專利名稱：磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及精整加工領(lǐng)域,尤其涉及利用混合磁流體研磨工件表面的研磨實驗裝置，具體為磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機。
背景技術(shù)：
[0002]目前國內(nèi)對工件表面的精整加工是用涂上或嵌入磨料的研具對工件表面進行研磨，通過對工件加壓，工件與磨粒的相對運動來對工件表面進行微量的切削，從而實現(xiàn)對工件表面的光整加工。這種研磨方式對研具的依賴性高，由于研具有成形功能，會按一定的方式將自身形狀傳遞到工件上，因此要求研具自身具有較高的幾何形狀精度。并且只適用于表面形狀相對簡單的零件構(gòu)型。[0003]磁力研磨不需要研具，磨料刷的形狀隨加工工件的形狀變化而變化，表現(xiàn)出極好的柔性和自適應(yīng)性，無需修形，不需要進行磨損補償，且升溫小、加工條件可控，因此利用磁力研磨引起國內(nèi)外的重視，并開發(fā)了多種研磨裝置，同時也研制了不同成分的磁性磨料。目前市場上的磁力研磨機將待加工工件投入混有鋼針的拋光液中，攪拌并施加磁場，使研磨液產(chǎn)生高頻率的旋轉(zhuǎn)流動、換向、翻滾，并劃過工件表面、內(nèi)孔、牙面，達到研磨拋光效果。主要用于金屬材料去毛刺，不具備廣泛的適用性。另一種是在現(xiàn)有加工機床的基礎(chǔ)上進行改造，對研磨參數(shù)如壓力、速度、磁場大小等的控制還不夠精確、靈活，效率不高。實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機，該磁流體研磨實驗機不僅結(jié)構(gòu)緊湊合理，且使用靈活方便，效率高。[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機，它包括有機架，所述的機架包括機架底座和位于機架底座上的機架立柱，所述的機架底座上設(shè)有水平十字滑臺，所述的水平十字滑臺上設(shè)有放置工件的工作臺，該水平十字滑臺的滑動座由X 向伺服電機和Y向伺服電機控制；所述的機架立柱上設(shè)有研磨頭，以及調(diào)節(jié)研磨頭與工作臺之間的距離的調(diào)節(jié)裝置；所述的研磨頭包括永磁鐵。[0006]按上述方案，所述的調(diào)節(jié)裝置包括有豎向設(shè)置的滾珠絲桿，以及與滾珠絲桿連接的第一伺服電機；所述的研磨頭還包括有螺桿、磁體夾持機構(gòu)和將永磁鐵密封的支架，所述的螺桿通過聯(lián)軸器與第二伺服電機相連，所述的螺桿外套有螺套，螺套的兩端設(shè)有軸承，軸承外套有軸殼，軸殼與滾珠絲桿連接；所述的軸殼的下端與與它相鄰的軸承的端蓋相連; 所述的磁體夾持機構(gòu)包括有磁鐵夾套，所述的磁體夾套的上端通過鎖緊螺母與螺桿的下端頭固定連接，所述的磁鐵夾套的下端設(shè)有放置永磁鐵的槽；所述的磁體夾套的下端還裝有將永磁鐵密封的由不磁性材料制成的支架，支架的底部為平板，該平板為磁流體磨料的附著面。[0007]按上述方案，所述的永磁鐵的兩側(cè)分別設(shè)有螺釘，通過螺釘?shù)男氪盆F夾套的長度來實現(xiàn)永磁鐵與螺桿的偏心距Λ的調(diào)節(jié)。[0008]按上述方案，在機架立柱上設(shè)有機架加強筋，機架加強筋的底端與機架底座連接。[0009]按上述方案，所述的水平十字滑臺由X向的滾珠絲桿和Y向的滾珠絲桿組成；所述的X向的滾珠絲桿和Y向的滾珠絲桿上設(shè)有位移傳感器，該位移傳感器與運動控制器連接。[0010]按上述方案，所述的豎向設(shè)置的滾珠絲桿上設(shè)有位移傳感器，該位移傳感器與運動控制器連接。[0011]本實用新型的研磨原理與現(xiàn)在市場上已投入生產(chǎn)的磁力研磨機完全不同。是利用混合磁流體一即將強磁性的鐵粒子和具有研磨功能的磨粒混合并加入活性劑混入基液中使之形成膠體一加入到磁鐵和工件之間，磁性磨粒沿著磁力線排列形成具有一定剛性的“磁性磨粒刷”，壓附在工件表面上，加以工件和磁極的相對運動，“磁性磨粒刷”對工件表面進行研磨拋光處理。尤其對硅、石英等脆硬材料有較好的研磨效果。[0012]本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊外形小巧，可制成300mmX 300mmX400mm，解決了改裝機體積大移動不方便及加工局限性的問題?？梢詫Υ艌雠渲?、螺桿轉(zhuǎn)速、工件進給、研磨時間、研磨路徑、加工間隙等因素進行單獨控制，并具有合適且足夠的變化區(qū)間，解決了專用機不能適用于不同成分磁性磨料和不同材料的問題。[0013]本實用新型特別針對研磨過程中磁刷不易回復(fù)的問題，提出動態(tài)磁場的概念，即磁場旋轉(zhuǎn)中心與主軸旋轉(zhuǎn)中心不重合，存在一個偏差Λ。這樣，磁性磨粒在動態(tài)的磁場力的作用下很容易回復(fù)原來的形狀，有助于磨粒的滾壓和更新，大大提高了加工效率。[0014]本實用新型的有益效果在于1、結(jié)構(gòu)緊湊，外形小巧，解決了改裝機體積大移動不方便及加工局限性的問題；置入了檢測傳感裝置，可在加工過程中對磁流體研磨液的力學(xué)特性做有效的監(jiān)測與采集。2、采用運動控制器實現(xiàn)自動控制，使用靈活方便。3、可以對磁場配置、螺桿轉(zhuǎn)速、工件進給、研磨時間、研磨路徑加工間隙等因素進行單獨控制，并具有合適且足夠的變化區(qū)間，解決了專用機不能適用于不同成分磁性磨料和不同材料的問題。4、 磁性磨粒在動態(tài)的磁場力的作用下很容易回復(fù)原來的形狀，有助于磨粒的滾壓和更新，大大提高了加工效率。


[0015]圖I是本實用新型的工作示意圖。[0016]圖2是本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖3是圖2中的研磨頭的結(jié)構(gòu)示意圖。[0018]圖4是圖3下部磁體夾持機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]圖5是本實用新型的研磨頭的工作示意圖。[0020]圖中1、機架底座，2、機架加強筋，3、機架立柱，4、滾珠絲桿，5、第一伺服電機，6、 聯(lián)軸器，7、研磨頭，8、工作臺，9、水平十字滑臺，10、永磁鐵，11、磁流體磨料的附著面，12、軸殼，13、螺桿，14、螺套，15、軸承，18、第二伺服電機，19、軸承端蓋，20、螺釘，21、磁鐵夾套， 22、鎖緊螺母，23、工件，24、磁流體磨料，η、轉(zhuǎn)速，δ、加工間隙，Λ、偏心距。
具體實施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例。[0022]參見圖I，本實用新型的研磨原理與現(xiàn)在市場上已投入生產(chǎn)的磁力研磨機完全不4同。是利用混合磁流體——即將強磁性的鐵粒子和具有研磨功能的磨?；旌喜⒓尤牖钚詣┗烊牖褐惺怪纬赡z體——加入到永磁鐵10和工件23之間，磁性磨粒沿著磁力線排列形成具有一定剛性的“磁性磨粒刷”，壓附在工件23表面上，加以工件23和磁極的相對運動，“磁性磨粒刷”對工件23表面進行研磨拋光處理。尤其對硅、石英等脆硬材料有較好的研磨效果。[0023]參見圖I、圖2、圖3、圖4和圖5，一種磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機，它包括有機架，所述的機架包括機架底座I、位于機架底座I上的機架立柱3，以及位于機架立柱3上的機架加強筋2，所述的機架加強筋2的底端與機架底座I連接；所述的機架底座I上設(shè)有水平十字滑臺9，所述的水平十字滑臺9上設(shè)有放置工件23的工作臺8，所述的工作臺8是由非磁性的材料加工而成的圓柱形容器，頂端帶蓋，防止由于離心導(dǎo)致的研磨液飛濺；工作臺 8固定在底部的水平十字滑臺9的滑動座上，可以沿X、Y方向水平進給，實現(xiàn)在Χ、Υ方向的往復(fù)進給和水平面加工范圍內(nèi)任意點的定位；所述的水平十字滑臺9的滑動座由X向伺服電機和Y向伺服電機控制；所述的機架立柱3上設(shè)有研磨頭7，以及調(diào)節(jié)研磨頭7與工作臺 8之間的距離的調(diào)節(jié)裝置；所述的調(diào)節(jié)裝置包括有豎向設(shè)置的滾珠絲桿4，以及與滾珠絲桿 4連接的第一伺服電機5 ;所述的研磨頭7包括永磁鐵10、磁鐵夾套21、螺桿13和將永磁鐵密封的支架，磁鐵夾套21上端與螺桿13連接，為防止旋轉(zhuǎn)過程中松脫，用兩個鎖緊螺母22 卡死；磁鐵夾套21下端加工一個矩形槽，插入永磁鐵10 ;所述的將永磁鐵密封的支架為非磁性材料，裝于磁鐵夾套21下端，所述的將永磁鐵密封的支架的底部為一平板，該平板為磁流體磨料的附著面11 ;所述的螺桿13通過聯(lián)軸器6與第二伺服電機18相連，所述的螺桿13旋入螺套14中，可以手動調(diào)節(jié)螺桿13與螺套14的相對位置，實現(xiàn)螺桿13的升降，進而調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強度的大小，螺套14的兩端設(shè)有軸承15，軸承15外套有軸殼12，軸殼12與滾珠絲桿4連接；所述的軸殼12的下端與與它相鄰的軸承15的端蓋相連。[0024]本實施例中，所述的螺套14的螺紋中心線與永磁鐵10的中心線有偏心距Λ，且偏心距Λ可調(diào)，實現(xiàn)方法對磁鐵夾套21底部矩形槽進行長度標(biāo)定，永磁鐵10通過兩端的螺釘20旋入長度來實現(xiàn)與螺桿13的偏心Λ的調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生動態(tài)磁場。此偏心距Λ有利于磁流體磨料的更新和磁簇的恢復(fù)，進而顯著提高加工效率。本實施例中，各個伺服電機與運動控制器相連，每條滾珠絲杠的兩端都安裝一個位移傳感器，位移傳感器與運動控制器相連，可以防止?jié)L珠絲杠運動超出行程，也可以通過其作用進行工件的自動往復(fù)進給。[0025]本實施例中，X、Y向滾珠絲杠和線性導(dǎo)軌組成水平十字滑臺9，配合Z向的滾珠絲杠4和導(dǎo)軌，實現(xiàn)工件23和研磨頭7的移動進給，研磨頭7由第二伺服電機18帶動旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)磁流體研磨液與工件23加工表面的相對運動。磁場大小通過本實用新型提出的調(diào)節(jié)裝置來調(diào)節(jié)，進給速度由X向伺服電機和Y向伺服電機控制，研磨頭7轉(zhuǎn)速η通過直接帶動其轉(zhuǎn)動的第二伺服電動機18來控制，加工間隙δ通過Z方向的滾珠絲杠4來調(diào)節(jié)。除磁場大小是手動微調(diào)外，其他參數(shù)均通過運動控制器實現(xiàn)自動控制。[0026]用調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)磁場大小的方法磁極采用永磁體10，為了解決磁場大小無級調(diào)控，并免于頻繁更換磁體。由于磁感應(yīng)強度隨著與磁極的距離的增加而減少，采用調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)磁極一端與磁流體磨料的附著面11的距離。圓柱形永磁鐵10嵌入螺桿13內(nèi)，永磁鐵 10的中心線與螺桿13的中心線不重合，保持一定的距離。螺桿13在螺套14中轉(zhuǎn)動一周， 則升高或降低一個螺距，通過磁感應(yīng)強度與距離的標(biāo)定，可對磁感應(yīng)強度進行調(diào)節(jié)。[0027]提高加工效率的方法將磁極的運動旋轉(zhuǎn)中心與磁場分布中心偏置，形成動態(tài)磁場，使磨頭磨?？梢院芸熘匦屡挪?，并得到更新，從而有效提高加工效率。[0028]研磨過程中的各項參數(shù)磁感應(yīng)強度可通過螺桿13上下運動來調(diào)節(jié)，加工間隙δ 可通過豎直方向的滾珠絲桿4來調(diào)節(jié)，螺桿13轉(zhuǎn)速可通過第二伺服電機18來控制，進給速度通過工作臺在十字滑臺上的運動來控制。調(diào)節(jié)各項參數(shù)操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。 圖3說明永磁鐵可以上下豎直方向動，圖4說明永磁鐵可以水平方向動。
權(quán)利要求1.ー種磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機，其特征在于它包括有機架，所述的機架包括機架底座和位于機架底座上的機架立柱，所述的機架底座上設(shè)有水平十字滑臺，所述的水平十字滑臺上設(shè)有放置エ件的工作臺，該水平十字滑臺的滑動座由X向伺服電機和Y向伺服電機控制；所述的機架立柱上設(shè)有研磨頭，以及調(diào)節(jié)研磨頭與工作臺之間的距離的調(diào)節(jié)裝置；所述的研磨頭包括永磁鐵。
2.如權(quán)利要求I所述的磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機，其特征在于所述的調(diào)節(jié)裝置包括有豎向設(shè)置的滾珠絲桿，以及與滾珠絲桿連接的第一伺服電機；所述的研磨頭還包括有螺桿、磁體夾持機構(gòu)和將永磁鐵密封的支架，所述的螺桿通過聯(lián)軸器與第二伺服電機相連，所述的螺桿外套有螺套，螺套的兩端設(shè)有軸承，軸承外套有軸殼，軸殼與滾珠絲桿連接；所述的軸殼的下端與與它相鄰的軸承的端蓋相連；所述的磁體夾持機構(gòu)包括有磁鐵夾套，所述的磁體夾套的上端通過鎖緊螺母與螺桿的下端頭固定連接，所述的磁鐵夾套的下端設(shè)有放置永磁鐵的槽；所述的磁體夾套的下端還裝有將永磁鐵密封的由不磁性材料制成的支架，支架的底部為平板，該平板為磁流體磨料的附著面。
3.如權(quán)利要求2所述的磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機，其特征在于所述的永磁鐵的兩側(cè)分別設(shè)有螺釘，通過螺釘?shù)男氪盆F夾套的長度來實現(xiàn)永磁鐵與螺桿的偏心距Λ的調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求I所述的磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機，其特征在于在機架立柱上設(shè)有機架加強筋，機架加強筋的底端與機架底座連接。
5.如權(quán)利要求I所述的磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機，其特征在于所述的水平十字滑臺由X向的滾珠絲桿和Y向的滾珠絲桿組成；所述的X向的滾珠絲桿和Y向的滾珠絲桿上設(shè)有位移傳感器，該位移傳感器與運動控制器連接。
6.如權(quán)利要求2所述的磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機，其特征在于所述的豎向設(shè)置的滾珠絲桿上設(shè)有位移傳感器，該位移傳感器與運動控制器連接。
專利摘要本實用新型涉及一種磁力可調(diào)的磁流體研磨實驗機，它包括有機架，所述的機架包括機架底座和位于機架底座上的機架立柱，所述的機架底座上設(shè)有水平十字滑臺，所述的水平十字滑臺上設(shè)有放置工件的工作臺；所述的機架立柱上設(shè)有研磨頭，以及調(diào)節(jié)研磨頭與工作臺之間的距離的調(diào)節(jié)裝置；所述的研磨頭包括永磁鐵。本實用新型的有益效果在于1、結(jié)構(gòu)緊湊，外形小巧，解決了改裝機體積大移動不方便及加工局限性的問題。2、使用靈活方便。3、可以對磁場配置、螺桿轉(zhuǎn)速、工件進給、研磨時間、工件形狀、加工間隙等因素進行單獨控制，并具有合適且足夠的變化區(qū)間，解決了專用機不能適用于不同成分磁性磨料和不同材料的問題。
文檔編號B24B49/00GK202804889SQ20122035219
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者吳波, 王蕾, 楊明濤, 熊智偉 申請人:武漢理工大學(xué)