CN210099595U

CN210099595U - 一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置

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Publication number: CN210099595U
Application number: CN201920364328.XU
Authority: CN
Inventors: 陈燕; 刘新龙; 张国富; 王杰; 韩冰; 陈松
Original assignee: University of Science and Technology Liaoning USTL
Current assignee: University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2020-02-21
Anticipated expiration: 2029-03-21

Abstract

本实用新型涉及一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置，包括机械手，绝缘水平加工平台，机械手夹持旋转超声波装置，超声波发生器下方连接磁粒研磨抛光装置，旋转超声波装置一侧通过固定夹持器连接电解抛光装置，绝缘水平加工平台上夹持待加工工件，旋转超声波装置、电解抛光装置及磁粒研磨抛光装置同时对待加工工件的平面进行抛光，首先通过电化学的阳极溶解反应，使待加工工件的表面材料软化，生成一层硬度低于待加工工件基体的钝化膜，此钝化膜使阳极的溶解反应减弱，进而用磁粒研磨的方法对钝化膜进行去除，使电解阳极的溶解继续，旋转超声波装置提供间歇性研磨压力，实现对待加工工件的抛光。本实用新型对硬质合金表面抛光效果好。

Description

一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置

技术领域

本实用新型涉及超精密加工技术领域，尤其是涉及一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置。

背景技术

硬质合金凭板材借着强度高、耐腐蚀性能好被广泛应用于航空航天、船舶等很多领域，提高硬质合金板材表面质量成为一个关键的研究对象。然而既要保证硬质合金的加工效率又要保证加工质量是目前的一大科研难题。

特别是对单块大面积硬质合金板材抛光而言，传统的机械磨床抛光以及手工砂纸抛光更是难以同时保证其表面加工精度和加工效率。

磁力研磨抛光加工、电化学抛光加工以及超声加工均为当前较长应用的特种加工方法，但是单一使用其一种方法对硬质合金表面进行抛光质量差且效率低，三种加工工艺都存在很多缺点，例如：磁研磨加工在抛光平面板材的通常做法是借助铣床，在铣床主轴上加装轴向磁极，磁极吸附磁性磨料形成具有一定强度的柔性“磁粒刷”。工作时，铣床主轴带动轴向磁极转动并结合工件随加工平台前后左右移动，从而实现对待加工平面的抛光。但是磁粒研磨是一种“柔性”加工工艺且研磨压力通常较低，所以，单一使用磁粒研磨工艺对硬质合金进行抛光效率极低。

电化学加工是一种基于阳极电化学溶解的电化学溶解的加工方式，从理论上讲，是一种属于离子级去除的加工方式，不会受到材料的去除影响，适合任何金属及合金材料的加工。但是，由于加工过程之中涉及因素过多，如电解液的流场、极间电场、温度场等对工件都有影响，要达到良好的加工效率和表面质量对工艺过程控制以及装备要求高。

超声抛光工艺可以提供足够的研磨压力，但在传统抛光领域应用较少，原因是传统抛光工艺多采用砂轮抛光，如将超声波发生器与传统炮管设备相配合，抛光时砂轮与工件会产生较大的刚性冲击，导致工件表面质量差。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种针对硬质合金板材表面抛光的一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置，硬质合金表面抛光效果好，大大提高工作效率。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置，包括机械手，绝缘水平加工平台，机械手夹持旋转超声波装置，超声波发生器下方连接磁粒研磨抛光装置，旋转超声波装置一侧通过固定夹持器连接电解抛光装置，绝缘水平加工平台上夹持待加工工件，旋转超声波装置、电解抛光装置及磁粒研磨抛光装置同时对待加工工件的平面进行抛光，首先通过电化学的阳极溶解反应，使待加工工件的表面材料软化，生成一层硬度低于待加工工件基体的钝化膜，此钝化膜使阳极的溶解反应减弱，进而用磁粒研磨的方法对钝化膜进行去除，使电解阳极的溶解继续，旋转超声波装置提供间歇性研磨压力，实现对待加工工件的抛光。

所述的磁粒研磨抛光装置，包括塑料夹头，塑料夹头连接在超声波发生器下方，塑料夹头夹持轴向的磁极，轴向磁极上吸附磁性磨料。

所述的旋转超声波装置，包括高速电机、超声波发生器，高速电机与机械手连接，超声波发生器通过法兰盘与高速电机连接，高速电机带动超声波发生器旋转，形成旋转超声波，高速电机外侧设有用于连接电解抛光装置的固定夹持器。

所述的高速电机的主轴为空心轴，空心轴内放置超声波发生器的设备线路，超声波发生器的设备线路与高速电机的线路一同通过机械手内部的导线通道接通电源。

所述的机械手为六自由度机械手。

所述的电解抛光装置，包括空心铜棒、蠕动泵、电解液槽、电解液回收槽、阴极线、阳极线，空心铜棒通过固定夹持器连接在高速电机外表面，并与超声波发生器平行设置，空心铜棒上连接阴极线，待加工工件连接阳极线，阴极线、阳极线分别连接在电解抛光腐蚀仪上，蠕动泵的出液管连接在空心铜棒内孔，蠕动泵的进液管与电解液槽连接，出液管、进液管为硅胶管，电解液回收槽设置在绝缘水平加工平台下方。

所述的空心铜棒下部连接碳纤维圆盘，碳纤维圆盘下表面与待加工工件表面距离为1.5mm-2.5mm。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置弥补了单种加工的不足，结合了磁粒研磨的“柔性加工”、电化学不受工件硬度影响的加工，以及超声加工可以提供间歇式增强研磨压力的特点，组装了电解旋转超声磁力复合研磨抛光装置；首先通过电化学的阳极溶解反应，使工件的表面材料得以软化，从而生成一层硬度低于硬质合金基体的钝化膜，此钝化膜的出现使阳极的溶解反应减弱，进而用磁粒研磨的方法对钝化膜进行去除，这样使电解阳极的溶解得以继续。

2.在机构的运动方面，机械手带动磁粒研磨装置、电解抛光装置以及旋转超声波装置作公转运动，安装在机械手上的高速电机带动超声波及轴向磁极作自转运动，本实用新型利用公转与自转相结合，使研磨时与工件相接触的磁性研磨粒子形成致密的网状区域。本实用新型采用公转与自转相结合较单种运动方式而言，可以提高加工效率和研磨质量。

3.旋转超声波装置为抛光装置提供间歇性研磨压力，以提高研磨效率。此外，超声波发生器所产生的超声振动，可以使吸附在轴向磁极上的磁性磨粒得以翻滚，以至于形成研磨刷的磁性磨粒及时得到更新，此举可以延长磁性磨料的使用寿命。

4.本实用新型对于加工不同材料的硬质合金板材，可以使用配比不同的电解液来适应材料性能不同的工件。同样道理，磁性研磨粒子的粒径大小、超声振动的频率和幅值以及电解电流的大小也可以根据工件材料的需要来设定。

5.固定夹持器采用非导磁材料塑料制成，避免直流电通过空心铜棒传递给其他装置造成危害。

6.空心铜棒下端延伸的圆盘由碳纤维制成，起到耐磨和耐腐蚀的效果，并且可以提高其工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为磁粒研磨抛光装置示意图。

图3为旋转超声波装置连接电解抛光装置的示意图。

图4为本实用新型的结构侧视图。

图中：底座1、机械手2、高速电机3、超声波发生器4、磁粒研磨抛光装置5、绝缘水平加工平台6、电解液回收槽7、空心铜棒8、支架9、电解液槽10、蠕动泵11、待加工工件12、塑料夹头13、轴向磁极14、阳极线15、阴极线16、出液管17、进液管18、固定夹持器19、电解抛光腐蚀仪20。

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进一步说明：

如图1-图4，一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置，包括机械手2，绝缘水平加工平台6，机械手设置在底座1上，机械手2为六自由度机械手，绝缘水平加工平台6上夹持待加工工件12，绝缘水平加工平台6一侧设有支架9。

机械手2夹持旋转超声波装置，旋转超声波装置包括高速电机3、超声波发生器4，高速电机3与机械手2连接，超声波发生器4通过法兰盘与高速电机3连接，高速电机3的主轴为空心轴，空心轴内放置超声波发生器的设备线路，超声波发生器的设备线路与高速电机的线路一同通过机械手内部的导线通道接通电源。高速电机3带动超声波发生器4旋转，形成旋转超声波。

超声波发生器4下方连接磁粒研磨抛光装置5，磁粒研磨抛光装置5包括塑料夹头13，塑料夹头13连接在超声波发生器4下方，塑料夹头夹持轴向磁极14，轴向磁极14上吸附磁性磨料。

旋转超声波装置一侧通过固定夹持器19连接电解抛光装置，电解抛光装置包括空心铜棒8、蠕动泵11、电解液槽10、电解液回收槽7、阴极线16、阳极线15，空心铜棒8通过固定夹持器17连接在高速电机3外表面，并与超声波发生器4平行设置，空心铜棒8下部固定连接碳纤维圆盘20，碳纤维圆盘20下表面与待加工工件12表面距离为1.5mm-2.5mm。空心铜棒8上连接阴极线16，待加工工件12连接阳极线15，阴极线16、阳极15线分别连接在电解抛光腐蚀仪20上。

蠕动泵11设置在支架9上，蠕动泵11的出液管17连接在空心铜棒8内孔，蠕动泵11的进液管18与电解液槽10连接，出液管17、进液管18为硅胶管，电解液回收槽设置在绝缘水平加工平台下方。

旋转超声波装置、电解抛光装置及磁粒研磨抛光装置同时对待加工工件的平面进行抛光，首先通过电化学的阳极溶解反应，使待加工工件12的表面材料软化，生成一层硬度低于待加工工件基体的钝化膜，此钝化膜使阳极的溶解反应减弱，进而用磁粒研磨的方法对钝化膜进行去除，使电解阳极的溶解继续，旋转超声波装置提供间歇性研磨压力，实现对待加工工件的抛光。

上述装置抛光硬质合金平面时，电解液通过进液管和出液管利用蠕动泵11从电解液槽10中抽取电解液进入空心铜棒8中的内孔中，供给电解过程中的电解液。启动高速电机3，高速电机3带动超声波发生器4旋转形成旋转超声波，轴向磁极14通过塑料夹头13被固定在超声波发生器4上，高速电机3的转动可以带动轴向磁极14旋转。六自由度机械手带动电解抛光装置、磁力研磨抛光装置、旋转超声波装置做圆周运动，此为抛光装置的公转运动，高速电机带动轴向磁极进行旋转，此运动为自转运动。利用公转与自转相结合，使研磨时与工件相接触的磁性研磨粒子形成致密的网状区域。抛光时，电解抛光装置将其阳极线接触的工件表面，电解为硬度低于硬质合金基体的钝化膜，随着钝化膜厚度的增加，电解电流就接近有0A，在六自由度机械手的带动下，抛光装置将此钝化膜进行去除，从而继续电解。如此往复，达到高效率，高精度的对硬质合金的表面进行抛光。

六自由度机械手夹持端可以实现三维运动，易于满足磁粒研磨抛光装置、电解抛光装置以及超声波装置的位置要求。本实用新型采用公转与自转相结合较单种运动方式而言，可以提高加工效率和研磨质量。

上面所述仅是本实用新型的基本原理，并非对本实用新型作任何限制，凡是依据本实用新型对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。

Claims

1.一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置，其特征在于，包括机械手，绝缘水平加工平台，机械手夹持旋转超声波装置，超声波发生器下方连接磁粒研磨抛光装置，旋转超声波装置一侧通过固定夹持器连接电解抛光装置，绝缘水平加工平台上夹持待加工工件，旋转超声波装置、电解抛光装置及磁粒研磨抛光装置同时对待加工工件的平面进行抛光。

2.根据权利要求1所述的一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置，其特征在于，所述的磁粒研磨抛光装置，包括塑料夹头，塑料夹头连接在超声波发生器下方，塑料夹头夹持轴向的磁极，轴向磁极上吸附磁性磨料。

3.根据权利要求1所述的一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置，其特征在于，所述的旋转超声波装置，包括高速电机、超声波发生器，高速电机与机械手连接，超声波发生器通过法兰盘与高速电机连接，高速电机带动超声波发生器旋转，形成旋转超声波，高速电机外侧设有用于连接电解抛光装置的固定夹持器。

4.根据权利要求3所述的一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置，其特征在于，所述的高速电机的主轴为空心轴，空心轴内放置超声波发生器的设备线路，超声波发生器的设备线路与高速电机的线路一同通过机械手内部的导线通道接通电源。

5.根据权利要求1所述的一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置，其特征在于，所述的机械手为六自由度机械手。

6.根据权利要求1所述的一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置，其特征在于，所述的电解抛光装置，包括空心铜棒、蠕动泵、电解液槽、电解液回收槽、阴极线、阳极线，空心铜棒通过固定夹持器连接在高速电机外表面，并与超声波发生器平行设置，空心铜棒上连接阴极线，待加工工件连接阳极线，阴极线、阳极线分别连接在电解抛光腐蚀仪上，蠕动泵的出液管连接在空心铜棒内孔，蠕动泵的进液管与电解液槽连接，出液管、进液管为硅胶管，电解液回收槽设置在绝缘水平加工平台下方。

7.根据权利要求6所述的一种电解旋转超声磁力复合抛光平面的装置，其特征在于，所述的空心铜棒下部连接碳纤维圆盘，碳纤维圆盘下表面与待加工工件表面距离为1.5mm-2.5mm。