CN108312021A - 一种安装于外圆磨床的疲劳试样精密抛光***与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***与方法，属于金属疲劳试样抛光加工技术领域，涉及一种针对圆截面疲劳试样的纵向精密游离磨料气鼓抛光***与方法，由悬臂机构、夹紧板、可调节弹簧、抛光主轴、抛光浆料喷射循环***组成；可在现有外圆磨床的基础上安装本***，从而在一台磨床上实现疲劳试样的磨削和抛光功能，形成工艺集中，减少工件安装次数，提供效率；比手工砂纸抛光精度、稳定性和可靠性高，可大大提高抛光的效率，减轻工人劳动强度。

Description

一种安装于外圆磨床的疲劳试样精密抛光***与方法
技术领域
本发明属于金属疲劳试样抛光加工技术领域，涉及一种针对圆截面疲劳试样的纵向精密游离磨料气鼓抛光***与方法。
背景技术
根据GB/T 3075-2008《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》规定金属材料疲劳试验用试样的原始横截面有圆形和矩形两种,目前应用最广泛的是圆截面试样，标准中建议试样的加工流程为纵向铣削、精车和精磨后，用纵向抛光的方法进行工作部分表面的最后精加工，抛光的目的是使试样表面产生的残余应力和加工硬化减至最小，至少20倍的放大倍数下，无横向加工痕迹，通常疲劳试样的数量大，表面粗糙度和残余应力一致性要求高，改进其抛光工艺与方法，高效获得达到标准要求的疲劳试样表面质量的具有重要意义。
目前由于设备的限制，往往采用横向磨削，如果抛光不彻底，将会使刀痕、刮伤不能被完全去除，成为应力集中点；目前的抛光方式多为手动砂纸抛光，表面粗糙度和残余应力分布不均匀，导致疲劳实验结果数据分散；且手工抛光效率低、劳动强度大、砂纸消耗量大。目前尚无针对疲劳试样抛光的设备，需发明一种针对圆截面疲劳试样的纵向精密游离磨料气鼓抛光***与方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***与方法；本发明中的精密抛光***由抛光气鼓的转动、抛光浆料喷射循环***组成；该抛光***和现有技术中的外圆磨床的头架转动共同实现抛光的功能。
本发明采用的技术方案如下：
一种安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***，包括一个悬臂结构，在所述悬臂结构包括一个夹紧在磨床砂轮防护罩上的夹紧装置、机架、连杆I、连杆II、连杆III和可调弹性装置，所述机架固定在所述的夹紧装置上，所述机架与连杆I铰接，所述的连杆I与连杆III铰接，连杆II分别与连杆I、连杆III相连，用于固定连杆I和连杆III之间的夹角；所述的可调弹性装置拉紧在在机架和连杆Ⅰ间，实现悬臂机构压紧力的调节；在所述连杆III上固定有一个抛光主轴，所述抛光主轴驱动气鼓旋转，在所述抛光主轴的一侧还固定有抛光浆料喷射循环***。
进一步的，所述抛光主轴通过抛光主轴紧固螺栓连接在抛光主轴固定架上，所述抛光主轴固定架通过连接螺栓连接在连杆Ⅲ上；抛光主轴固定架能沿连杆Ⅲ有一定范围的位置变动。
进一步的，所述的抛光浆料喷射循环***包括固定在抛光主轴一侧的抛光浆液喷嘴以及固定在喷嘴下方的抛光浆液回收器；所述的抛光浆液喷嘴与供液***相连，所述的抛光浆液回收器与回收***相连，回收***将回收的浆液从新送入到供液***。
进一步的，所述抛光浆料喷嘴通过喷嘴固定架连接在抛光主轴的固定架上，这种安装方式的好处是：在抛光主轴的固定架带动抛光主轴进行位置调整时，可以同时实现抛光浆液回收器的位置一起调整。
进一步的，所述的抛光浆液回收器固定在所述的连杆III上，在连杆III的位置调整时，可以同时实现抛光浆液回收器的位置调整；抛光时抛光浆料不会污染外圆磨床的床身，且回收器的底部连接输出管路，可随时将输入回收器的浆料进行循环。
进一步的，所述的夹紧装置为夹紧板，夹紧板通过夹紧螺栓夹紧在砂轮防护罩的顶端，实现悬臂机构夹紧在外圆磨床上。
进一步的，所述抛光浆料主要为碳化硅浆料或刚玉浆料。
进一步的，所述的悬臂机构可以根据气鼓与疲劳试样的具体接触位置来确定连杆Ⅰ、连杆Ⅱ和连杆Ⅲ确切的角度布置。
进一步的，所述可调弹簧尾端通过紧固螺栓固定在夹紧板或者机架上，可调弹簧前端通过螺栓Ⅱ固定在连杆Ⅰ上，可调弹簧本身可以调节弹力，以此实现悬臂机构压紧力的调节，进而调节抛光气鼓和疲劳试样的径向抛光压力。
进一步的，所述抛光主轴通过抛光主轴紧固螺栓连接在抛光主轴固定架上，所述抛光主轴固定架通过抛光主轴固定架连接螺栓连接在连杆Ⅲ上；抛光主轴固定架可沿连杆Ⅲ有一定范围的位置变动。
本发明还提供了一种利用所述的精密抛光***进行疲劳试样的抛光的方法，具体加工步骤如下：
步骤一：将夹紧装置夹紧在砂轮防护罩上，将机架和可调弹簧尾端安装在夹紧装置上，并安装好悬臂机构；
步骤二：将可调弹簧的前端、抛光主轴和抛光浆料回收器安装在悬臂机构上，根据抛光气鼓与疲劳试样的具体接触位置来固定悬臂机构；
步骤三：安装完成后，将磨削后的疲劳试样开始抛光，待抛光结束达到要求后，将所有机器关闭，此时可将悬臂机构的螺栓Ⅴ松开，并将可调弹簧的前端松开，将整个悬臂机构向上抬起，放到砂轮罩上，不影响下一个疲劳试样的磨削加工；
步骤四：待所有的疲劳试样磨削抛光加工完成后，可将该***拆掉，保存。
本发明的有益效果如下：
本发明中的精密抛光***由抛光气鼓的转动、抛光浆料喷射循环***组成；该抛光***和现有技术中的外圆磨床的头架转动共同实现抛光的功能；抛光主轴的转速通过其驱动装置实现可调，利用外圆磨床的进给***可调节抛光过程中工件的转速和纵向进给速度，利用该***的可调节弹簧可改变抛光过程中气鼓对疲劳试样的径向抛光压力，抛光浆料的配方也可根据需要调整；
本发明要解决的技术难题是弥补现有的技术的缺陷，利用一种安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***实现疲劳试样的抛光，本装置完全可以直接安装在现有外圆磨床上，安装方便简洁，从而在一台磨床上实现疲劳试样的磨削和抛光功能，形成工艺集中，减少工件安装次数，提供效率
本发明在针对各项加工参数时，可以通过改变抛光浆料的粘度、浆料中的磨料粒度与质量百分数、工件的转速与纵向进给速度、抛光主轴的转速、工件径向抛光压力等抛光工艺参数，开展以抛光质量为约束条件，以抛光效率为目标的优化实验获得最优的抛光工艺参数。
本发明中悬臂机构的设计是考虑整个疲劳试样抛光***安装在外圆磨床确切位置，外圆磨床所能安装的空间决定了抛光***的整体结构为悬臂结构，该结构可以在抛光的时候通过调节连杆之间的角度来确定抛光***工作时的精确位置，当抛光过程完成后方便向上抬起，不影响外圆磨床的磨削过程；且与抛光浆料喷射循环***、抛光主轴为可拆卸的安装方式并可沿连杆Ⅲ不同的位置固定，可使得抛光浆料喷射循环***和抛光主轴根据所要抛光的疲劳试样的具体尺寸来调节角度并精准固定位置。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明一种安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***与方法的总体安装示意图；
图2为本发明局部结构图；
图3为本发明纵向抛光示意图；
图4为本发明光浆料喷射循环***的简图
其中，1、尾座,2、导轨，3、疲劳试样，4、砂轮防护罩，5、夹紧螺栓，6、夹紧板，7、紧固螺栓，8、机架，9、螺栓Ⅰ，10、可调弹簧，10-a、可调弹簧前端，10-b、可调弹簧尾端，11、螺栓Ⅱ，12、连杆Ⅰ，13、螺栓Ⅲ，14、连杆Ⅱ，15、螺栓Ⅳ，16、连杆Ⅲ，17、螺栓Ⅴ，18、抛光主轴固定架，19、回收器固定架，20、抛光浆料回收器，21、头架，22、抛光主轴紧固螺栓，23、固定架连接螺栓，24、抛光主轴，25、抛光浆料喷嘴，26、喷嘴固定架，27、气鼓，28、回收器输出管道，29、浆料泵。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在各种不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种安装于外圆磨床的疲劳试样精密抛光***与方法，该***的精密抛光过程由抛光气鼓的转动、外圆磨床的头架转动和抛光浆料的输送***组成，这种***构成方式决定了疲劳试样抛光浆料抛光的优势：
(1)可在现有外圆磨床的基础上安装本***，从而在一台磨床上实现疲劳试样的磨削和抛光功能，形成工艺集中，减少工件安装次数，提高效率；
(2)气鼓的形状具有柔性，可根据被抛光区域的曲率自动变形，保证抛光压力的稳定；
(3)抛光主轴的转速可调，利用外圆磨床的进给***可调节抛光过程中工件的转速和纵向进给速度，利用该***的可调节弹簧可改变抛光过程中气鼓对疲劳试样的径向抛光压力，抛光浆料的配方也可根据需要调整；
(4)可以通过改变抛光浆料的粘度、浆料中的磨料粒度与质量百分数、工件的转速与纵向进给速度、抛光主轴的转速、工件径向抛光压力等抛光工艺参数，开展以抛光质量为约束条件，以抛光效率为目标的优化实验获得最优的抛光工艺参数；
(5)比手工砂纸抛光精度、稳定性和可靠性高，可大大提高抛光的效率，减轻工人劳动强度。
(6)抛光***安装与拆卸方便，不对外圆磨床基本结构造成影响。
上述***具体结构，包括机架8、可调弹性装置(例如图中的可调弹簧10)、连杆Ⅰ12、连杆Ⅱ14、连杆Ⅲ16、夹紧装置，机架8固定在夹紧装置上，可调弹性装置拉紧在在机架8和连杆Ⅰ12间，抛光浆料喷射循环***和抛光主轴安装在连杆Ⅲ16上，最终实现整个抛光***的悬臂机构；
机架8用紧固螺栓7拧紧在夹紧装置上，夹紧装置通过夹紧螺栓5夹紧在砂轮防护罩4的顶端，实现悬臂机构夹紧在外圆磨床上；
抛光浆料回收器连接在连杆Ⅲ16上，抛光时抛光浆料不会污染外圆磨床的床身，且回收器的底部连接输出管路，可随时将输入回收器的浆料进行循环；
本发明中的抛光浆料主要为碳化硅浆料或刚玉浆料；
夹紧装置可以采用如图所示的夹紧板6；
悬臂机构可以根据气鼓与疲劳试样的具体接触位置来确定连杆Ⅰ、连杆Ⅱ和连杆Ⅲ确切的角度布置；
可调弹性装置尾端通过紧固螺栓固定在夹紧板上，可调弹性装置前端通过螺栓Ⅱ固定在连杆Ⅰ上，可调弹性装置本身可以调节弹力，以此实现悬臂机构压紧力的调节，进而调节抛光气鼓和疲劳试样的径向抛光压力；
上述可调弹性装置优选的可以选择附图中所述的可调弹簧10，可调弹簧前端10-a通过螺栓连接在连杆I上，可调弹簧前端10-b固定在支架8或者夹紧装置6上。
进一步优选的实施例，可调弹簧10设置两个，其对称设置在连杆I的两侧。
进一步的，所述连杆Ⅰ12通过螺栓Ⅰ9与机架8相连接，连杆Ⅰ12通过螺栓Ⅲ16与连杆Ⅱ14相连，连杆Ⅰ12通过螺栓Ⅳ15与连杆Ⅲ16相连；连杆Ⅱ14通过螺栓Ⅴ17与连杆Ⅲ相连，当悬臂机构调节至合适位置，可将螺栓Ⅴ17拧紧，连杆Ⅰ12、连杆Ⅱ14和连杆Ⅲ16构成一个三角形，利用三角形的稳定性以此来形成悬臂机构合适位置的稳固连接。
进一步优选的实施例，连杆Ⅱ14包括两个，其对称的设置在连杆Ⅰ和连杆Ⅲ的两侧；且连杆II上设有一个螺栓V17位置调节槽，通过调节螺栓V17在调节槽中的位置，可以实现连杆连杆Ⅰ和连杆Ⅲ不同角度的固定。
抛光浆料喷射循环***中，抛光浆料喷嘴25通过喷嘴固定架连接在抛光主轴固定架18上，抛光浆料由浆料泵29通过输出管路输送到抛光浆料喷嘴25，并喷射到气鼓和疲劳试样之间，实现抛光浆料的抛光；浆料回收器20的底部连接输出管路28，可随时将输入回收器的浆料输送到浆料泵中进行循环。
抛光主轴24下端连接气鼓27，气鼓27与工件相切；抛光主轴24通过抛光主轴紧固螺栓22连接在抛光主轴固定架18上，所述抛光主轴固定架18通过抛光主轴固定架连接螺栓23连接在连杆Ⅲ16上；抛光主轴固定架18可沿连杆Ⅲ16有一定范围的位置变动；所述的一种安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***与方法，使用该装置进行疲劳试样的抛光具体加工步骤如下：
步骤一：将夹紧板6夹紧在砂轮防护罩4上，将机架8和可调弹簧10尾端安装在夹紧板6上，并安装好悬臂机构；
步骤二：将可调弹簧的前端、抛光主轴和抛光浆料回收器安装在悬臂机构上，根据抛光气鼓与疲劳试样的具体接触位置来固定悬臂机构；
步骤三：安装完成后，将磨削后的疲劳试样3开始抛光，待抛光结束达到要求后，将所有机器关闭，此时可将悬臂机构的螺栓Ⅴ松开，并将可调弹簧的前端松开，将整个悬臂机构向上抬起，放到砂轮罩上，不影响下一个疲劳试样的磨削加工；
步骤四：待所有的疲劳试样磨削抛光加工完成后，可将该***拆掉，保存。
上述的磨床采用现有的磨床结构，如图1所示，包括尾座4和头架21，在机床上安装导轨2；所述的疲劳试样装夹在头架21和尾座1之间，尾座1顶尖有一定的尺寸变动范围，且尾座可在导轨上移动，满足不同长度的疲劳试样装夹要求；本发明可在现有外圆磨床的基础上直接安装本***，从而在一台磨床上实现疲劳试样的磨削和抛光功能，形成工艺集中，减少工件安装次数，提供效率；比手工砂纸抛光精度、稳定性和可靠性高，可大大提高抛光的效率，减轻工人劳动强度。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***，其特征在于，包括一个悬臂结构，在所述悬臂结构包括一个夹紧在磨床砂轮防护罩上的夹紧装置、机架、连杆I、连杆II、连杆III和可调弹性装置，所述机架固定在所述的夹紧装置上，所述机架与连杆I铰接，所述的连杆I与连杆III铰接，连杆II分别与连杆I、连杆III相连，用于固定连杆I和连杆III之间的夹角；所述的可调弹性装置拉紧在在机架和连杆Ⅰ间，实现悬臂机构压紧力的调节；在所述连杆III上固定有一个抛光主轴，所述抛光主轴驱动气鼓旋转，在所述抛光主轴的一侧还固定有抛光浆料喷射循环***。
2.如权利要求1所述的安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***，其特征在于，所述抛光主轴通过抛光主轴紧固螺栓连接在抛光主轴固定架上，所述抛光主轴固定架通过连接螺栓连接在连杆Ⅲ上；抛光主轴固定架能沿连杆Ⅲ有一定范围的位置变动。
3.如权利要求1所述的安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***，其特征在于，所述的抛光浆料喷射循环***包括固定在抛光主轴一侧的抛光浆液喷嘴以及固定在喷嘴下方的抛光浆液回收器；所述的抛光浆液喷嘴与供液***相连，所述的抛光浆液回收器与回收***相连，回收***将回收的浆液从新送入到供液***。
4.如权利要求3所述的安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***，其特征在于，所述抛光浆料喷嘴通过喷嘴固定架连接在抛光主轴的固定架上。
5.如权利要求3所述的安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***，其特征在于，所述的抛光浆液回收器固定在所述的连杆III上。
6.如权利要求1所述的安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***，其特征在于，所述的夹紧装置为夹紧板，夹紧板通过夹紧螺栓夹紧在砂轮防护罩的顶端，实现悬臂机构夹紧在外圆磨床上。
7.如权利要求1所述的安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***，其特征在于，所述抛光浆料主要为碳化硅浆料或刚玉浆料。
8.如权利要求1所述的安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***，其特征在于，所述的悬臂机构根据气鼓与疲劳试样的具体接触位置来确定连杆Ⅰ、连杆Ⅱ和连杆Ⅲ确切的角度布置。
9.利用权利要求1-8所述的安装于外圆磨床的疲劳试样的精密抛光***的抛光方法，其特征在于，具体加工步骤如下：
步骤一：将夹紧装置夹紧在砂轮防护罩上，将机架和可调弹簧尾端安装在夹紧装置上，并安装好悬臂机构；
步骤二：将可调弹簧的前端、抛光主轴和抛光浆料回收器安装在悬臂机构上，根据抛光气鼓与疲劳试样的具体接触位置来固定悬臂机构；
步骤三：安装完成后，将磨削后的疲劳试样开始抛光，待抛光结束达到要求后，将所有机器关闭，此时可将悬臂机构的螺栓Ⅴ松开，并将可调弹簧的前端松开，将整个悬臂机构向上抬起，放到砂轮罩上，不影响下一个疲劳试样的磨削加工；
步骤四：待所有的疲劳试样磨削抛光加工完成后，可将该***拆掉，保存。
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