磁性研磨头高速转动；抛光液输送装置的抛光液出口设在磁力研磨装置中磁性研磨头的一侧。本实用新型将超声抛光与磁力研磨技术相结合，通过机械手操控，可实现一次定位装卡即可完成对不同工位处的硬脆材料工件的抛光，对工件材料的去除率高，能够显著提高工件表面质量及加工效率，且成品表面抛光均匀性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及硬脆材料研磨抛光技术领域，尤其涉及一种多工位硬脆材料表面研磨装置。
背景技术
随着工业技术的发展，使得硬脆材料(玻璃、陶瓷、晶体、宝石等)在现代工业中的应用越来越广泛，但是由于硬脆材料本身具有硬度高、脆性大和不导电的特点，所以使用传统加工方法很难达到预期的加工效果。同时，在加工不同工位的工件时，多次定位装卡不但影响加工质量和效率，也会增加生产成本。
超声加工对硬脆性材料具有良好的效果，超声旋转加工时，工具除做相对于工件的高速旋转切削外，还以一定的振幅做超声振动，使得工具高速不停地冲击工件表面，使材料变形直至击碎成微粒，加工区域材料逐渐被去除。而磁力研磨技术具有柔性接触、自锐性强、温升小且不需要进行工具磨损补偿等优点，能够适应各种不同表面的研磨加工。
发明内容
本实用新型提供了一种多工位硬脆材料表面研磨装置，将超声抛光与磁力研磨技术相结合，通过机械手操控，可实现一次定位装卡即可完成对不同工位处的硬脆材料工件的抛光，对工件材料的去除率高，能够显著提高工件表面质量及加工效率，且成品表面抛光均匀性好。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
多工位硬脆材料表面研磨装置，包括机械手、通过法兰盘与机械手的执行部件相连接的超声磁力研磨装置以及抛光液输送装置；所述超声磁力研磨装置包括超声波发生器、研磨驱动机构和磁性研磨头，研磨驱动机构包括由内至外依次设置的旋转线圈、磁芯和固定线圈，其中固定线圈与超声波发生器相连，旋转线圈下方依次同轴设置有碳刷、换能器、变幅杆和磁性研磨头；旋转线圈由旋转驱动机构驱动并带动磁性研磨头高速转动；抛光液输送装置的抛光液出口设在磁力研磨装置中磁性研磨头的一侧，固定工件的工作台设于抛光液池的上方。
所述磁性研磨头为磁极，通过底部夹头固定在变幅杆下端，磁极表面附着磁性磨料。
所述旋转驱动机构由依次连接的调速电机、联轴器、软轴和锥齿轮对组成，调速电机另外连接变频器；锥齿轮对由锥齿轮I和锥齿轮II组成，锥齿轮I与固定在软轴轴端的锥齿轮II啮合传动，并通过传动轴带动旋转线圈转动。
所述抛光液输送装置由通过抛光液输送管依次连接的抛光液池、过滤器、蠕动泵、控制阀和流量计组成，抛光液池中还设有搅拌器。
所述机械手为六自由度反向运动机械手。
所述超声波发生器为超声电源，其工作频率为15～20kHz，振幅为10～20μm。
所述磁极为径向充磁的圆柱形磁极，且磁极为铷铁硼强磁材料。
所述调速电机的转速为0-3000r/min。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)并通过超声研磨装置产生高频振动，使得磨粒在超声振动和压力下，高速不停地冲击工件表面，使得材料粉碎成无数微小碎片，伴随着工具的旋转切削作用，加工区域材料逐渐被去除；
2)采用抛光液使超声振动产生空化现象，在工件表面形成空腔，而空腔的瞬时闭合产生强烈的液压冲击，强化了抛光研磨的作用，有利于加工产物的排除，工件材料越脆，所承受冲击载荷的能力越低，越容易被加工去除；
3)在磁力研磨工艺中引入超声波振动,增加了研磨粒子的瞬时研磨压力.经实验证明,在超声振动辅助磁力研磨加工中,研磨粒子在水平切削和垂直冲击挤压运动的综合作用下,对工件材料的去除率高且表面质量均匀；加工效率较单纯磁力研磨工艺提高了约50％；工件表面粗糙度Ra可降至0.06μm左右；并可提高工件的疲劳强度；
4)采用机械手操控，可实现一次定位装卡即可完成对不同工位处的硬脆材料工件的抛光，减少加工辅助时间，有效提高加工效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型所述研磨驱动机构和磁性研磨头的连接示意图。
图中：1.机械手2.超声电源3.蠕动泵4.过滤器5.控制阀6.锥齿轮I7.工件8.流量计9.锥齿轮II10.传动轴11.软轴12.变频器13.联轴器14.调速电机15.旋转线圈16.磁芯17.固定线圈18.碳刷19.换能器20.变幅杆21.底部夹头22.磁极23.磁性磨料
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
见图1，是本实用新型的结构示意图，本实用新型多工位硬脆材料表面研磨装置，包括机械手1、通过法兰盘与机械手1的执行部件相连接的超声磁力研磨装置以及抛光液输送装置；所述超声磁力研磨装置包括超声波发生器、研磨驱动机构和磁性研磨头，研磨驱动机构包括由内至外依次设置的旋转线圈15、磁芯16和固定线圈17，其中固定线圈17与超声波发生器相连，旋转线圈15下方依次同轴设置有碳刷18、换能器19、变幅杆20和磁性研磨头(如图2所示)；旋转线圈15由旋转驱动机构驱动并带动磁性研磨头高速转动；抛光液输送装置的抛光液出口设在磁力研磨装置中磁性研磨头的一侧，固定工件7的工作台设于抛光液池的上方。
所述磁性研磨头为磁极22，通过底部夹头21固定在变幅杆20下端，磁极22表面附着磁性磨料23。
所述旋转驱动机构由依次连接的调速电机14、联轴器13、软轴11和锥齿轮对组成，调速电机14另外连接变频器12；锥齿轮对由锥齿轮I6和锥齿轮II9组成，锥齿轮I6与固定在软轴11轴端的锥齿轮II9啮合传动，并通过传动轴10带动旋转线圈15转动。
所述抛光液输送装置由通过抛光液输送管依次连接的抛光液池、过滤器4、蠕动泵3、控制阀5和流量计8组成，抛光液池中还设有搅拌器。
所述机械手1为六自由度反向运动机械手。
所述超声波发生器为超声电源2，其工作频率为15～20kHz，振幅为10～20μm。
所述磁极22为径向充磁的圆柱形磁极，且磁极22为铷铁硼强磁材料。
所述调速电机14的转速为0-3000r/min。
本实用新型多工位硬脆材料表面研磨装置使用时，将超声磁力研磨装置的连接架通过法兰连接固定在机械手1上，变频器12控制调速电机14，调速电机14通过联轴器13带动软轴11驱动锥齿轮Ⅱ9，锥齿轮Ⅱ9通过与锥齿轮Ⅰ6啮合带动底部磁性研磨头旋转。
超声电源2作用于固定线圈17上，固定线圈17和旋转线圈15通过电磁耦合作用产生电流，并通过碳刷18传递到换能器19上，换能器19将高频电信号转换为高频振动，并通过变幅杆20传递到底部夹头21，作用于磁极22和磁性磨料23上，进而作用于工件7表面。
抛光液通过蠕动泵3抽取作用于加工区域，并通过控制阀5调节流量，流量通过流量计8显示，过滤器4把抛光液中的杂质过滤掉，防止抛光液中的杂质通过抛光液输送管输送到工件7表面造成表面损伤。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.多工位硬脆材料表面研磨装置，其特征在于，包括机械手、通过法兰盘与机械手的执行部件相连接的超声磁力研磨装置以及抛光液输送装置；所述超声磁力研磨装置包括超声波发生器、研磨驱动机构和磁性研磨头，研磨驱动机构包括由内至外依次设置的旋转线圈、磁芯和固定线圈，其中固定线圈与超声波发生器相连，旋转线圈下方依次同轴设置有碳刷、换能器、变幅杆和磁性研磨头；旋转线圈由旋转驱动机构驱动并带动磁性研磨头高速转动；抛光液输送装置的抛光液出口设在磁力研磨装置中磁性研磨头的一侧，固定工件的工作台设于抛光液池的上方。
2.根据权利要求1所述的多工位硬脆材料表面研磨装置，其特征在于，所述磁性研磨头为磁极，通过底部夹头固定在变幅杆下端，磁极表面附着磁性磨料。
3.根据权利要求1所述的多工位硬脆材料表面研磨装置，其特征在于，所述旋转驱动机构由依次连接的调速电机、联轴器、软轴和锥齿轮对组成，调速电机另外连接变频器；锥齿轮对由锥齿轮I和锥齿轮II组成，锥齿轮I与固定在软轴轴端的锥齿轮II啮合传动，并通过传动轴带动旋转线圈转动。
4.根据权利要求1所述的多工位硬脆材料表面研磨装置，其特征在于，所述抛光液输送装置由通过抛光液输送管依次连接的抛光液池、过滤器、蠕动泵、控制阀和流量计组成，抛光液池中还设有搅拌器。
5.根据权利要求1所述的多工位硬脆材料表面研磨装置，其特征在于，所述机械手为六自由度反向运动机械手。
6.根据权利要求1所述的多工位硬脆材料表面研磨装置，其特征在于，所述超声波发生器为超声电源，其工作频率为15～20kHz，振幅为10～20μm。
7.根据权利要求2所述的多工位硬脆材料表面研磨装置，其特征在于，所述磁极为径向充磁的圆柱形磁极，且磁极为铷铁硼强磁材料。
8.根据权利要求3所述的多工位硬脆材料表面研磨装置，其特征在于，所述调速电机的转速为0-3000r/min。
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