TWI328486B - - Google Patents

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1328486 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 法，尤指一種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表面毛邊及殘留屑渣，達到 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、精密機械之滚珠導螺 桿組件、航太軍事之精密升降或方向機構、車輛傳動 系統與精密量測儀器等相關領域研究與應用 注’其系統所需之複雜表面之螺旋零件，特別係 密傳動導螺桿件或係微細_表面#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 系，用途之砲管方向或升降機構之高精度成形螺桿加 工需求之殘留毛邊或微叙去除問題，對於目前 :加工f中’皆無法有效地改善螺旋表面精修之效 果，尤其係針對㈣㈣之外_表面之軸或桿之應 用上’其所耗費之加工時間過县 心 生丨 刊過長且加工長度亦受到限 制。 有關精微磨料螺旋研拋加工， 廿也，Φ拉攸乂 Λ 法 了以有效去除毛邊 並快速精修則加工道次所殘留在被加工件表面之殘留 屬渣或變質層，並降低表面粗糙户，表之殘留 ^ 以達到表面精拋 1328486 目的，譬如曰本大森整等五人於2002年發明專利，趟 探討無金屬黏合研磨石及電解修整研磨方法及其I 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，產生表面粗糙度改善，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, ρρ. 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、表面粗縫度、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，諸如滚珠導螺桿、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. Κ. 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 6 1328486 魏磨料㈣，以探討雜之形狀和_速度對表面 粗輪度和材料移除量之影響，惟針對複雜外形之 曲面等不易加工之表面材料去除能 術改善有限。 芾度等技 雖然上述之習知技術’可達到改善被加1件表面 =’但皆無法有效解決外表面複雜之微細螺旋表面 〇溝槽或不規則形狀所㈣毛邊、殘㈣Μ 層’故-般習用者係無法符合使用者於實際使 所需。 【發明内容】 本發明之主要目的係在於，利用磁場磁性相吸相 之控制’可有效快速研磨被加U㈣表面毛邊 及殘留屑潰，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，本發明之襄置係將含磁 性材料之純裝置於密封之本體内，可有效減少工作 薇房金屬粉塵或微細金屬懸浮顆粒及切肩，以符 保清潔的品質要求。 σ 本發明又-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。 為達乂上之目的’本發明係一種磁性螺旋研抛 置及其方法，其至少包衽右 士虹、 〇枯有一主軸夾柄、一轉動桿、 一本體、一磁力控制裝置、一固定套管、一支撐架及 一攪拌裝置所構成。藉此，對該被加工件進行研拋， 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；然後設定加工參數，並啟動該加工機台轉轴，藉 由該加工機台轉軸驅動該主軸失括與轉動桿，並由該 轉動桿帶動被加工件，該磨料係隨被加工件之螺旋轉 ^於固定套管内並經由祕裝置㈣作循環運動，且 對該被加I件進行研拋，接著啟動該磁力控制裝置， =該磁力控制裝置調控正負磁場，使磁場磁力相吸 帶動内含磁性材料之磨料，讓原本作循環 椒；以及最後該被加工件7更冰入之研 二盥拔_ 件凡成研拋時，即停止加工機 口 /、力控制裝置，將該被加工件取下。 【實施方式】 一立睛參閱『第1圖』所示’係為本發明之立體叫面 置及其方法，本 j為一種磁性螺旋研拋裝 含一主轴性研抛裝置工係至少包 軸夾柄11、一轉丄 磁力控制裝置14、一固一：一、一本體13、-及一攪拌裝置i 套官1 5、一支撐架工6 旋合 該主轴夫…之-端係可與一加工機台之轉軸 1328486 該轉動桿1 2係與被加工件2定位配合，並與該 主軸夾柄1 1鎖合，使該被加工件2穿入本體丄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玉、固定套管15與攪拌装置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 為滾珠軸承。 • 該本體13係由一頂蓋131、一底座132及 -外殼1 3 3構成，其中’該外殼丄3 3係位於該頂 蓋1 3 1與該底座丄3 2間，且該頂蓋丄3 1、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1 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 石夕或其它研磨粒混合；或以石夕油、腊油及該磁性材料 與高分子膠液再添加不同粒徑之碳化石夕其 鲁合，另該本體13係可進-步安裝一溫度量測裝置。 該磁力控制裝置14係連接於該本體13並圍繞 住該外威1 3 3，其中，該磁力控制裝置工4係可為 電磁鐵。 該固定套管1 5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丄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。 1328486 -亥攪拌裝置1 7具有多個攪拌葉片或轉動桿，係 '又於固疋套管15與支撑架16中心處下方而設於該 底座1 3 2上，且該被加工件2係設於該攪拌裝置1 7之轉動頂心上’並穿過中空固定套管1 5及支標架 1 6之間，並與轉動桿1 2定位配合，藉固定套管1 5^、支擇架1 6裝配組合，固定設於該底座1 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。 睛參閱『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’该螺旋研拋方法係至少包含以下步驟·· 步驟5 1 :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與攪拌裝置丄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52:將該螺旋磁性研拋裝置^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42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 丄⑽486 吕内徑大小與種類、加工時間及攪拌裝置之形式及加 工轉速。 步驟5 4 :啟動該加工機台4，經由加工機台4 轉轴4 1驅動該主軸夾柄1 1，促使轉動桿1 2轉 '*冑破加工件2並帶動磨料3 ’該磨料3係隨著被加工 #2之螺旋轉動及攪拌裝置17之攪拌而於固定套管 1 5與支撐架1 6内進行循環運動，此時固定套管工5 • t㈣與被加工件2職外彳H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置1 4，經由 該磁力控制裝置i 4調控正負磁場，使磁場磁力相吸 ，斥=變化帶動内含磁性材料之磨料3，帛原本在固 定套管15與支撐架i 6内進行循環運動之磨料3，可 對該被加工件2做進一步更深入之研拋。 鲁 步驟56·停止加工機台4及磁力控制裝置1 4 ’並取出被加工件2。 上述步驟5 4中，該磨料未隨著被加工件2之螺 旋轉動及攪拌裝置1 7攪拌於固定套管丄5與支撐架 1 6内時，該磨料3係具有較佳凝聚特性，然而該磨 料3隨著被加工件2之螺旋轉動及攪拌裝置i 7攪拌 時，該磨料3之黏度隨加工條件與時間越長，即呈下 降趨勢，形成可流動之研拋流體。 本發明之裝置係#由被加工件2之螺旋轉動配 其攪拌裝置1 7之攪拌，及被加工件2外徑與固定套 s 1 5内徑所形成之加工間隙，傳遞磨料^並迫使盆 ^擠壓接㈣加工件2表面以產生極微量之材料: =拋作用，再經由磁力控制裝置丄4對磨料3做磁 目吸相斥控制，可在快速去除被加工件2内外表 2之毛邊、殘留屑^或變f層外’並能進一步獲得極 ;月細之加工表面及達到去除微細毛邊之效果。 、、’τ、上所述，本發明係一種磁性螺旋研拋裝置及其 =法’可有效改善習用之種種缺點，利用磁性相吸相 之控制可有效快速研磨被加工件之螺旋表面毛邊及 殘留屑渣’達到被加工件表面快速精抛之目的，又本 發明係將含磁性材料之磨料裝置於密封之本體内，可 減夕工作廠房金屬粉塵或微細金屬懸浮顆粒及切屑， 以符^環保清潔之品質要求，並可進一步藉由本發明 :¾•簡單且拆裝方便之裝置，使磨料之裝填更為容 ’以達到大量生產之功效，進而使本發明之產生能 更進步、更實用 '更符合使用者之所須確已符合發 明專利申狀要件m提出專利申請。 ^淮以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已， 當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明 申請專利範圍及發明說明書内容所作 化與修飾’皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 1328486 【圖式簡單說明】 第1圖，係本發明之立體剖面示意圖。 第2圖，係本發明之實施例側視示意圖。 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 1328486 轉轴4 1 夾持裝置4 2 步驟：5 1〜5 6

Claims (1)

1. 申請專利範圍： 一種磁性螺旋研拋裝置，係至少包含： 一主軸夾柄， 軸旋合； s玄主軸夾柄係與一加工機台之轉 一轉動桿，該轉動桿係與該主軸夾柄鎖合； 、一底座及一外殼 一本體，該本體係由一頂蓋 構成，並可盛裝磨料； 一磁力控制裝置，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； 支撲架，各支標架係設於該底座上，並支撐 該固定套管；以及 一攢:拌裝置，該攪拌裝置係設於該底座與支撐 架之間。 依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置， 其中，該外殼係位於頂蓋與底座間。 依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置， 其中’該頂蓋、該底座及該外殼係為圓弧狀。 依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置， 其中，該頂蓋、該底座及該外殼係為一金屬。 •依申請專利範圍第4項所述之磁性螺旋研拋裝置， 其中，該金屬係為鐵。 .依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置， 其中’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他磨粒混合。 •依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置， 其中，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。 •依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置， 其中，該本體係可進一步安裝一溫度量測裝置。 •依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝置， 其中，該磁力控制裝置係可為電磁鐵。 〇 ·依申請專利範圍第1項所述之磁性螺旋研拋裝 置，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（CompUt；er Numerical Control， CNC)〇 ， 1 種磁性螺旋研拋方法，其至少包含以下步驟： (A)將一被加工件置於一螺旋磁性研拋裝置 之固定套管與支撐架内，及夾頂於轉動桿與攪拌裝 置之間，並以該轉動桿固定，且於連接有該磁力控 制裝置之本體内盛滿磨料； (B)將該螺旋磁性研拋裝置上端之主軸夾柄 與加工機台轉轴旋合，並使該螺旋磁性研拋裝置了 端與加工機台夾持裝置固定結合； (C )設定加工參數； (D) 啟動該加工機台，經該加工機台轉軸驅 動主軸夾柄’促使轉動桿帶動被加工件與磨料，該 磨料係隨著被加工件之螺旋轉動於固定套管内並經 由授拌裝置擾拌作循環運動，並對該被加工件研拋； (E) 接著啟動該磁力控制裝置，經該磁力控 制裝置β周控正負磁場，由磁場磁力相吸相斥之變化 作動磨料，使原本在固定套管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’請專利範圍* 1 1項所述之磁性螺旋研抛方 其中’該被加工件與本體之頂蓋及攪拌裝置係 各可與軸承或一轉動套組配。 法2 θ專利範圍第1 2項所述之磁性螺旋研拋方 法其中’該軸承係可為滾珠軸承。 申月專利範圍第1 1項所述之磁性螺旋研拋方 1328486 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。