CN202162633U

CN202162633U - 一种基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置

Info

Publication number: CN202162633U
Application number: CN2011201573036U
Authority: CN
Inventors: 阎秋生; 潘继生; 李忠荣; 黄升伟
Original assignee: GUANGZHOU RIBAO STEEL COIL CENTER CO Ltd
Current assignee: GUANGZHOU RIBAO STEEL COIL CENTER CO Ltd
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2021-05-17

Abstract

本实用新型是一种基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置。包括工件安装旋转装置和抛光装置，工件安装旋转装置包括有底座、安装轴、电机，安装轴的两端分别支承在固定在底座两侧的左支撑板和右支撑板上，圆柱状工件固定在安装轴上，且安装轴通过减速箱与电机的输出轴连接，抛光装置包括移动工作台、抛光盘，抛光盘装设在移动工作台上，移动工作台装设在底座上，移动工作台及底座上分别装设有驱动抛光盘运动的X方向驱动装置及Y方向驱动装置,抛光盘设有半径调整装置，且抛光盘上镶嵌有集群磁性体及设有磁流变工作液补充管。本实用新型可实现与任意半径的圆柱状或者管筒状圆柱面大面积接触，研磨效率高，而且结构简单，方便实用。

Description

一种基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置

技术领域

本实用新型涉及工件磨削设备领域，特别涉及一种利用集群磁流变效应对圆筒状或者管筒状圆柱面进行高效精密研磨的研磨装置。

技术背景

研磨加工是利用软质研磨盘和研磨液（油或水性物质与游离磨料的混合物），通过研磨盘向游离磨料施加一定压力作用于工件表面，磨料在研磨盘与工件界面上产生滚动或滑动，从被加工工件表面去除一层极薄的材料，达到提高工件形状精度和表面精度的目的。

现有的研磨加工方法如采用金属材料制成研磨盘基体，将游离磨料加入到研磨盘与工件之间的机械研磨抛光，属于游离磨料加工。专利ZL200610132495.9基于磁流变效应的研磨抛光方法及其抛光装置和ZL200620155638.3磁流变效应研磨抛光装置中提出了磁流变效应平面研磨加工方法和装置，其基本原理是如图1所示，平面工件38固定在平面工具头37上，加工时在电机驱动下平面工件38随平面工具头37一起高速旋转，集群磁性体27镶嵌在抗磁材质的平面抛光盘36上，平面抛光盘36上有预先配置好的磁流变工作液31，工作时平面抛光盘36在电机驱动下做旋转运动，并随工作台做左右摆动，平面工件38下表面与平面抛光盘36上表面预留有一定间隙，磁流变工作液31在工作时通过循环***进行循环与冷却。

但上述方法紧局限于平面工件的加工，对于圆柱状或者管筒状的圆柱面的加工主要采取抛光轮、砂轮或者砂带进行研磨。日本专利60-30760和中国专利申请号为93119315.X公布了一种圆筒状或圆柱状工件的外表面电解复合研磨方法，中国专利申请号为101941177A中公布了一种大型圆柱形工件热喷涂表面处理光整研磨结构，中国专利申请号为101972982A公布了一种圆柱状部件的研磨装置及其研磨方法。但这些研磨方法研磨头与工件表面只是能实现线接触，因而研磨效率低下。目前还没有采用游离磨料的圆柱面进行大面积接触研磨的高效研磨装置，更没有基于集群磁流变效应的专门针对圆柱面进行大面积接触研磨的高效研磨装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种设计巧妙，结构简单，能够对不同半径的圆柱状或者管筒状圆柱面进行高效研磨的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置。本实用新型可确保研磨装置的抛光盘与圆柱面大面积接触，抛光盘半径能随工件半径变化而调整，并利用磁流变效应约束磨粒提高加工区磨粒浓度和均匀性。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，包括有工件安装旋转装置和抛光装置，其中工件安装旋转装置包括有底座、安装轴、左支撑板、右支撑板、减速箱、电机，其中左支撑板和右支撑板分别固定在底座的两侧，安装轴的两端分别通过轴承支承在左支撑板和右支撑板上，圆柱状工件固定安装在安装轴上，且安装轴与减速箱的输出轴连接，减速箱的输入轴与电机的输出轴连接，抛光装置包括有移动工作台、抛光盘，其中抛光盘装设在移动工作台上，移动工作台装设在底座上，且移动工作台上装设有驱动抛光盘沿X方向移动的X方向驱动装置，底座上装设有驱动移动工作台及其上装设的抛光盘沿Y方向移动的Y方向驱动装置, 其中抛光盘设有能调整其半径的半径调整装置，该半径调整装置包括有活动支架、调整螺栓和调整螺母，其中活动支架的一端通过固定螺钉和固定螺母固定在抛光盘上，活动支架的另一端通过调整螺栓和调整螺母与安装座连接，且抛光盘上镶嵌有集群磁性体及设有磁流变工作液补充管。

上述抛光盘与安装座之间还连接有固定支架，固定支架设置在活动支架的两侧。

上述抛光盘上均匀布有用于安装集群磁性体的圆柱孔。

上述抛光盘上均匀布的集群磁性体是永磁铁，或是由励磁线圈、励磁电源和励磁铁芯组成的电磁铁。

上述抛光盘的上端设有进料挡板。

上述抛光盘的下端设有固定于安装座的磁流变工作液回收盘。

上述驱动弹性抛光盘沿X方向移动的X方向驱动装置包括有纵向滚珠丝杆、纵向直线导轨、步进电机、用于固定弹性抛光盘和调整弹性抛光盘半径的安装座，其中步进电机安装于移动工作台上，且纵向滚珠丝杆与步进电机的输出轴连接，弹性抛光盘固定在安装座的上端，安装座的下端与纵向滚珠丝杆组成螺旋传动副，且安装座上设有与纵向直线导轨配合的导槽;上述驱动移动工作台及其上装设的弹性抛光盘沿Y方向移动的Y方向驱动装置包括有手轮、横向直线导轨、横向滚珠丝杆，其中横向滚珠丝杆与手轮连接，移动工作台的下端与横向直线导轨组成螺旋传动副，且移动工作台上设有与横向直线导轨配合的导槽。

上述抛光盘的背面设有用于固定和调整半径的外弧横肋。

上述抛光盘为用抗磁弹性材料做出的抛光盘。

上述安装座的正面设有用于安装调整螺栓的调节孔。

上述安装座的底部设有与移动工作台安装的底板。

本实用新型由于可以通过调整调整螺母可以非常方便地调整抛光盘的半径，因而可以实现与任意半径的圆柱状或者管筒状圆柱面大面积接触，同时抛光盘上端的进料挡板可以把磁流变工作液引导进入可变半径抛光盘与圆柱面之间，磁流变工作液在集群磁性体的作用下在抛光盘与圆柱面之间形成固定的研磨刷，同时在集群磁性体磁力作用下可以防止磁流变工作液的飞溅流失的现象，本实用新型是一种研磨效率高，而且结构简单，方便实用的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，具有极强的实用性和推广价值。

附图说明

图1是磁流变效应平面研磨加工方法的基本原理图；

图2是本实用新型实施例基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置的透视图；

图3是本实用新型实施例基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置研磨工作原理图；

图4是本实用新型实施例基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置的可变半径抛光盘安装座透视图；

图5是本实用新型实施例基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置的可变半径抛光盘透视图；

图6是本实用新型实施例的电磁铁。

图中：1.底座，2.手轮，3.直线导轨，4.滚珠丝杆，5.移动工作台，6.滚珠丝杆, 7.直线导轨, 8.步进电机, 9.安装座, 10.固定支架，12.磁流变工作液回收盘，13.活动支架，14.调整螺栓，15.调整螺母，16.固定螺钉，17.固定螺母，18.左支撑板，19.锁紧螺母，20.套筒，21.圆柱状工件，22.安装轴，23.右支撑板，24.减速箱，25.电机，26.抛光盘，27.集群磁性体，28.进料挡板，29.磁流变工作液补充管，30.磁流变工作液挡板，31.磁流变工作液，32.外弧横肋，33.圆柱孔，34.底板，35.调节孔，36.抛光盘，37.平面工具头，38.平面工件，39.励磁线圈，40.励磁电源、41.励磁铁芯。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明：

图2给出了本实用新型所涉及的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，包括有工件安装旋转装置和抛光装置，其中工件安装旋转装置包括有底座1、安装轴24、左支撑板18、右支撑板23、减速箱24、电机25，其中左支撑板18和右支撑板23分别固定在底座1的两侧，安装轴22的两端分别通过轴承支承在左支撑板18和右支撑板23上，圆柱状工件21固定安装在安装轴22上，且安装轴22与减速箱24的输出轴连接，减速箱24的输入轴与电机25的输出轴连接，抛光装置包括有移动工作台5、抛光盘26，其中抛光盘26装设在移动工作台5上，移动工作台5装设在底座1上，且移动工作台5上装设有驱动抛光盘26沿X方向移动的X方向驱动装置，底座1上装设有驱动移动工作台5及其上装设的抛光盘26沿Y方向移动的Y方向驱动装置, 其中抛光盘26设有能调整其半径的半径调整装置，该半径调整装置包括有活动支架13、调整螺栓14和调整螺母15，其中活动支架13的一端通过固定螺钉16和固定螺母17固定在抛光盘26上，活动支架13的另一端通过调整螺栓14和调整螺母15与安装座9连接，且抛光盘26上镶嵌有集群磁性体27及装设有磁流变工作液补充管29。本实施例中，上述安装座9的正面设有用于安装调整螺栓14的调节孔35。上述安装座9的底部设有与移动工作台5安装的底板34。

本实施例中，上述抛光盘26与安装座9之间还连接有固定支架10，固定支架10设置在活动支架13的两侧。

为便于安装，上述抛光盘26上均匀布有用于安装集群磁性体27的圆柱孔33。

本实施例中，上述抛光盘26上均匀布的集群磁性体27可以是永磁铁，也可以是由励磁线圈39、励磁电源40和励磁铁芯41组成的电磁铁，如图6所示集群磁性体27是由励磁线圈39、励磁电源40和励磁铁芯41组成的电磁铁。

此外，上述抛光盘26的上端设有进料挡板28。上述抛光盘26的下端设有固定于安装座9的磁流变工作液回收盘12。

本实施例中，上述驱动弹性抛光盘26沿X方向移动的X方向驱动装置包括有纵向滚珠丝杆6、纵向直线导轨7、步进电机8、用于固定弹性抛光盘23和调整弹性抛光盘23半径的安装座9，其中步进电机8安装于移动工作台5上，且纵向滚珠丝杆6与步进电机8的输出轴连接，弹性抛光盘23固定在安装座9的上端，安装座9的下端与纵向滚珠丝杆6组成螺旋传动副，且安装座9上设有与纵向直线导轨7配合的导槽;上述驱动移动工作台5及其上装设的弹性抛光盘23沿Y方向移动的Y方向驱动装置包括有手轮2、横向直线导轨3、横向滚珠丝杆4，其中横向滚珠丝杆4与手轮2连接，移动工作台5的下端与横向直线导轨3组成螺旋传动副，且移动工作台5上设有与横向直线导轨3配合的导槽。

另外，上述抛光盘26的背面设有用于固定和调整半径的外弧横肋32。固定支架10及活动支架13的一端可固定在外弧横肋32上。

上述抛光盘26为用抗磁弹性材料做出的抛光盘。本实施例中，抗磁弹性材料为胶合板或者橡胶等。

本实施例中，上述磁流变工作液31是磁流变液与磨料的混合液，其成份为硅油重量百分比50～60％，固体分散粒子重量百分比30～40％，油酸重量百分比2～3％，磨料重量百分比3～15％。上述磁流变工作液31的固体分散粒子主要是铁磁性物质，如羰基铁粉、还原铁粉和四氧化三铁粉。

上述磁流变工作液31加入的游离磨料有碳化硅(SiC)、金刚石、立方氮化鹏(CBN)、三氧化二铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氧化锆（ZrO2）的其中一种或一种以上混合物，磨料微粒直径小于20微米，游离磨料与磁流变液的重量百分比小于15%。

图3给出了本实用新型基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置的研磨工作原理图，首先把圆柱状工件21装入安装轴22，并通过套筒20和锁紧螺母19锁紧圆柱状工件21，通过调整手轮2使可变半径的抛光盘26接近圆柱状工件21并存在一定距离，调整调整螺母15使可变半径的抛光盘26的半径与圆柱状工件21相同，启动电机25，使电机25驱动减速箱24并带动安装轴22与圆柱状工件21一起高速逆时针旋转，磁流变工作液补充管29注入磁流变工作液31，磁流变工作液31在进料挡板28和集群磁性体27的磁性吸力作用下进入可变半径的抛光盘26与圆柱状工件21的外表面之间，磁流变工作液31在集群磁性体27的磁性吸力作用下形成研磨刷，可变半径的抛光盘26和磁流变工作液补充管29在步进电机8的驱动作用下沿X方向摆动，圆柱状工件21的外表面在可变半径的抛光盘26和磁流变工作液31研磨刷作用下进行加工，集群磁流变效应研磨刷产生约束磨料作用，提高了抛光盘26与圆柱状工件2之间的磨料浓度和均匀性，实现高效抛光。磁流变工作液31在磁流变工作液挡板30作用下回流到磁流变工作液回收盘12，磁流变工作液31在循环装置作用下可以通过磁流变工作液补充管29循环使用。

从实施例可以看出，本实用新型结构非常简单，设计巧妙，可确保研磨装置的抛光盘与圆柱面大面积接触，抛光盘半径能随工件半径变化而调整，能够对不同半径的圆柱状或者管筒状圆柱面的进行高效研磨的研磨装置，利用磁流变效应可以约束磨料提高加工区域磨料的浓度和均匀性实现高效研磨，具有极强的实用性和推广价值。

Claims

1.一种基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，包括有工件安装旋转装置和抛光装置，其中工件安装旋转装置包括有底座（1）、安装轴（24）、左支撑板（18）、右支撑板（23）、减速箱（24）、电机（25），其中左支撑板（18）和右支撑板（23）分别固定在底座（1）的两侧，安装轴（22）的两端分别通过轴承支承在左支撑板（18）和右支撑板（23）上，圆柱状工件（21）固定安装在安装轴（22）上，且安装轴（22）与减速箱（24）的输出轴连接，减速箱（24）的输入轴与电机（25）的输出轴连接，抛光装置包括有移动工作台（5）、抛光盘（26），其中抛光盘（26）装设在移动工作台（5）上，移动工作台（5）装设在底座（1）上，且移动工作台（5）上装设有驱动抛光盘（26）沿X方向移动的X方向驱动装置，底座（1）上装设有驱动移动工作台（5）及其上装设的抛光盘（26）沿Y方向移动的Y方向驱动装置, 其特征在于抛光盘（26）设有能调整其半径的半径调整装置，该半径调整装置包括有活动支架（13）、调整螺栓（14）和调整螺母（15），其中活动支架（13）的一端通过固定螺钉（16）和固定螺母（17）固定在抛光盘（26）上，活动支架（13）的另一端通过调整螺栓（14）和调整螺母（15）与安装座（9）连接，且抛光盘（26）上镶嵌有集群磁性体（27）及磁流变工作液补充管（29）。

2.根据权利要求1所述的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，其特征在于上述抛光盘（26）与安装座（9）之间还连接有固定支架（10），固定支架（10）设置在活动支架（13）的两侧。

3.根据权利要求1所述的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，其特征在于上述抛光盘（26）上均匀布有用于安装集群磁性体（27）的圆柱孔（33）。

4.根据权利要求1所述的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，其特征在于上述抛光盘（26）上均匀布的集群磁性体（27）是永磁铁，或是由励磁线圈（39）、励磁电源（40）和励磁铁芯（41）组成的电磁铁。

5.根据权利要求1所述的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，其特征在于上述抛光盘（26）的上端设有进料挡板（28）。

6.根据权利要求1所述的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，其特征在于上述抛光盘（26）的下端设有固定于安装座（9）的磁流变液回收盘（12）。

7.根据权利要求1至6任一项所述的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，其特征在于上述驱动弹性抛光盘（26）沿X方向移动的X方向驱动装置包括有纵向滚珠丝杆（6）、纵向直线导轨（7）、步进电机（8）、用于固定弹性抛光盘（23）和调整弹性抛光盘（23）半径的安装座（9），其中步进电机（8）安装于移动工作台（5）上，且纵向滚珠丝杆（6）与步进电机（8）的输出轴连接，弹性抛光盘（23）固定在安装座（9）的上端，安装座（9）的下端与纵向滚珠丝杆（6）组成螺旋传动副，且安装座（9）上设有与纵向直线导轨（7）配合的导槽;上述驱动移动工作台（5）及其上装设的弹性抛光盘（23）沿Y方向移动的Y方向驱动装置包括有手轮（2）、横向直线导轨（3）、横向滚珠丝杆（4），其中横向滚珠丝杆（4）与手轮（2）连接，移动工作台（5）的下端与横向直线导轨（3）组成螺旋传动副，且移动工作台（5）上设有与横向直线导轨（3）配合的导槽。

8.根据权利要求7所述的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，其特征在于上述抛光盘（26）为用抗磁弹性材料做出的抛光盘。

9.根据权利要求8所述的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，其特征在于上述安装座（9）的正面设有用于安装调整螺栓（14）的调节孔（35）。

10.根据权利要求9所述的基于集群磁流变研磨效应的圆柱面高效研磨装置，其特征在于上述安装座（9）的底部设有与移动工作台（5）安装的底板（34）。