CN2860737Y - 用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置，涉及陶瓷球表面研磨设备。本实用新型解决目前没有用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置或设备的问题。该磁流体研磨装置包含机壳，机壳底部设有由N、S极交叉排列的各永磁体构成的磁体装配，磁体装配上部设有通过弹性联接件与机壳内壁联接固定的浮板，浮板上固定有轴承，轴承上部固定有圆台状托盘，机壳内还固定有导向环，在机壳顶部设有被驱动的砂轮，被驱动的砂轮下表面、导向环的内侧面及圆台状托盘的锥面形成陶瓷球放置空间，机壳内腔充入磁流体。该研磨装置加工质量好，不会在加工件表面形成新的加工变质层，尤其适用于陶瓷球的表面加工、研磨，也可用于其它有复杂形面的工件的表面精加工。

Description

用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置

技术领域

本实用新型涉及一种表面精加工设备，特别涉及陶瓷球表面研磨设备，具体为一种用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置。

背景技术

近年来，随着科学技术的进步，滚动轴承的使用环境和条件越来越多样化。目前，正在开发具有耐磨、耐热、耐腐蚀等优良特性的陶瓷球轴承，氮化硅(Si₃N₄)基陶瓷材料负荷特性的研究表明，氮化硅非常适合作滚动轴承材料。但由于陶瓷材料加工工艺性差，用传统的磨削加工方法加工陶瓷球效率低、加工成本高。

磁流体是一种由纳米级强磁性粒子分散到载体中形成的胶体悬浮液，它是一种感磁性流体。磁流体研磨是利用磁性流体所具有的液体流动性和磁性材料的磁性以及外磁场的作用，来保持磨料与工件之间产生相对运动而达到研磨和光整工件表面的一种精加工方法。虽然磁流体研磨的原理是本领域技术人员公知的，但目前有关磁流体研磨的装置或设备，特别是用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置或设备未见相关文献的报道。

发明内容

本实用新型解决目前没有用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置或设备的问题，提供一种用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置，包含机壳，机壳底部设有由N、S极交叉排列的各永磁体构成的磁体装配，磁体装配上部设有通过弹性联接件与机壳内壁联接固定的浮板，浮板上固定有轴承，轴承上部固定有圆台状托盘，机壳内还固定有导向环，在机壳顶部(即圆台状托盘和导向环上部)设有被驱动的砂轮，被驱动的砂轮下表面、导向环的内侧面及圆台状托盘的锥面形成陶瓷球放置空间，机壳内腔(包括浮板上、下的空间)充入磁流体。所述的磁流体是在公知载体中分散磁性颗粒和非磁性硬粒子(或称磨粒)而形成的。所述的磁流体是本领域的技术人员公知且容易制备的。磁体装配产生的等磁力线在中心磁铁上方呈凹形，添加的磨粒就悬浮其上。当没有外磁场作用时，磁流体仅受重力作用；当有外磁场(即磁体装配产生的磁场)作用时，磁流体除受重力场产生的重力外，还受到外磁场产生的磁力，由于磁流体中的磁性颗粒非常小，可以视为大分子，按分子电流的观点来讨论它们的磁化时，每个固相颗粒就可以用一个分子电流环来代替，所以电流环在外磁场中受到的磁力就构成了磁流体的磁力。当外磁场具有所需要的强度和梯度时，它对磁流体的作用与重力场相比，可以在数值上大很多倍。此时，磁流体中的非磁性物质也产生比在重力场中大许多倍的浮力，这种浮力使这些非磁性硬粒子在高速下(由于被加工件旋转)微切削工件表面而达到研磨的目的。当要增加磨粒浮力时，可增大垂直方向的磁场梯度；当要增大保持力时，可增加水平方向的磁场梯度。采用单块磁体很难达到很高的磁感应强度，即使达到很高的强度，漏磁量也将很大，将永久磁体合理地交叉布置，能够提高永久磁体的利用率。

本实用新型针对陶瓷球的市场需求日益增加而现有表面研磨技术不能保证陶瓷球高表面质量、球体精度及加工成本昂贵的现状，研制了简易而灵活的陶瓷球磁流体研磨装置，并对其中的主要结构参数进行了设计。该磁流体研磨装置加工质量好，被加工件表面精度高，有较高的表面质量和形状精度，不会在加工件表面形成新的加工变质层，适应加工材料广，尤其适用于陶瓷球的表面加工、研磨，也可用于其它有复杂形面的工件的表面精加工。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为磁体装配的结构示意图；

图中，1-机壳，2-磁体装配，3-弹性联接件，4-浮板，5-轴承，6-圆台状托盘，7-导向环，8-被驱动的砂轮，9-密封腔，10-驱动轴，11-陶瓷球。

具体实施方式

用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置，包含机壳1，机壳底部设有由N、S极交叉排列的各永磁体构成的磁体装配2，磁体装配2上部设有通过弹性联接件3与机壳内壁联接固定的浮板4，浮板4上固定有轴承5(采用推力轴承)，轴承上部固定有圆台状托盘6，机壳内还固定有导向环7，在机壳顶部(即圆台状托盘和导向环上部)设有被驱动的砂轮8，被驱动的砂轮8下表面、导向环7的内侧面及圆台状托盘6的锥面形成陶瓷球放置空间，机壳内腔充入磁流体。磁体装配2由十二个永久磁体构成，相邻磁铁间极性不同。浮板4可用非导磁的铝板或其它材料制成(浮板一定不能导磁，因为它和磁铁近距离，如果导磁，它会受到很大的磁力，会影响到磁流体研磨)。所述的弹性联接件3的作用是使浮板实现与机壳的弹性活动联接，使浮板可上下移动；该弹性联接件3可以是弹簧(拉簧)，也可以是由硅胶制成的隔板，且隔板沿浮板周边连续分布，使浮板下形成密封的腔9，这样，浮板下的磁流体与浮板上的磁流体相互隔开，使浮板下的磁流体不需要经常更换而能使用更长时间。为了驱动砂轮8，在砂轮8的上部设有驱动轴10。砂轮8采用金刚石砂轮，它具有更高的研磨效率。将该研磨装置放置于立式转床的工作台上，砂轮上部的驱动轴10与转床主轴相连。由于磁体装配2产生不同的磁场，它对浮板4产生一个磁浮动，浮动随着浮板4与磁体装配之间的距离的增大而增大。随着驱动轴3的旋转，陶瓷球11在砂轮8的接触面受到摩擦力，沿着导向环的轴线旋转(同时圆台状托盘6也能够自由旋转)，在接触面发生了材料的去除，同时磁流体中的非磁性硬粒子在高速下微切削陶瓷球表面而达到研磨的目的。陶瓷球的形状与理想球面的偏差会引起圆台状托盘6的上下运动，圆台状托盘6的上下运动修正了陶瓷球的外形误差。磁流体以水、煤油或水银等作为载液，以四氧化三铁颗粒作为分散于载体中的磁性颗粒，以#320金刚石微粒或M₁AL₂O₃微粒作为分散于载液中的非磁性硬粒子(磨粒)。

磁体装配中的永磁体采用烧结钕铁硼永磁体(B_r为1.2T左右)。而磁体装配中单块磁体的宽度a过大或过小对陶瓷球的研磨加工均不利，经过实验得出磁体装配中单块磁体的宽度a在6～12mm范围内。宽度在此范围内，陶瓷球有较佳的研磨效果。

Claims (5)

1、一种用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置，包含机壳(1)，其特征为：机壳底部设有由N、S极交叉排列的各永磁体构成的磁体装配(2)，磁体装配(2)上部设有通过弹性联接件(3)与机壳内壁联接固定的浮板(4)，浮板(4)上固定有轴承(5)，轴承上部固定有圆台状托盘(6)，机壳内还固定有导向环(7)，在机壳顶部设有被驱动的砂轮(8)，被驱动的砂轮(8)下表面、导向环(7)的内侧面及圆台状托盘(6)的锥面形成陶瓷球放置空间，机壳内腔充入磁流体。

2、如权利要求1所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置，其特征为：弹性联接件(3)是由硅胶制成的隔板，且隔板沿浮板周边连续分布，使浮板下形成密封的腔(9)。

3、如权利要求1或2所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置，其特征为：在砂轮(8)的上部设有驱动轴(10)。

4、如权利要求1或2所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置，其特征为：磁体装配中的永磁体采用烧结钕铁硼永磁体，并且磁体装配中单块磁体的宽度a在6～12mm范围内。

5、如权利要求3所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流体研磨装置，其特征为：磁体装配中的永磁体采用烧结钕铁硼永磁体，并且磁体装配中单块磁体的宽度a在6～12mm范围内。

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