專(zhuān)利名稱(chēng)：用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面精加工設(shè)備，特別涉及陶瓷球表面研磨設(shè)備，具體為一種用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，滾動(dòng)軸承的使用環(huán)境和條件越來(lái)越多樣化。目前，正在開(kāi)發(fā)具有耐磨、耐熱、耐腐蝕等優(yōu)良特性的陶瓷球軸承，氮化硅(Si3N4)基陶瓷材料負(fù)荷特性的研究表明，氮化硅非常適合作滾動(dòng)軸承材料。但由于陶瓷材料加工工藝性差，用傳統(tǒng)的磨削加工方法加工陶瓷球效率低、加工成本高。
磁流體是一種由納米級(jí)強(qiáng)磁性粒子分散到載體中形成的膠體懸浮液，它是一種感磁性流體。磁流體研磨是利用磁性流體所具有的液體流動(dòng)性和磁性材料的磁性以及外磁場(chǎng)的作用，來(lái)保持磨料與工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而達(dá)到研磨和光整工件表面的一種精加工方法。雖然磁流體研磨的原理是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，但目前有關(guān)磁流體研磨的裝置或設(shè)備，特別是用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置或設(shè)備未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決目前沒(méi)有用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置或設(shè)備的問(wèn)題，提供一種用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，包含機(jī)殼，機(jī)殼底部設(shè)有由N、S極交叉排列的各永磁體構(gòu)成的磁體裝配，磁體裝配上部設(shè)有通過(guò)彈性聯(lián)接件與機(jī)殼內(nèi)壁聯(lián)接固定的浮板，浮板上固定有軸承，軸承上部固定有圓臺(tái)狀托盤(pán)，機(jī)殼內(nèi)還固定有導(dǎo)向環(huán)，在機(jī)殼頂部(即圓臺(tái)狀托盤(pán)和導(dǎo)向環(huán)上部)設(shè)有被驅(qū)動(dòng)的砂輪，被驅(qū)動(dòng)的砂輪下表面、導(dǎo)向環(huán)的內(nèi)側(cè)面及圓臺(tái)狀托盤(pán)的錐面形成陶瓷球放置空間，機(jī)殼內(nèi)腔(包括浮板上、下的空間)充入磁流體。所述的磁流體是在公知載體中分散磁性顆粒和非磁性硬粒子(或稱(chēng)磨粒)而形成的。所述的磁流體是本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知且容易制備的。磁體裝配產(chǎn)生的等磁力線在中心磁鐵上方呈凹形，添加的磨粒就懸浮其上。當(dāng)沒(méi)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，磁流體僅受重力作用；當(dāng)有外磁場(chǎng)(即磁體裝配產(chǎn)生的磁場(chǎng))作用時(shí)，磁流體除受重力場(chǎng)產(chǎn)生的重力外，還受到外磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力，由于磁流體中的磁性顆粒非常小，可以視為大分子，按分子電流的觀點(diǎn)來(lái)討論它們的磁化時(shí)，每個(gè)固相顆粒就可以用一個(gè)分子電流環(huán)來(lái)代替，所以電流環(huán)在外磁場(chǎng)中受到的磁力就構(gòu)成了磁流體的磁力。當(dāng)外磁場(chǎng)具有所需要的強(qiáng)度和梯度時(shí)，它對(duì)磁流體的作用與重力場(chǎng)相比，可以在數(shù)值上大很多倍。此時(shí)，磁流體中的非磁性物質(zhì)也產(chǎn)生比在重力場(chǎng)中大許多倍的浮力，這種浮力使這些非磁性硬粒子在高速下(由于被加工件旋轉(zhuǎn))微切削工件表面而達(dá)到研磨的目的。當(dāng)要增加磨粒浮力時(shí)，可增大垂直方向的磁場(chǎng)梯度；當(dāng)要增大保持力時(shí)，可增加水平方向的磁場(chǎng)梯度。采用單塊磁體很難達(dá)到很高的磁感應(yīng)強(qiáng)度，即使達(dá)到很高的強(qiáng)度，漏磁量也將很大，將永久磁體合理地交叉布置，能夠提高永久磁體的利用率。
本發(fā)明針對(duì)陶瓷球的市場(chǎng)需求日益增加而現(xiàn)有表面研磨技術(shù)不能保證陶瓷球高表面質(zhì)量、球體精度及加工成本昂貴的現(xiàn)狀，研制了簡(jiǎn)易而靈活的陶瓷球磁流體研磨裝置，并對(duì)其中的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該磁流體研磨裝置加工質(zhì)量好，被加工件表面精度高，有較高的表面質(zhì)量和形狀精度，不會(huì)在加工件表面形成新的加工變質(zhì)層，適應(yīng)加工材料廣，尤其適用于陶瓷球的表面加工、研磨，也可用于其它有復(fù)雜形面的工件的表面精加工。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為磁體裝配的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1-機(jī)殼，2-磁體裝配，3-彈性聯(lián)接件，4-浮板，5-軸承，6-圓臺(tái)狀托盤(pán)，7-導(dǎo)向環(huán)，8-被驅(qū)動(dòng)的砂輪，9-密封腔，10-驅(qū)動(dòng)軸，11-陶瓷球。
具體實(shí)施例方式
用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，包含機(jī)殼1，機(jī)殼底部設(shè)有由N、S極交叉排列的各永磁體構(gòu)成的磁體裝配2，磁體裝配2上部設(shè)有通過(guò)彈性聯(lián)接件3與機(jī)殼內(nèi)壁聯(lián)接固定的浮板4，浮板4上固定有軸承5(采用推力軸承)，軸承上部固定有圓臺(tái)狀托盤(pán)6，機(jī)殼內(nèi)還固定有導(dǎo)向環(huán)7，在機(jī)殼頂部(即圓臺(tái)狀托盤(pán)和導(dǎo)向環(huán)上部)設(shè)有被驅(qū)動(dòng)的砂輪8，被驅(qū)動(dòng)的砂輪8下表面、導(dǎo)向環(huán)7的內(nèi)側(cè)面及圓臺(tái)狀托盤(pán)6的錐面形成陶瓷球放置空間，機(jī)殼內(nèi)腔充入磁流體。磁體裝配2由十二個(gè)永久磁體構(gòu)成，相鄰磁鐵間極性不同。浮板4可用非導(dǎo)磁的鋁板或其它材料制成(浮板一定不能導(dǎo)磁，因?yàn)樗痛盆F近距離，如果導(dǎo)磁，它會(huì)受到很大的磁力，會(huì)影響到磁流體研磨)。所述的彈性聯(lián)接件3的作用是使浮板實(shí)現(xiàn)與機(jī)殼的彈性活動(dòng)聯(lián)接，使浮板可上下移動(dòng)；該彈性聯(lián)接件3可以是彈簧(拉簧)，也可以是由硅膠制成的隔板，且隔板沿浮板周邊連續(xù)分布，使浮板下形成密封的腔9，這樣，浮板下的磁流體與浮板上的磁流體相互隔開(kāi)，使浮板下的磁流體不需要經(jīng)常更換而能使用更長(zhǎng)時(shí)間。為了驅(qū)動(dòng)砂輪8，在砂輪8的上部設(shè)有驅(qū)動(dòng)軸10。砂輪8采用金剛石砂輪，它具有更高的研磨效率。將該研磨裝置放置于立式轉(zhuǎn)床的工作臺(tái)上，砂輪上部的驅(qū)動(dòng)軸10與轉(zhuǎn)床主軸相連。由于磁體裝配2產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)，它對(duì)浮板4產(chǎn)生一個(gè)磁浮動(dòng)，浮動(dòng)隨著浮板4與磁體裝配之間的距離的增大而增大。隨著驅(qū)動(dòng)軸3的旋轉(zhuǎn)，陶瓷球11在砂輪8的接觸面受到摩擦力，沿著導(dǎo)向環(huán)的軸線旋轉(zhuǎn)(同時(shí)圓臺(tái)狀托盤(pán)6也能夠自由旋轉(zhuǎn))，在接觸面發(fā)生了材料的去除，同時(shí)磁流體中的非磁性硬粒子在高速下微切削陶瓷球表面而達(dá)到研磨的目的。陶瓷球的形狀與理想球面的偏差會(huì)引起圓臺(tái)狀托盤(pán)6的上下運(yùn)動(dòng)，圓臺(tái)狀托盤(pán)6的上下運(yùn)動(dòng)修正了陶瓷球的外形誤差。磁流體以水、煤油或水銀等作為載液，以四氧化三鐵顆粒作為分散于載體中的磁性顆粒，以#320金剛石微?；騇1AL2O3微粒作為分散于載液中的非磁性硬粒子(磨粒)。
磁體裝配中的永磁體采用燒結(jié)釹鐵硼永磁體(Br為1.2T左右)。而磁體裝配中單塊磁體的寬度a過(guò)大或過(guò)小對(duì)陶瓷球的研磨加工均不利，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出磁體裝配中單塊磁體的寬度a在6～12mm范圍內(nèi)。寬度在此范圍內(nèi)，陶瓷球有較佳的研磨效果。
權(quán)利要求
1.一種用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，包含機(jī)殼(1)，其特征為機(jī)殼底部設(shè)有由N、S極交叉排列的各永磁體構(gòu)成的磁體裝配(2)，磁體裝配(2)上部設(shè)有通過(guò)彈性聯(lián)接件(3)與機(jī)殼內(nèi)壁聯(lián)接固定的浮板(4)，浮板(4)上固定有軸承(5)，軸承上部固定有圓臺(tái)狀托盤(pán)(6)，機(jī)殼內(nèi)還固定有導(dǎo)向環(huán)(7)，在機(jī)殼頂部設(shè)有被驅(qū)動(dòng)的砂輪(8)，被驅(qū)動(dòng)的砂輪(8)下表面、導(dǎo)向環(huán)(7)的內(nèi)側(cè)面及圓臺(tái)狀托盤(pán)(6)的錐面形成陶瓷球放置空間，機(jī)殼內(nèi)腔充入磁流體。
2.如權(quán)利要求1所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，其特征為彈性聯(lián)接件(3)是由硅膠制成的隔板，且隔板沿浮板周邊連續(xù)分布，使浮板下形成密封的腔(9)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，其特征為在砂輪(8)的上部設(shè)有驅(qū)動(dòng)軸(10)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，其特征為磁體裝配中的永磁體采用燒結(jié)釹鐵硼永磁體，并且磁體裝配中單塊磁體的寬度a在6～12mm范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，其特征為磁體裝配中的永磁體采用燒結(jié)釹鐵硼永磁體，并且磁體裝配中單塊磁體的寬度a在6～12mm范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明為用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，涉及陶瓷球表面研磨設(shè)備。本發(fā)明解決目前沒(méi)有用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置或設(shè)備的問(wèn)題。該磁流體研磨裝置包含機(jī)殼，機(jī)殼底部設(shè)有由N、S極交叉排列的各永磁體構(gòu)成的磁體裝配，磁體裝配上部設(shè)有通過(guò)彈性聯(lián)接件與機(jī)殼內(nèi)壁聯(lián)接固定的浮板，浮板上固定有軸承，軸承上部固定有圓臺(tái)狀托盤(pán)，機(jī)殼內(nèi)還固定有導(dǎo)向環(huán)，在機(jī)殼頂部設(shè)有被驅(qū)動(dòng)的砂輪，被驅(qū)動(dòng)的砂輪下表面、導(dǎo)向環(huán)的內(nèi)側(cè)面及圓臺(tái)狀托盤(pán)的錐面形成陶瓷球放置空間，機(jī)殼內(nèi)腔充入磁流體。該研磨裝置加工質(zhì)量好，不會(huì)在加工件表面形成新的加工變質(zhì)層，尤其適用于陶瓷球的表面加工、研磨，也可用于其他有復(fù)雜形面的工件的表面精加工。
文檔編號(hào)B24B37/02GK1803400SQ200610012378
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月23日
發(fā)明者沈興全, 李耀明 申請(qǐng)人:中北大學(xué)