TW200914180A - Magnetic spiral grinding and polishing device and method thereof - Google Patents

Description

200914180 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種磁性螺旋研拋裝置及其方 ^ ’尤指—種利料場磁性相吸相斥之控制，可^ ，决速研磨被加工件之螺旋表面毛邊及殘留屑渣 被加工件表面快速精拋之目的者。 【先前技術】 近年來，由於微機電系統、精密機械之滾珠導 桿組件、航太軍事之精密升降或方向機構、車輛傳動 系、’先與精後1 >則儀ϋ等相關領域研究與應用備受關 =，其系統所需之複雜表面之螺旋零件，特別係在精 被傳動導螺桿件或係微細螺旋表面等具有高效率及 精度製作技術已成為重要之研究課題。 但就國防軍事科技應用方面來說，如各制式武哭 糸統用途之砲管方向或升降機構之高精度成形螺桿二 工需求之殘留毛邊或微狀去除問題，對於目前之傳 =加工法中，皆無法有效地改善螺旋表面精修之效 ::尤：係針對較為複雜之外螺旋表面之軸或桿之應 ，其所耗費之加卫時間過長且加卫長度亦受到限 有關精微磨料螺旋研拋加 、 可以有效去除毛 並快速精修前加道次所殘留在被加卫件 屑’邊或變質層，並降低表面粗糙度，以達到表面精 200914180 目的，譬如曰本大森整等五人於2002年發明專利，曾 探討無金屬黏合研磨石及電解修整研磨方法及其裝 置，利用磨粒與保持磨粒之含碳非金屬材之結合部， 以電解作用，達良好加工能率，而獲得良好加工之效 果，然而此研究加工方法雖係藉由研磨石及電解修整 研磨被加工件，產生表面粗链度改善，惟針對外螺旋 或複雜外形等不易加工之被加工件表面研拋，其材料 去除能力等進給效率與表面粗度技術有待改善。V.K. Gorana 等人曾於 2004 年在 International Journal of Machine Tool & Manufacture, Vol. 44, pp. 201-211 國際 期刊，探討以磨料流動加工之擠製壓力、磨料濃度與 磨粒粒度對材料去除量、表面粗糙度、切割力與作動 磨粒密度之影響，這些加工參數包括：磨粒粒徑、磨 料種類、濃度混合比、加工時間及工件材質，此研究 加工方法係藉磨料經由壓力往復運動方式直接對被加 工件，產生材料去除與表面粗糙度改善，惟針對精密 傳動機構，諸如滾珠導螺桿、軍事武器之升降或方向 螺桿等不易加工之被加工件螺旋表面研拋，對材料去 除能力等進給效率與表面粗度改善有限。另外V. K. Jain 等人曾於 2004 年在 International Journal of Machine Tool & Manufacture, Vol. 44, pp. 1019-1029 國際期刊發表，研發並設計出結合磨粒與電磁流變精 拋之加工方式，來探討不同磨料配置對表面粗糙度和 材料移除量之影響。進而後續發展使用旋轉磁極帶動 200914180 磁性磨料轉動，以探討魏之形狀 粗链度和材料移除量之影響， =度對表面 曲® :尤且J· T至丁硬雜外开> 之螺旌 口工之表面材料去除能力 術改善有限。 、衣面精度專技 雖然上述之習知技術，可 精度，但皆無法有效解> 卜 。被加工件表面 則形狀所殘留毛邊、殘留屑 二需故-般習用者係無法符合使用者於實際使用時： 【發明内容】 斥夕批㈤月之主要目的係在於’利用磁場磁性相吸相 斥之控制，可有效快速研磨被加工件之螺旋 = 及殘留屑逢’達到被加工件表面快速精拋之目的。 本發明次要目的係在於，本發明 ::料之磨料裂置於密封之本體内，可;效減少二 廠房金屬粉塵或微細金屬懸浮顆粒及切屑， 保清潔的品質要求。 σ衣 本七明又一目的係在於，本發明之裝置構造簡單 且拆裝方便’填充磨料亦為容易’可達到大量生產之 功效。 為達以上之目的，本發明係一種磁性螺旋研拋裝 置及其方法’其至少包括有—主轴夾柄、—轉動桿、 (s > 200914180 一本體、一磁力控制裝置、一固定套管、一支樓架及 、授拌裝置所構成。藉此，對該被加工件進行研^， 首先將被加工件置於該本體内，並由轉動桿固定，並 將本體内盛滿磨料；將本發明之裝置固定於加工機台 上，然後设定加工參數，並啟動該加工機台轉軸，籍 由該加工機台轉軸驅動該主轴夹柄與轉動桿，並由言: 轉動桿帶動被加工件，該磨料係隨被加工件之螺旋= 動於固定套管内並經由㈣裝置擾掉作循環運動，且 對該被加工件進行研拋，接著啟動該磁力控制裝置， 亥磁力控制裝置調控正負磁場，使磁場磁力相吸 =之=帶動内含磁性材料之磨料，讓原本作循環 ^動之磨料，可對該m料—步^入 拋；以及最後該被加工件完成研拋時，即停止加工機 台與磁力控制裝置，將該被加工件取下。 機 【實施方式】 請參閱『第1圖』所示 千咅Θ ^ . 係為本發明之立體剖面 本發明係為-種磁性螺旋研拋裝 含一_磁性研㈣置1係至少包 轴夾柄1 1、-轉動桿1 2、一本體"一 磁力控制裝置1 4、一固定套其 體1 3 一 及一攪拌裝置17。 g 支撐架16 §亥主轴夾柄 旋合。 1之一 端係可與一加工機台之轉軸 200914180 該轉動桿1 2係與被加工件2定位配合，並與今 主軸夾柄1 1鎖合，使該被加工件2穿入本體1 3内 之頂蓋1 3 1與固定套管15而與攪拌裝置17頂 抵’增加研拋之穩定度及研拋效果，而該被加工件2 與該頂蓋1 3 1、固定套管15與攪拌裝置17間係各 可以一軸承或一轉動套密封組配，其中，該軸承係可 為滾珠轴承。 該本體1 3係由一頂蓋1 3 1、一底座1 32及 一外殼1 3 3構成，其中，該外殼i 3 3係位於該頂 蓋1 3 1與該底座1 32間，且該頂蓋i 3 i、底座 1 3 2及外殼1 3 3係呈圓弧狀並選自鐵金屬及非鐵 金屬中擇其一，而該本體i 3係可盛裝磨料，該磨料 係可以機油或潤滑油及一磁性材料與不同粒徑之碳化 矽或其它研磨粒混合；或以矽油、腊油及該磁性材料 與高分子膠液再添加不同粒徑之碳化矽其它研磨粒混 合，另該本體1 3係可進一步安裝一溫度量測裝置。 该磁力控制裝置1 4係連接於該本體i 3並圍繞 住该外殼1 3 3，其中，該磁力控制裝置1 4係可為 電磁鐵。 該固定套管15係由其左右兩側延伸連接至該本 體1 3，其底部係設有支撐架1 6，固定於該底座工 3 2上，而該固定套管15内徑之大小及形狀係依被 加工件2作調整。 200914180 ;㈣拌^置1 7具有多個鮮葉片或轉動桿，係 汉於固疋套s 1 5與切架i 6中心、處下方而設於該 底座1 3 2上’且該被加卫件2係設於該㈣裝置工 7之轉動頂心上’並穿過中空固定套管丄5及支撐架 1 6之間，並與轉動桿1 2定位配合，藉固定套管工 5與支撐架1 6裝配組合’固定設於該底座工3 2 上’而該攪拌裝置1 7之大小、形狀及排列方式係依 被加工件2作調整，可明顯增進磨料之流動。以上所 述，係構成一全新的螺旋磁性研拋裝置1。 請參閱『第2圖〜第4圖』所示，係分別為本發 明之實施例側視示意圖、本發明之研拋流程示意圖及 本發明使用狀態示意圖。如圖所示：本實施例係利用 上述之螺旋磁性研拋裝置i對被加工件2進行研拋處 理’泫螺旋研拋方法係至少包含以下步驟： 步驟51:將被加工件2穿過固定套管丄5與支 撐架1 6，並置於該轉動桿1 2與攪拌裝置1 7之 間，藉該轉動桿1 2將該被加工件2固定，並且於連 接有該磁力控制裝置1 4之本體1 3内盛滿磨料3。 步驟5 2 :將該螺旋磁性研拋裝置1上端之主軸 夾柄1 1與加工機台4轉軸4 1旋合，並使其下端與 加工機台4夾持裝置4 2固定結合。 步驟5 3 ··設定各加工參數。該加工參數係包括 磨料粒徑、磨料濃度、磨料種類、加工間隙、固定套 200914180 管内徑大小與種類、加工時間及攪拌裝置之形式及加 工轉速。 口 步驟5 4 :啟動該加工機台4，經由加工機台4 之轉軸4 1驅動該主軸夾柄1 1 ’促使轉動桿1 2轉 動被加工件2並帶動磨料3 ’該磨料3係隨著被加工 件2之螺旋轉動及攪拌裝置17之攪拌而於固定套管 15與支撐架16内進行循環運動，此時固定套管ΐ5 之内徑與被加工件2螺旋外徑間之單邊徑向差係為加 工間隙，以對該被加工件2研拋。 步驟5 5 :接著啟動該磁力控制裝 該磁力控制裝置14調控正負磁場， 相斥之變化帶動内含磁性材料之磨料 定套管1 5與支撐架i 6内進行循環驾

使磁場磁力相吸 3 ’讓原本在固 ^動之磨料3，可 停止加工機台4及磁力控制裝置

工件2之螺 拌於固定套管15與支撐架 有較佳凝聚特性，然而該磨 旋轉動及攪拌裝置17攪拌 工條件與時間越長，即呈下 200914180 本發明之裝置係藉由被加工件2之螺旋轉動， :攪拌裝置1 7之攪拌，及被加工件2外徑與固定套 官1 5内徑所形成之加工間隙，傳遞磨料3並 螺旋擠虔接觸被加工件2表面以產生極微量之材ς 匕研拋作用，再經由磁力控制裝置1 4對磨料3做磁 性相吸相斥控制，可在快速去除被加工件2内、外表 面之毛邊、殘留層渣或變質層外，並能進 : 精細之加工表面及達到去除微細毛邊之效果。又 、^上所述，本發明係一種磁性螺旋研拋裝置及其 =法知可有效改善習用之種種缺點，湘磁性相吸相 制可有效快速研磨被加工件之螺旋表面毛邊及 肖座，達龍加卫件表面快速精拋之目的，又 =明係將含磁性材料之磨料裝置於密封之本體内，可 ㈣金屬粉塵或微細金屬料顆粒及切屑， 保清潔之品質要求，並可進—步藉由本發明 方便之褒置，使磨料之裝填更為容 更進牛iί里生產之功效’進而使本發明之産生能 =4=件更:::用者之所須，確已符合發 」甲，之要件，錢法提出專利申請。 “上所述者，僅為本發明之較㈣施例而已， 二==定本發明實施之範圍；故，凡依本發明 發明說明書内容所作之簡單的等效變 化與修飾’皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 12 200914180 【圖式簡單說明】 第1圖，係本發明之立體剖面示意圖。 第2圖，係本發明之實施例侧視示意圖。 第3圖，係本發明之研拋流程示意圖。 第4圖，係本發明使用狀態示意圖。 【主要元件符號說明】 螺旋磁性研拋裝置1 主軸夾柄1 1 轉動桿1 2 本體1 3 頂蓋1 3 1 底座1 3 2 外殼1 3 3 磁力控制裝置1 4 固定套管1 5 支撐架1 6 攪拌裝置17 被加工件2 磨料3 加工機台4 13 200914180 轉軸4 1 夾持裝置4 2 步驟：5 1〜5 6 14

Claims (1)

1. 200914180 、申請專利範圍： 1 · 一 磁性螺旋研抛裝置及其方法， 裝置係至少包含： 該螺旋磁性研拋 加工機台之轉 —主軸夾柄，該主軸夾柄係與 軸旋合； ' -轉動桿，該轉動桿係與該主軸夾柄鎖合 頂蓋、一底座及一外殼 一本體，該本體係由一 構成’並可盛裝磨料，· -磁力控制展置’該磁力控制裝置係連接於該 本體並圍繞住該外殼； 一固定套管，該固定套管係由其左右兩側延伸 連接至該本體； 一支撐架，各支撐架係設於該底座上，並支撐 該固定套管；以及 授拌裳置’該授摔裝置係設於該底座與支撐 架之間。 2 .依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置及 其方法，其中’該外殼係位於頂蓋與底座間。 3·依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置及 其方法，其中，該頂蓋、該底座及該外殼係為圓弧 狀0 15 200914180 4 .依申請專利範圍 其方法，其中：上性螺旋研拋裝置及 屬。 該頂盍、該底座及該外殼係為一金 5 .依申請專利範圈 豆方法，h f 4項所述之磁性螺旋研㈣置及 八方法其中，該金屬係為鐵。 6 *依申請專利筋阌 i 固第1項所述之磁性螺旋研拋裝置及 :其中’該磨料係可以機油或潤滑油及一磁 ’;斗/、不同粒徑之碳化矽或其他磨粒混合。 7 依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置及 其方法，其令，該磨料係可以矽油、腊油及一磁性 材料與高分子膠液再添加不同粒徑之碳化矽或其他 磨粒混合。 〃 8依申咕專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置及 其方法，其中，該本體係可進一步安裝一溫度量測 裝置。 9 ·依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置及 其方法’其中’該磁力控制裝置係可為電磁鐵。 1 0 .依申凊專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置 及其方法，其中，該加工機台係可為傳統銑床或電 腦數值控制自動銑床機（computer Numerical Control，CNC)。 16 200914180 ’其方法至少包 •—種磁性螺旋研拋裝置及其方法 含以下步驟： ' ^ m ^ @輝、方疋磁性研抛梦署 :二套管與支撐架内，及夾頂於轉娜: 以該轉動桿固定，且於連接有該磁力; 制裝置之本體内盛滿磨料； 二 (B) 將該螺旋磁性研拋裝置上 ::工機台轉轴旋合，並使該螺旋磁性研抛 端與加工機台夾持裝置固定結合；研此裝置下 (C) 設定加工參數； 動主軸Si啟動該加工機台，經該加工機台轉軸驅 軸夾柄，促使轉動桿帶動被加工件與磨料，該 糸隨著被加工件之螺旋轉動於固定 由撥掉裝置㈣作《㈣，並對耗^件研2 射if)接著啟動該磁力控制襄置’經該磁力控 ^ °周控正負磁場，由磁場磁力相吸相斥之變化 作動磨料’使原本在固定套f與支撐架内進行循環 運動之磨料可對該被加工件做更深入之研拋；以及 、 （F)停止加工機台及磁力控制裝置，並取出 被加工件。 2.依申請專利範圍第1 1工員所述之磁性螺旋研拋裝 /、方去’其中’該被加工件與本體之項蓋及擾 200914180 拌裝置係各可與一軸承或一轉動套組配。 3晉：：請專利範圍第12項所述之磁性螺旋研拋裝 置及其方法，其中’帅承係可為滾珠軸承。 4 .依申請專利範圍第1 χ項所述之磁性螺旋研拋裝 置及其方法，其中，該加工參數係包括磨料粒徑、 磨料濃度、磨料種類、加工間隙、固定套管内徑大 小與種類、加工時間及攪拌裝置之形式及轉速。