CN104816203B - 一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法及其装置 - Google Patents

一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法及其装置。该方法的步骤包括：用清洗陶瓷管；将陶瓷管装夹在卧式车床三爪卡盘上；将工作台安装在车床溜板箱上，磁极架安装在工作台上；配置磁性磨粒；把配置好的磁性磨粒吸附在V型辅助磁铁上；将换能器与基座连在一起，把基座连同换能器一起安装在工作台上；启动超声波发生器；粗加工和精加工。该方法采用的装置包括：三抓卡盘、卡爪、磁极架、外部永久磁铁、V型辅助磁铁、陶瓷管工件、连杆、弹性筒夹、变幅杆、换能器、集电环、基座、超声波发生器、工作台和磁性磨粒。本发明实现了对超硬精密陶瓷管内表面的粗加工，精加工，清洗的全过程。实现了超硬精密陶瓷管内表面高效精密加工。

Description

一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法及其装置
技术领域
本发明属于陶瓷加工领域，尤其是一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法及其装置
背景技术
陶瓷具有高硬度、高耐腐蚀性、化学性能稳定以及低温超塑性等优异性能，在科学领域应用日益广泛。但由于其低塑性，易脆性及导热导电性能差的弊端，如何将其加工成具有一定精度的零件成为一个难题。研磨作为精密加工的一种重要手段，在陶瓷加工中有着不可替代的作用。普通磁力研磨是采用陶瓷管内部放置V型辅助磁铁，外部磁铁带动内部辅助磁铁轴向进给的单一研磨方式，导致加工超硬精密陶瓷管内表面效率低，且纹理不均匀，从而提出了一种轴向超声振动辅助磁力研磨超硬精密陶瓷管的技术。
发明内容
本发明提供了一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法及其装置，通过轴向超声振动辅助磁力研磨，提高超硬精密陶瓷管内表面加工质量和加工效率。
本发明提供的一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法包括以下步骤：
a.用清洗剂将陶瓷管内表面的污渍去除，并晾干；
b.将待加工的陶瓷管装夹在卧式车床三爪卡盘上，利用同心度测量仪保证与转轴的同心度；
c.将工作台安装在车床溜板箱上，磁极架安装在工作台上，将两块永久磁铁分别以N-S或S-N磁极端安放在磁极架的两端，同时调整永久磁铁与陶瓷管工件的位置，两块永久磁铁与陶瓷管工件的距离为5-10mm；
d.进行磁性磨粒的配置，将100#铁粉分别与W5、W2.5的金刚石研磨膏按照2:1比例配置，加入油基研磨液使铁粉与研磨膏充分混合在一起；
e.把配置好的磁性磨粒吸附在V型辅助磁铁上，把V型辅助磁铁塞入陶瓷管工件内部，V型辅助磁铁N-S两极分别于外部永久磁铁S-N两极相对，压附在陶瓷管工件内表面；
f.将换能器与基座连在一起，把基座连同换能器一起安装在工作台上，调节溜板箱使安装在变幅杆上的弹性筒夹与陶瓷管工件左右位置对心，把与V型辅助磁铁相连的连杆和弹性筒夹连在一起，调节车床上的进给***，使溜板箱进给距离待加工陶瓷管工件长度的2/3；
g.启动超声波发生器，将超声波发生器与集电环相连，设定超声波发生器频率在12KHz-19KHz，振幅为5-20μm；
h.粗加工阶段，卧式车床主轴转速调节为500-600r/min，车床溜板箱轴向进给速度为3mm/s，进给距离为陶瓷管工件长度2/3，超声波发生器频率为14-16KHz，采用100#铁粉与W5金刚石研磨膏混合的磁性磨料加工，每4-6分钟在陶瓷管内表面加工区域添加0.8-1.2ml的油性研磨液，加工时间为20-30分钟；
i.精加工阶段，卧式车床主轴转速调整为1800-2200r/min，超声波发生器频率为18-20KHz，采用100#铁粉与W2.5金刚石研磨膏混合的磁性磨料加工，每4-6分钟在陶瓷管工件内表面加工区域添加0.8-1.2ml的油性研磨液，加工时间为18-22分钟；
j.将陶瓷管调头加工剩余未加工部分，加工步骤同b-i；
k.加工完毕后，用清洗剂清洗陶瓷管内表面，然后晾干
一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法采用的装置，该装置包括：三抓卡盘(1)、卡爪(2)、磁极架(3)、外部永久磁铁(4)、V型辅助磁铁(5)、陶瓷管工件(6)、连杆(7)、弹性筒夹(8)、变幅杆(9)、换能器(10)、集电环(11)、基座(12)、超声波发生器(13)、工作台(14)和磁性磨粒(15)，所述工作台(14)固定在车床溜板箱上；基座(12)安装在工作台(14)尾部；换能器(10)安装在基座(12)的连接孔里，连接孔的中心与车床卡盘(1)回转中心等高，换能器(10)外部安装集电环(11)，头部连接变幅杆(9)；变幅杆(9)头部安装弹性筒夹(8)；弹性筒夹(8)的夹紧孔里安装连杆(7)；连杆(7)是全螺纹杆，头部通过螺母将V型辅助磁铁(5)固定在连杆(7)上；V型辅助磁铁(5)上吸附磁性磨粒(15)，与外部永久磁铁(4)形成磁回路，将磁性磨粒(15)压附在陶瓷管工件(6)的内表面；磁极架(3)固定在工作台(14)前端，上面吸附两个外部永久磁铁(4)，两个外部永久磁铁(4)之间呈90°夹角，左侧磁极高度与陶瓷管工件(6)轴线等高，磁极架(3)的型号匹配陶瓷管工件(6)的型号；三爪卡盘(1)上面安装卡爪(2)，陶瓷管工件(6)被卡爪(2)夹紧。
所述的磁极架(3)为导磁材料，工作台(14)和基座(12)为非导磁材料。
所述的外部永久磁铁(4)的尺寸为30×30×10mm，V型辅助磁铁(5)的尺寸为10×10×5mm。
本发明与现有同类技术相比，其显著地有益效果体现在：
1.磁极架上磁铁与工件的间隙可以自由调整，以适用于不同型号工件。
2.采用轴向超声振动辅助磁力研磨加工超硬精密陶瓷管内表面，磁性磨料在陶瓷管内表面相互摩擦、挤压并伴随超声振动，实现在研磨过程中磨粒运动轨迹的改变。改善了普通磁力研磨加工效率低，表面质量差的不足。
3.实现了对超硬精密陶瓷管内表面的粗加工，精加工，清洗的全过程。实现了超硬精密陶瓷管内表面高效精密加工。
附图说明
图1是一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法采用的装置结构示意图。
图2是一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法采用的装置中，陶瓷工件、外部磁铁、磁极架和内部V型辅助磁铁、磁性磨粒示意图。
图3是采用本发明对超硬精密陶瓷管加工前显微形貌图。
图4是采用本发明对超硬精密陶瓷管加工后显微形貌图。
图5是采用普通磁力研磨方法对超硬精密陶瓷管加工的显微形貌图。
图6是采用本发明对超硬精密陶瓷管加工前内表面粗糙度图。
图7是采用本发明对超硬精密陶瓷管加工后内表面粗糙度图。
图8是采用本发明对超硬精密陶瓷管加工前内表面光洁度图。
图9是采用本发明对超硬精密陶瓷管加工后内表面光洁度图。
具体实施方式
下面结合附图更详细的描述本发明。
如图1、2所示，一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法及其装置包括以下内容：
a.用清洗剂将陶瓷管内表面的污渍去除，并晾干；
b.将待加工的陶瓷管装夹在卧式车床三爪卡盘2上，利用同心度测量仪保证与转轴的同心度；
c.将工作台安装在车床溜板箱上，磁极架3安装在工作台14上，将两块外部永久磁铁4分别以N-S或S-N磁极端安放在磁极架3的两端，同时调整外部永久磁铁4与陶瓷管工件6的位置，两块外部永久磁铁4与陶瓷管工件6的距离为5-10mm；
d.进行磁性磨粒15的配置，将100#铁粉分别与W5、W2.5的金刚石研磨膏按照2:1比例配置，加入油基研磨液使铁粉与研磨膏充分混合在一起；
e.把配置好的磁性磨粒15吸附在V型辅助磁铁5上，把V型辅助磁铁5塞入陶瓷管工件6内部，V型辅助磁铁5N-S两极分别于外部永久磁铁4的S-N两极相对，压附在陶瓷管工件6内表面；
f.将换能器10与基座12连在一起，把基座12连同换能器10一起安装在工作台14上，调节溜板箱使安装在变幅杆9上的弹性筒夹8与陶瓷管工件6左右位置对心，把与V型辅助磁铁5相连的连杆7和弹性筒夹8连在一起，调节车床上的进给***，使溜板箱进给距离待加工陶瓷管工件6长度的2/3；
g.启动超声波发生器13，将超声波发生器与集电环11相连，设定超声波发生器13频率在12KHz-19KHz，振幅为5-20μm；
h.粗加工阶段，卧式车床主轴转速调节为500-600r/min，车床溜板箱轴向进给速度为3mm/s，进给距离为陶瓷管工件6长度2/3，超声波发生器13频率为14-16KHz，采用100#铁粉与W5金刚石研磨膏混合的磁性磨料加工，每4-6分钟在陶瓷管内表面加工区域添加0.8-1.2ml的油性研磨液，加工时间为20-30分钟；
i.精加工阶段，卧式车床主轴转速调整为1800-2200r/min，超声波发生器13频率为18-20KHz，采用100#铁粉与W2.5金刚石研磨膏混合的磁性磨料加工，每4-6分钟在陶瓷管工件6内表面加工区域添加0.8-1.2ml的油性研磨液，加工时间为18-22分钟；
j.将陶瓷管调头加工剩余未加工部分，加工步骤同b-i；
k.加工完毕后，用清洗剂清洗陶瓷管内表面，然后晾干。

Claims (1)

1.一种磁力研磨超硬精密陶瓷管的方法，其特征是该方法包括以下步骤：
a.用清洗剂将陶瓷管内表面的污渍去除，并晾干；
b.将待加工的陶瓷管装夹在卧式车床三爪卡盘上，利用同心度测量仪保证与转轴的同心度；
c.将工作台安装在车床溜板箱上，磁极架安装在工作台上，将两块永久磁铁分别以N-S或S-N磁极端安放在磁极架的两端，同时调整永久磁铁与陶瓷管工件的位置，两块永久磁铁与陶瓷管工件的距离为5-10mm；
d.进行磁性磨粒的配置，将100#铁粉分别与W5、W2.5的金刚石研磨膏按照2:1比例配置，加入油基研磨液使铁粉与研磨膏充分混合在一起；
e.把配置好的磁性磨粒吸附在V型辅助磁铁上，把V型辅助磁铁塞入陶瓷管工件内部，V型辅助磁铁N-S两极分别与外部永久磁铁S-N两极相对，压附在陶瓷管工件内表面；
f.将换能器与基座连在一起，把基座连同换能器一起安装在工作台上，调节溜板箱使安装在变幅杆上的弹性筒夹与陶瓷管工件左右位置对心，把与V型辅助磁铁相连的连杆和弹性筒夹连在一起，调节车床上的进给***，使溜板箱进给距离为待加工陶瓷管工件长度的2/3；
g.启动超声波发生器，将超声波发生器与集电环相连，设定超声波发生器频率在12KHz-19KHz，振幅为5-20μm；
h.粗加工阶段，卧式车床主轴转速调节为500-600r/min，车床溜板箱轴向进给速度为3mm/s，进给距离为陶瓷管工件长度2/3，超声波发生器频率为14-16KHz，采用100#铁粉与W5金刚石研磨膏混合的磁性磨粒加工，每4-6分钟在陶瓷管内表面加工区域添加0.8-1.2ml的油性研磨液，加工时间为20-30分钟；
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