专利名称：磁力抛光加工中心机床磁性磨料自动更换装置及方法
技术领域：
本发明提供一种磁力抛光加工中心机床的磁性磨料自动更换装置及方法，属于磁性磨料自动更换技术，尤其涉及一种利用磁场强弱程度来控制磨料吸附量的技术，属于金属零件表面抛光加工设备领域。
背景技术：
在磁力抛光加工过程中，一方面，由于磁性磨料的粗细和成分对加工的效率和质量有直接影响，加工通常要进行多遍才能完成，从第一遍到最后一遍的多遍加工中，磁性磨料需要由粗到细进行更换，以求得到高的加工效率和高的加工质量；另一方面，磁性磨料由于磨损存在一定的使用寿命，超过一定的加工时间磁性磨料的加工能力就会丧失，为了保证加工的质量，在同一遍的加工中，磁性磨料也需要定时更换。
用废的磁性磨料需要放回废料斗，磁性磨料如何更换、何时更换？每次更换量的多少如何控制？如何保证不同编号磁性磨料的选取准确无误？这些问题都是磁力抛光加工中心机床使用中需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是本发明提供一种结构简单、实用的磁性磨料自动更换装置及方法，实现磁性磨料准确、高效率的更换。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种磁力抛光加工中心机床的磁性磨料自动更换装置及方法，其特征在于磁力抛光加工中心机床主轴下方固定安装电磁抛光头，电磁抛光头下方的工具磁极下端吸附磁性磨料，磁性磨料按编号的不同放置在磁性磨料库对应编号的磨料斗中，废磨料斗设置在磁性磨料库的一侧，磨料斗和废磨料斗均固定在磁性磨料库的底座上，磁性磨料库固定安装在工作台上。磁性磨料的自动更换方法包括相同编号磁性磨料的自动更换和不同编号磁性磨料的自动更换。自动更换过程如果工具磁极吸附有磁性磨料，控制系统首先控制工具磁极移动至废磨料斗的上方，断开电磁线圈的电流，让磨料落入废磨料斗中；然后控制工具磁极按照程序设置的磨料号移动到相应编号的磨料斗中，给电磁线圈接通设定大小的弱电流，让工具磁极吸附到一定量的磁性磨料，控制工具磁极上移一定距离，再控制电磁线圈切换到设定大小的强电流，让工具磁极将磁性磨料吸牢。所述的电磁抛光头包括磁芯、电磁线圈和工具磁极，磁芯在电磁线圈的中心，电磁线圈连接电流控制器，磁芯的上端的柄端固定在磁力抛光加工中心机床主轴的下端，磁芯的下端通过螺纹配合连接工具磁极，工具磁极端部设置若干矩形槽。工具磁极的端部设置3-10个矩形槽，矩形槽用于改变工具磁极端部的磁场分布。使用时，电磁线圈的电流由控制系统通过电流控制器进行控制，通电后工具磁极产生的磁场将磁性磨料牢固地吸附。工具磁极的端部为平面时为平头磁极，用于平面加工；当工具磁极的端部为一球面时为球头磁极，用于曲面加工。
所述的磁性磨料库固定安装在工作台的一侧，磁性磨料库采用非导磁材料制作，磁性磨料库包括10-17个盛放磁性磨料的磨料斗、I个废磨料斗、底座和螺纹定位孔，磨料斗和废磨料斗固定在磁性磨料库的底座上，底座设置螺纹定位孔，螺栓和螺母通过螺纹定位孔将磁性磨料库固定在工作台上，磨料斗为圆柱状容腔，容腔深度50mnT80mm，废磨料斗设置在磁性磨料库的一侧，废磨料斗的容积为磨料斗容腔容积的4倍以上。磁性磨料库用于放置不同粗细和成分的磁性磨料，实现磁性磨料由粗到细的更换，从而加工出高表面质量的工件。每个磨料斗都有一个编号，根据需要不同的磨料斗放入不同的编号的磁性磨料，便于加工中磁性磨料的选取和自动更换。磨料斗和废磨料斗可方便的固定和取下。一种磁力抛光加工中心机床磁性磨料的自动更换方法，包括工作台(13)水平移动控制装置、磁力抛光加工中心机床主轴的电气驱动机构和电磁抛光头的电流控制器分别连接控制系统，其特征在于具体步骤为1)将加工所需的不同粒度的磁性磨料分别放入磁性磨料库的不同容腔中，然后进行编号，再将编号输入控制系统中的参数控制区；2)通过计时器来记录磁性磨料的工作时间，控制系统控制电磁抛光头移动到磁性磨料库的上方，切断电磁抛光头的电磁线圈的电流，使刀具的工具磁极失去磁力，磁性磨料自动脱落；3 )控制系统控制电磁抛光头移动到磁性磨料库盛放下一工步所需磁性磨料的容腔上方，将工具磁极插入容腔，将电磁线圈接通弱电流线路，让工具磁极端部吸到磁性磨料，然后控制电磁抛光头，带动工具磁极上移一定距离，离开容腔；4)电磁线圈自动切换到强电流线路，让工具磁极将磁性磨料吸牢，满足抛光需要；更换完毕。所述的不同编号磁性磨料的自动更换过程为控制工具磁极移动到磁性磨料库废磨料斗的上方设定位置，断开电磁线圈的电流，使工具磁极失去磁力，磁性磨料便会自动落入废磨料斗中。然后根据程序设定的磨料号，控制工具磁极移动到相应编号的磨料斗中的设定位置，给电磁线圈接通设定大小的弱电流，让工具磁极吸附磁性磨料，控制工具磁极上移到设定位置，再给电磁线圈接通设定大小的强电流，让工具磁极将磁性磨料吸牢。最后控制工具磁极移动到指定的加工位置，继续进行加工。这样就完成了不同编号磁性磨料的自动更换。所述的相同编号磁性磨料的自动更换过程为控制系统对磁性磨料的加工时间进行计时，在加工时间达到设定值后，控制系统控制加工过程暂停，转而去执行磁性磨料自动更换程序记忆当前的加工位置和磨料号，控制工具磁极移动到磁性磨料库废磨料斗的上方设定位置，断开电磁线圈的电流，使工具磁极失去磁力，磁性磨料便会自动落入废磨料斗中。然后根据记忆的磨料号，控制工具磁极移动到相应编号的磨料斗中的设定位置，给电磁 线圈接通设定大小的弱电流，让工具磁极吸附磁性磨料，控制工具磁极上移到设定位置，再给电磁线圈接通设定大小的强电流，让工具磁极将磁性磨料吸牢。最后控制工具磁极移动到记忆的加工位置，继续进行被中断的加工。这样每隔一定的加工时间，磁性磨料便会自动更换一次。本发明磁力抛光加工中心机床的磁性磨料自动更换装置及方法所具有的有益效果是(I)磨料斗采用非导磁材料制作，不带有磁性，不能被磁化，防止对磁性磨料的吸附；(2)磨料斗可以非常方便地进行安装和拆卸，便于磨料的放置和清空；
(3)对不同粗细和成分的磁性磨料进行编号，放置于磨料库相应编号的磨料斗中，便于磁性磨料的自动选取和更换；(4)磁性磨料的自动更换使得磁性磨料由粗到细的更换、磁性磨料失去抛光能力时的更换可以实现自动化；(5)在磁性磨料的更换过程中，采用设定电磁线圈中电流大小的办法，来控制磁性磨料在工具磁极上的吸附量。
图I为本发明的电磁抛光头的结构示意图；图2为本发明的磁性磨料库与工作台的安装结构示意图；
图3为本发明的磁性磨料库的结构示意图；图4为本发明的磁性磨料库的俯视图；其中I、螺栓2、工具磁极3、矩形槽4、柄端5、电磁线圈6、磁芯7、螺纹孔8、螺纹定位孔9、磁性磨料库10、底座11、螺栓12、螺母13、工作台14、减速箱15、伺服电机16、定位孔17、废磨料斗18、磨料斗。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述实施例I :如图I所不，电磁抛光头包括磁芯6、电磁线圈5和工具磁极2,磁芯6的上端固定在主轴下端，磁芯6在电磁线圈5的中心，电磁线圈5是由Imm直径的紫铜线均匀缠绕而成，磁芯6的下端开有螺纹孔7，工具磁极2上端的螺栓I与磁芯6上的螺纹孔7连接，工具磁极2包括平头磁极和球头磁极，工具磁极2下端开有3-10个矩形槽3，用于改变工具磁极2端部的磁场分布。使用时,磁芯6的上端固定安装在磁力抛光加工中心机床的主轴上，电流控制器连接磁力抛光加工中心机床的控制系统。通电后电磁线圈5的电流由控制系统通过电流控制器进行控制，通电后工具磁极2产生的磁场将磁性磨料牢固地吸附。实施例2 如图2、图3、图4所述的磁性磨料库9固定安装在工作台13的一侧，磁性磨料库9采用非导磁材料制作，磁性磨料库9包括10-17个盛放磁性磨料的磨料斗18、I个废磨料斗17、底座10，磨料斗18和废磨料斗17可以固定在底座10上，底座10上设置螺纹定位孔8，螺纹定位孔8用于通过螺栓11和螺母12将磁性磨料库9与工作台13连接在一起。磨料斗18和废磨料斗17均为圆柱状容腔，容腔的大小和深度与工具磁极2相适应，呈规则排列设置，废磨料斗17设置在磨料斗18的一侧，废磨料斗17的容积为磨料斗18的容腔容积的4倍以上。磨料斗18和废磨料斗17均为可拆卸结构，磨料斗18和废磨料斗17的底座上均设置有定位孔16，定位孔16与定位销配合用于将磨料斗18和废磨料斗17分别固定在底座10上。一种磁力抛光加工中心机床磁性磨料的自动更换方法，包括工作台13水平移动控制装置、磁力抛光加工中心机床主轴的电气驱动机构和电磁抛光头的电流控制器分别连接控制系统，其特征在于具体步骤为1)将加工所需的不同粒度的磁性磨料分别放入磁性磨料库(9)的不同容腔中，然后进行编号，再将编号输入控制系统中的参数控制区；2)通过计时器来记录磁性磨料的工作时间，控制系统控制电磁抛光头移动到磁性磨料库9的上方，切断电磁抛光头的电磁线圈5的电流，使刀具的工具磁极失去磁力，磁性磨料自动脱落；3)控制系统控制电磁抛光头移动到磁性磨料库9盛放下一工步所需磁性磨料的容腔上方，将工具磁极2插入容腔，将电磁线圈5接通弱电流线路，让工具磁极2端部吸到磁性磨料，然后控制电磁抛光头，带动工具磁极2上移一定距离，离开容腔；4)电磁线圈5自动切换到强电流线路，让工具磁极2将磁性磨料吸牢，满足抛光需要；更换完毕。加工中心机床控制系统加工程序启动前，要设定好加工遍数,设定好每一遍加工所使用的磁性磨料编号，根据各种磁性磨料的使用寿命，设定好使用的每一种编号磁性磨料的定时更换时间，并输入编制好的加工程序。运行加工程序后，加工中心机床控制系统首先按照磁性磨料更换的方法，控制工具磁极2到磁性磨料库9相应的磨料斗18吸附第一遍所设定的磁性磨料。不同编号磁性磨料的自动更换过程为控制工具磁极2移动到磁性磨料库9废磨料斗17的上方设定位置，断开电磁线圈5的电流，使工具磁极2失去磁力，磁性磨料便会自动落入废磨料斗17中。然后根据程序设定的磨料号，控制工具磁极2移动到相应编号的磨料斗18中的设定位置，给电磁线圈5接通设定大小的弱电流，让工具磁极2吸附磁性磨料，控制工具磁极2上移到设定位置，再给电磁线圈5接通设定大小的强电流，让工具磁极2将磁性磨料吸牢。最后控制工具磁极2移动程序指定的加工位置，继续进行加工。这样就完成了不同编号磁性磨料的自动更换。相同编号磁性磨料的自动更换过程为控制系统对磁性磨料的加工时间进行计时，在加工时间达到设定值后，控制系统控制加工过程暂停，转而去执行磁性磨料自动更换程序记忆当前的加工位置和磨料号，控制工具磁极2移动到磁性磨料库9废磨料斗17的上方设定位置，断开电磁线圈5的电流，使工具磁极2失去磁力，磁性磨料便会自动落入废磨料斗17中。然后根据记忆的磨料号，控制工具磁极2移动到相应编号的磨料斗18中的设定位置，给电磁线圈5接通设定大小的弱电流，让工具磁极2吸附磁性磨料，控制工具磁极2上移到设定位置，再给电磁线圈5接通设定大小的强电流，让工具磁极2将磁性磨料吸牢。最后控制工具磁极2移动到记忆的加工位置，继续进行被中断的加工。这样每隔一定的加工时间，磁性磨料便会自动更换一次。
权利要求
1.一种磁力抛光加工中心机床的磁性磨料自动更换装置，其特征在于磁力抛光加工中心机床主轴下方固定安装电磁抛光头，电磁抛光头下方的工具磁极(2)下端吸附磁性磨料，磁性磨料按编号的不同放置在磁性磨料库(9)对应编号的磨料斗(19)中，废磨料斗(17)设置在磁性磨料库(9)的一侧，磨料斗(18)和废磨料斗(17)均固定在磁性磨料库(9)的底座(10 )上，磁性 磨料库(9 )固定安装在工作台(13 )上。
2.根据权利要求I所述的磁力抛光加工中心机床的磁性磨料自动更换装置，其特征在于所述的电磁抛光头包括磁芯(6)、电磁线圈(5)和工具磁极(2),磁芯(6)在电磁线圈(5)的中心，电磁线圈(5)连接电流控制器,磁芯(6)的上端的柄端(4)固定在磁力抛光加工中心机床主轴的下端,磁芯(6)的下端通过螺纹配合连接工具磁极(2)，工具磁极(2)端部设置若干矩形槽(3)。
3.根据权利要求2所述的磁力抛光加工中心机床的磁性磨料自动更换装置，其特征在于所述的工具磁极(2)端部为平头磁极。
4.根据权利要求2所述的磁力抛光加工中心机床的磁性磨料自动更换装置，其特征在于所述的工具磁极(2)端部为球头磁极。
5.根据权利要求I所述的磁力抛光加工中心机床的磁性磨料自动更换装置，其特征在于所述的磁性磨料库(9)固定安装在工作台(13)的一侧，磁性磨料库(9)采用非导磁材料制作，磁性磨料库(9)包括10-17个盛放磁性磨料的磨料斗(18)、I个废磨料斗(17)、底座(10 )和螺纹定位孔(8 )，磨料斗(18 )和废磨料斗(17 )固定在磁性磨料库(9 )的底座(10 )上，底座(10)设置螺纹定位孔(8)，螺栓(11)和螺母(12)通过螺纹定位孔(8)将磁性磨料库(9)固定在工作台(13)上，磨料斗(18)为圆柱状容腔，容腔深度50mnT80mm，废磨料斗(17)设置在磁性磨料库(9)的一侧，废磨料斗(17)的容积为磨料斗(18)容腔容积的4倍以上。
6.一种磁力抛光加工中心机床磁性磨料的自动更换方法，包括工作台(13)水平移动控制装置、磁力抛光加工中心机床主轴的电气驱动机构和电磁抛光头的电流控制器分别连接控制系统，其特征在于具体步骤为 1)将加工所需的不同粒度的磁性磨料分别放入磁性磨料库(9)的不同容腔中，然后进行编号，再将编号输入控制系统中的参数控制区； 2)通过计时器来记录磁性磨料的工作时间，控制系统控制电磁抛光头移动到磁性磨料库(9)的上方，切断电磁抛光头的电磁线圈(5)的电流，使刀具的工具磁极失去磁力，磁性磨料自动脱落； 3)控制系统控制电磁抛光头移动到磁性磨料库(9)盛放下一工步所需磁性磨料的容腔上方，将工具磁极(2)插入容腔，将电磁线圈(5)接通弱电流线路，让工具磁极(2)端部吸到磁性磨料，然后控制电磁抛光头，带动工具磁极(2)上移一定距离，离开容腔； 4)电磁线圈(5)自动切换到强电流线路，让工具磁极(2)将磁性磨料吸牢，满足抛光需要；更换完毕。
7.根据权利要求6所述的磁力抛光加工中心机床的磁性磨料自动更换方法，其特征在于所述的下一工步所采用磁性磨料粒度与当前不一致时，不同编号磁性磨料的自动更换过程为控制工具磁极(2)移动到磁性磨料库(9)废磨料斗(17)的上方设定位置，断开电磁线圈(5)的电流，使工具磁极(2)失去磁力，磁性磨料便会自动落入废磨料斗(17)中；然后根据程序设定的磨料号，控制工具磁极(2)移动到相应编号的磨料斗(18)中的设定位置，给电磁线圈(5)接通设定大小的弱电流，让工具磁极(2)吸附磁性磨料，控制工具磁极(2)上移到设定位置，再给电磁线圈(5)接通设定大小的强电流，让工具磁极(2)将磁性磨料吸牢；最后控制工具磁极(2)移动到指定的加工位置，继续进行加工。
8.根据权利要求6所述的磁力抛光加工中心机床的磁性磨料自动更换方法，其特征在于所述的下一工步所采用磁性磨料粒度与当前一致时，相同编号磁性磨料的自动更换过程为控制系统对磁性磨料的加工时间进行计时，在加工时间达到设定值后，控制系统控制加工过程暂停，转而去执行磁性磨料自动更换程序记忆当前的加工位置和磨料号，控制工具磁极(2)移动到磁性磨料库(9)废磨料斗(17)的上方设定位置，断开电磁线圈(5)的电流，使工具磁极(2)失去磁力，磁性磨料便会自动落入废磨料斗(17)中；然后根据记忆的磨料号，控制工具磁极(2)移动到相应编号的磨料斗(18)中的设定位置，给电磁线圈(5)接通设定大小的弱电流，让工具磁极(2)吸附磁性磨料，控制工具磁极(2)上移到设定位置，再给电磁线圈(5)接通设定大小的强电流，让工具磁极(2)将磁性磨料吸牢；最后控制工具磁极(2)移动到记忆的加工位置，继续进行被中断的加工。这样每隔一定的加工时间，磁性磨料便会自动更换一次。
全文摘要
一种磁力抛光加工中心机床的磁性磨料自动更换装置及方法，属于金属零件表面抛光加工设备领域。其特征在于磁力抛光加工中心机床主轴下方固定安装电磁抛光头，电磁抛光头下方的工具磁极下端吸附磁性磨料，磁性磨料按编号的不同放置在磁性磨料库对应编号的磨料斗中，废磨料斗设置在磁性磨料库的一侧，磨料斗和废磨料斗均固定在磁性磨料库的底座上，磁性磨料库固定安装在工作台上。磁性磨料自动更换方法包括相同和不同编号磁性磨料的自动更换，自动更换过程为电磁线圈接通弱电流，让工具磁极吸附到一定量的磁性磨料，控制工具磁极上移一定距离，再切换到强电流，将磁性磨料吸牢。本发明用于实现磁力抛光过程中磁性磨料的自动更换。
文档编号B24B41/00GK102837229SQ20121036265
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者赵玉刚, 姜文革 申请人:山东理工大学