專利名稱：大曲面磁力研磨拋光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及研磨拋光裝置，尤其是一種大曲面磁力研磨拋光裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有磁力研磨技術(shù)是將磁性研磨粒子和研磨液加入到磁極與工件之間，在磁場中，磁性研磨粒子被磁化，由于磁力的作用，磁性研磨粒子像刷子一樣壓附在工件表面。隨著磁極與工件之間的相對運動，磁性研磨粒子對工件摩擦、擠壓，滿足拋光、去毛刺要求。研磨時，磁性研磨粒子與工件接觸端發(fā)生攪拌翻滾，由此引起磨料粒徑會減小、鋒利度降低，甚至有部分工件表面脫落的殘留物也混合到研磨粒子中，使磨料與工件的相對運動變?nèi)?、磨料?shù)目逐步減少、切削刃鋒利度下降。單獨依靠磨料的翻轉(zhuǎn)自銳的自適應(yīng)性，對于大面積 加工已經(jīng)不能滿足要求，這就要求磁性研磨粒子應(yīng)能夠持續(xù)更新。傳統(tǒng)作法是將研磨液與磁性磨料的混合物在加工過程中由磁極外部補充，這種作法的弊端是，在高速轉(zhuǎn)動磁極的離心力作用下，大部分混合物被甩出，最終僅有少量研磨液和磁性磨料被更新，這樣會直接影響到研磨拋光質(zhì)量和材料去除效率。對于曲面而言如何保證磁極與工件之間的間隙，以及磁極軸線與曲面法向的重合，對研磨拋光均勻性和材料的去除效率影響也都非常大，這就使得很難對曲面進行均勻、高效的磁力研磨拋光，尤其是大面積、復雜曲面則更是難以實現(xiàn)。查閱相關(guān)文獻，中國專利公布的“磁力研磨裝置”，公開(公告)號CN 101293335A,磁力研磨裝置通過通用刀柄直接安裝機床上，隨著工作主軸高速旋轉(zhuǎn)，研磨頭被永久性磁石磁化后可吸附混合磁性磨料，形成磁力刷，對工件進行加工，在加工過程中，當磨料損耗或者研磨液流失時，可在不中斷加工程序的條件下，通過外界的壓力泵經(jīng)由裝置中間的管孔向加工區(qū)域中的磁力刷繼續(xù)提供所需的磨料和研磨液。由此節(jié)省更換時間，達到提高加工質(zhì)量和加工效率的目的。但是該裝置需要通過刀柄安裝于機床，靠機床主軸才能驅(qū)動磁極的旋轉(zhuǎn)，自身并沒有動力源，導致其通用性受到一定局限。另外因該磁力研磨裝置安裝在機床主軸后，導致其外界輸送磨料和研磨液的管路與之連接難度較大。中國專利公布的“一種電解與磁力研磨復合加工機床的主軸系統(tǒng)”，公開(公告)號CN 102069242A，該主軸系統(tǒng)包括動力及傳動部分、自吸式結(jié)構(gòu)部分、電磁回路系統(tǒng)部分和高頻振動部分等。能夠?qū)崿F(xiàn)電解加工、磁力研磨加工和電解磁力研磨復合加工功能。但該裝置結(jié)構(gòu)復雜，體積相對較大，主要應(yīng)用于電解與磁力研磨復合加工機床，并不適合直接與機器人和數(shù)控機床配合使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種大曲面磁力研磨拋光裝置，該裝置利用數(shù)控機床或多自由度機器人牽引方式，保證磁極與工件之間的間隙，且可以將磁極軸線與曲面法向的重合度限制在一定角度內(nèi)，磁極在電機驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)的同時，輔以磨料強制更新。在保證加工效率和加工質(zhì)量的前提下，通過調(diào)整磁石規(guī)格、磁極形狀、加工間隙、主軸轉(zhuǎn)速、磨料類比和配比等，可對曲面實施連續(xù)研磨拋光，最終獲得均勻的表面質(zhì)量。
本發(fā)明提供的大曲面磁力研磨拋光裝置由下列部件構(gòu)成主架(7)，前端支撐側(cè)板(16)依靠側(cè)板固定螺栓(15)與主架(7)固定。電機(4)直接或利用傳動軟軸的末端安裝于主架(7)上，電機(4)直接或通過傳動軟軸與主動錐齒輪(5)連接，主動錐齒輪(5)與從動錐齒輪(6)嚙合。主軸(17)帶有中孔，通過軸承定位于定位套(14)內(nèi)，定位套(14)則通過連接螺栓(8)固定在主架(7)上。磁極套(9)通過緊固螺栓(13)與主軸(17)下端固定，其內(nèi)裝有帶有中孔的磁極(10)，在其底端開有十字形槽。磨料和研磨液混合物輸送管道(3)經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭(2)，連接主軸(17)的中孔。旋轉(zhuǎn)接頭(2)與主軸(17)之間通過螺紋連接。主軸(17)中孔連接隔磁套(12)，與磁極(10)的十字形槽處相通，法蘭盤(I)與主架(7)上端通過法蘭定位螺栓(18)連接，法蘭盤(I)安裝在多自由度機器人的末端。永久磁石(11)裝在磁極套(9)內(nèi)。所述法蘭盤(I)為通用刀柄型，安裝在數(shù)控機床上。所述隔磁套(12)上端與主軸(17)的中孔采用過盈配合安裝。
所述輸送管道(3)和旋轉(zhuǎn)接頭(2)，采用非導磁的聚乙烯材料制成，主軸(17)采用非導磁性材料制成，磁極套(9)和隔磁套(12)采用非導磁性金屬材料加工而成。本發(fā)明提供的大曲面磁力研磨拋光裝置，其永久磁石(11)由強磁性材料制造成型，而在磁極(10)底端開有十字形槽，可以將磁場分布梯度化，優(yōu)化了磁場分布，有利于提高曲面磁力研磨拋光效率和質(zhì)量。電機(4)或傳動軟軸的末端安裝于主架(7)上，電機(4)直接或間接通過傳動軟軸驅(qū)動主軸(17)旋轉(zhuǎn)，無需其他外接動力。而電機可以選擇伺服電機，結(jié)合自由曲面形狀特點，利用控制電腦規(guī)劃伺服電機的轉(zhuǎn)速，來保證自由曲面各個部位加工后的均勻性。外置泵將磁性磨料和研磨液混合物經(jīng)過輸送管道(3)和旋轉(zhuǎn)接頭(2)后，經(jīng)主軸(17)中孔進入隔磁套(12)，最終送至磁極(10)的十字形槽處，使磁極上的磨料強制更新，即在加工較大自由曲面時，也不用中斷加工程序，實現(xiàn)了連續(xù)加工，有利于提高研磨質(zhì)量和研磨效率。主架(7)通過法蘭盤(I)安裝在多自由度機器人的末端，依靠多自由度機器人的牽引主架(7)，通過磁極(10)帶動磁性磨料到達需加工自由曲面的任意位置從而實現(xiàn)對曲面的研磨拋光。另外還可以通過刀柄型連桿，將整個研磨裝置安裝在機床主軸上，利用數(shù)控機床帶動主架(7)和磁極(10)，實現(xiàn)對自由曲面的研磨拋光。本發(fā)明與現(xiàn)有同類裝置相比，其顯著的有益效果體現(xiàn)在本發(fā)明提供的裝置具有加工效率高、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低和安裝方便等優(yōu)點；具有獨立的驅(qū)動電機，與多種加工設(shè)備或裝置連接方便，通用性好且無需其他外置動力。該裝置與多自由度機器人或數(shù)控機床配合使用具有較高的加工精度，可以廣泛應(yīng)用于各種曲面精整，特別適合于大面積、復雜自由曲面的研磨拋光。與該裝置配合的工藝研磨升溫小、效率高、加工工件不易變形，且加工后無變質(zhì)層。


圖I是大曲面研磨拋光裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中磁極的A向視圖；圖3是模具鋼P20材料表面研磨拋光前后對比圖；圖4是模具鋼NAK80材料表面研磨拋光前后對比圖；圖5是不銹鋼SUS304材料表面研磨拋光前后對比圖。
圖I 2的標示為I-法蘭盤；2_旋轉(zhuǎn)接頭；3_輸送管道；4_電機；5_主動錐齒輪；6_從動錐齒輪；7-主架；8_連接螺栓；9_磁極套；10_磁極；11_永久磁石；12_隔磁套；13_緊固螺栓；14-定位套；15_側(cè)板固定螺栓；16_支撐側(cè)板；17_主軸；18_法蘭定位螺栓。
具體實施例方式如附圖I、附圖2所示，大曲面研磨拋光裝置的具體結(jié)構(gòu)如下主架7，其前端支撐側(cè)板16依靠側(cè)板固定螺栓15與主架7固定，主架7和前端支撐側(cè)板15的材質(zhì)均為金屬鋁，既不導磁，又可以減少整個裝置的重量。電機4直接安裝于主架7上，電機4為伺服電機，最大轉(zhuǎn)速3000r/min,與伺服驅(qū)動器和計算機上安裝的運動控制卡連接,其轉(zhuǎn)速等參數(shù)由計算機通過運動控制卡決定。電機4驅(qū)動主動錐齒輪5，主動錐齒輪5與從動錐齒輪6嚙合，傳動比為1，通過鍵驅(qū)動中空的主軸17旋轉(zhuǎn)。主軸17通過一對軸承和卡簧定位于定位套14 內(nèi)，定位套14則通過連接螺栓8固定在主架7上，為了避免影響磁極的磁力分布，主軸17和定位套14由金屬鋁加工而成。鋁質(zhì)磁極套9通過緊固螺栓13與主軸17下端固定，其內(nèi)裝有帶有中孔的永久磁石11，采用汝鐵硼制成，中孔直徑為9mm，磁極10由導磁性材料鐵制成，在其底端開有寬度為4_的十字形槽，吸附在永久磁石11下端。外置泵將磨料和研磨液混合物輸送到輸送管道3，經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭2，送至主軸17的中孔。旋轉(zhuǎn)接頭2與主軸17之間通過螺紋連接。磨料和研磨液的混合物經(jīng)主軸17中孔進入壁厚為2. 5mm的鋁制隔磁套11，最終送至磁極10的十字形槽處，使磁極上的磨料強制更新，即在整個加工過程中，無需中止加工即可完成磨料的更替。法蘭盤I與主架7上端通過法蘭定位螺栓17連接，法蘭盤I安裝在6自由度機器人的末端，通過計算機編程可以控制機器人的軌跡，可以牽引磁極到達自由曲面任意位置，實現(xiàn)對自由曲面的研磨加工。由6自由度機器人牽引本發(fā)明實施例裝置對自由曲面進行研磨加工，驗證了其效果顯著，完全符合設(shè)計要求。如附圖3 5所示，采用6自由度機器人牽引本發(fā)明提供的大曲面研磨拋光裝置，利用磁極吸附的磁性磨粒對工件表面進行研磨拋光。其工藝條件包括磁極轉(zhuǎn)速為800r/min ;磁性磨料為燒結(jié)磨料(鐵與三氧化鋁)60目；采用水溶性研磨液；加工時磁極在表面的進給速度為lmm/s ;磁極直徑為Φ12ι πι ;底端開有深度為4_的十字形槽；磁性磨料和研磨液混合后的泵送速度為20ml/min。
權(quán)利要求
1.一種大曲面磁力研磨拋光裝置，其特征在于該裝置由下列部件構(gòu)成主架(7)，前端支撐側(cè)板(16)依靠側(cè)板固定螺栓(15)與主架(7)固定，電機(4)直接或利用傳動軟軸的末端安裝于主架(7)上，電機(4)直接或通過傳動軟軸與主動錐齒輪(5)連接，主動錐齒輪(5)與從動錐齒輪(6)嚙合，主軸(17)帶有中孔，通過軸承定位于定位套(14)內(nèi)，定位套(14)則通過連接螺栓(8)固定在主架(7)上，磁極套(9)通過緊固螺栓(13)與主軸(17)下端固定，其內(nèi)裝有帶有中孔的磁極(10),在其底端開有十字形槽，磨料和研磨液混合物輸送管道(3)經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭(2)，連接主軸(17)的中孔，旋轉(zhuǎn)接頭(2)與主軸(17)之間通過螺紋連接，主軸(17)中孔連接隔磁套(12)，與磁極(10)的十字形槽處相通，法蘭盤(I)與主架(7)上端通過法蘭定位螺栓(18)連接，法蘭盤(I)安裝在多自由度機器人的末端，永久磁石(11)裝在磁極套(9)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大曲面磁力研磨拋光裝置，其特征在于其中的法蘭盤(I)為通用刀柄型，安裝在數(shù)控機床上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大曲面磁力研磨拋光裝置，其特征在于其中的隔磁套(12)上端與主軸(17)的中孔采用過盈配合安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大曲面磁力研磨拋光裝置，其特征在于其中的輸送管道(3)和旋轉(zhuǎn)接頭(2)，采用非導磁的聚乙烯材料制成，主軸(17)采用非導磁性材料制成，磁極套(9)和隔磁套(12)采用非導磁性金屬材料加工而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大曲面磁力研磨拋光裝置，可對曲面實施連續(xù)研磨拋光，最終獲得均勻的表面質(zhì)量。該裝置由下列部件構(gòu)成主架、前端支撐側(cè)板、側(cè)板固定螺栓、電機、主動錐齒輪、從動錐齒輪、定位套、連接螺栓、緊固螺栓、主軸、磁極、磨料和研磨液混合物輸送管道、旋轉(zhuǎn)接頭、隔磁套、法蘭盤、法蘭定位螺栓、法蘭盤、永久磁石、磁極套。本發(fā)明提供的裝置加工效率高、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低和安裝方便；具有獨立的驅(qū)動電機，與多種加工設(shè)備或裝置連接方便，通用性好且無需其他外置動力。可以廣泛應(yīng)用于各種曲面精整，特別適合于大面積、復雜自由曲面的研磨拋光。與該裝置配合的工藝研磨升溫小、效率高、加工工件不易變形，且加工后無變質(zhì)層。
文檔編號B24B1/00GK102672549SQ20121008106
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者劉昭前, 張耀明, 李嚴俊, 焦安源, 白寧山, 陳燕, 黃慧 申請人:遼寧科技大學