一种超声光整设备的制作方法

本实用新型涉及超声光整技术领域，尤其是涉及一种超声光整设备。

背景技术：

在机械加工中旨在提高零件表面质量、改善零件表面完整性的各种加工方法和技术,统称为表面光整加工技术,简称光整技术。光整加工技术是先进制造技术的重要组成部分,其核心问题是表面质量,目的是大幅度的提高零件的表面质量。

其中，自由磨具光整加工方法比较普遍，特别是传统表面光整加工技术在加工异形表面、自由曲面类零件及型腔内部表面时有一定的困难,甚至无法加工。虽然在手工光整加工方法研磨、抛光,能够实现平面、回转体表面、自由曲面及模具型腔等表面光整加工,但这种方法劳动强度高,同时受到工人的技术等级和技术熟练程度的影响,加工效率低,质量不稳定,难以大规模推广,因此有必要予以改进。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种超声光整设备，能够批量处理金属铸件的光整加工，提高光整加工的效率，保证光整加工质量稳定，进一步降低人工成本。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种超声光整设备，包括超声工具头、磁场发生装置、旋转驱动装置和容置体，容置体设置有光整加工室，旋转驱动装置传动连接容置体，以实现驱动容置体旋转，超声工具头安装在容置体的上方、内部或下方，磁场发生装置固定在容置体的上方、侧面、内部或下方，在容置体旋转时，并在光整加工室内形成共存的旋转超声场和磁场方向周期变换的旋转磁场。

进一步的技术方案中，所述超声工具头设置在所述磁场发生装置的中间位置，且超声工具头设置在所述容置体的旋转中心。

进一步的技术方案中，所述磁场发生装置包含一个以上的磁体，相邻两个磁体之间的磁极方向相反，磁场发生装置中的各磁体间隔分布在所述超声工具头的外缘的圆环区域中，磁体的磁极垂直于磁体垂直设置。

进一步的技术方案中，沿所述磁场发生装置旋转的圆周方向，磁场发生装置的相邻两个所述磁体之间的夹角为60-180度，各磁体沿圆周方向等角度间隔设置。

进一步的技术方案中，所述容置体选用一转盘，转盘中部掏空形成一所述光整加工室，用于放置导磁性磨料及金属铸件；所述超声工具头安装在容置体的下方，所述磁场发生装置固定在容置体上；磁场发生装置中的各所述磁体分别固定在容置体的底面；超声工具头的顶面抵贴于转盘的底面，或者，超声工具头的顶面与转盘的底面间隙配合。

进一步的技术方案中，所述超声工具头与所述容置体之间设置有球头轴承；球头轴承的第一传动端部安装于超声工具头的顶部；球头轴承的第二传动端部固定于容置体，或者球头轴承的第二传动端部与容置体的底面间隙配合。

进一步的技术方案中，所述超声工具头设置在所述容置体的上方，所述超声工具头设置在所述容置体的上方，各所述磁体固定在容置体上，或各所述磁体分别通过连杆固定于超声工具头。

进一步的技术方案中，所述超声工具头安装在所述容置体的下方，所述磁场发生装置中的各所述磁体分别固定在容置体的底面。

进一步的技术方案中，所述超声工具头安装在所述容置体的下方，超声工具头从容置体的下方向上延伸至所述光整加工室内。

进一步的技术方案中，所述磨料的形状设置为球型、片状、圆形、三角形或多边形。

采用上述结构后，本实用新型和现有技术相比所具有的优点是：

1.超声工具头发出超声波传导至容置体中的导磁性磨料，使容置体内的导磁性磨料产生不定向的振动，同时容置体带动磁场发生装置旋转，磁场发生装置相对导磁性磨料旋转时会产生一旋转磁场，在超声波及旋转磁场的双重作用下，使导磁性磨料自身产生360度的不定向振动，同时使导磁性磨料沿圆周方向旋转，使导磁性磨料能够接触到放置在容置体中的金属铸件的各个面，能够去除金属铸件的各个面的毛刺，且加大了导磁性磨料与金属铸件的摩擦，提高了零件光整加工的效率，降低人工成本。

2.进行去毛刺加工时，将金属铸件和导磁性磨料一同放置容置体中，导磁性磨料在超声波及旋转磁场的作用下，导磁性磨料在绕超声工具头旋转过程中产生360度不定向振动，导磁性磨料碰撞、滑擦、刻划和挤压金属铸件的表面，实现金属铸件的光整加工，本实用新型能够对任意形状的金属铸件进行光整加工，也不需要装夹和固定金属铸件，只需与导磁性磨料放入容置体中即可，进一步加大金属铸件的种类范围，同时实现批量处理金属铸件。

3.由于超声波与磁场对导磁性磨料的复合作用，针对不同的金属铸件的具体情况，对超声工具头、磁场发生装置和磁性磨料中的参数进行调整，使光整加工质量更为稳定。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例一的结构示意图。

图2是本实用新型实施例一的仰视图。

图3是本实用新型实施例二的仰视图。

图4是本实用新型实施例三的仰视图。

图5是本实用新型实施例四的结构示意图。

图6是本实用新型实施例五的结构示意图。

图7是本实用新型实施例六的结构示意图。

图8是本实用新型实施例七的结构示意图。

图9是本实用新型实施例八的结构示意图。

图中：1、超声工具头11、球头轴承2、容置体24、光整加工室3、磁场发生装置31、磁体、41、连杆。

具体实施方式

以下仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。

实施例一：

一种超声光整设备，见图1-2，包括超声工具头1、磁场发生装置3、旋转驱动装置和容置体2，容置体2设置有光整加工室24，旋转驱动装置传动连接容置体2，以实现驱动容置体2旋转。

超声工具头1安装在容置体2的下方，当然，超声工具头1也可以安装在容置体2的上方或内部。

磁场发生装置3固定在容置体2的下方，当然，磁场发生装置3也可以固定在容置体2的上方、侧面或内部。

超声工具头1设置在磁场发生装置3的中间位置，且超声工具头1设置在容置体2的旋转中心。在容置体2旋转时，并在光整加工室24内形成共存的旋转超声场和磁场方向周期变换的旋转磁场。

磁场发生装置3包含一个以上的磁体31，相邻两个磁体31之间的磁极方向相反，磁场发生装置3中的各磁体31间隔分布在超声工具头1的外缘的圆环区域中，磁体31的磁极垂直于磁体31垂直设置。沿磁场发生装置3旋转的圆周方向，磁场发生装置3的相邻两个磁体31之间的夹角为60-180度，优选角度为90-120度。其中，磁体31可选用永磁体31或电磁体31。各磁体31沿圆周方向等角度间隔设置。具体地，磁场发生装置3设置有两个磁体31，磁体31间的夹角为180度。

超声工具头1安装在容置体2的下方，磁场发生装置3中的各磁体31分别固定在容置体2。

具体的，超声工具头1的顶面与容置体2贴近容置体2的底面，超声工具头1与容置体2底面间隙配合，超声工具头1与容置体2的底面之间的间隙为0.01-1mm，磁场发生装置3中的磁体31分别设置在容置体2的底面下方并固定在容置体2的底面。

其中磨料选用为导磁性磨料，导磁性磨料的形状设置为球型、片状、圆形、三角形或多边形。

容置体2选用一转盘，转盘中部掏空形成一光整加工室24，用于放置导磁性磨料及金属铸件；超声工具头1安装在容置体2的下方，磁场发生装置3固定在容置体2上；磁场发生装置3中的各磁体31分别固定在容置体2的底面。

超声工具头1的顶面抵贴于转盘的底面，或者，超声工具头1的顶面与转盘的底面间隙配合。

光整加工室24内放置有导磁性磨料与金属铸件，超声工具头1与转盘的底面无论是处于抵贴状态还是间隙配合，都可以把超声工具头1发出的超声波传导至光整加工室24内的导磁性磨料中。

旋转驱动装置对容置体2传动旋转，容置体2带动磁场发生装置3旋转，旋转的磁场发生装置3从而形成一个磁场方向周期变化的旋转磁场，导磁性磨料被磁化，旋转磁场对导磁性磨料产生吸引力，在旋转磁场产生的旋转作用力的情况下，带动导磁性磨料随着旋转，同时超声波使导磁性磨料产生振动，导磁性磨料在超声波及旋转磁场的作用下，对金属铸件的表面进行打磨，滑擦，从而完成对金属铸件的光整加工。

使用时，把约5公斤的金属铸件与适量的导磁性磨料放进容置体2中，导磁性磨料可采用含铁、钴、镍成分的金属材料，导磁性磨料的形状不作特别的限定，本实施例中选用含铁成分的小针。

启动电源，超声工具头1的参数设定为：功率300KW,频率20KHZ,振幅50-60微米，发出至少一个方向的超声波，超声波作用于容置体2中的导磁性磨料进行振动，同时容置体2的旋转带动磁场发生装置3进行旋转，从而产生了一个旋转的磁场，磁场中的磁力作用下，导磁性磨料被磁化，从而产生金属铸件表面的研磨压力，并沿磁力线方向紧密有序地排列形成“磁刷”,在超声波作用下，“磁刷”的排列呈现360度不同方向对金属铸件产生的作用力，导磁性磨料和金属铸件之间就会产生复杂的相对运动。在研磨压力和相对运动的作用下，导磁性磨料对金属铸件产生微量磨削、滚压等作用,从而改变金属铸件表面的微观几何特征，包括降低表面粗糙度值、增加表面轮廓支承率和去除毛刺等,还能改善表面层物理力学性能，包括表面形成变质层、改善表面应力状态等，还能够提高表面质量和改善表面完整性，进而提高工件及产品的使用性能和寿命,实现金属铸件的光整加工。

本实用新型的旋转超声光整设备，由于金属铸件及导磁性磨料均放置于容置体2，开启设备即可对金属铸件进行光整加工，同时对金属铸件的种类或形状作没有作特别限定，实现对金属铸件的批量化处理，操作简单。

在超声波和磁场的双重作用下，加快了导磁性磨料对金属铸件的光整效率，同时进一步降低人工成本。

针对不同的金属铸件，对超声工具头1、磁场发生装置3和导磁性磨料进行相应的调整即可进行光整加工，使光整加工的质量更为稳定和更有保证。

实施例二：

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，见图3，磁场发生装置3设置有三个磁体31，相邻两个磁体31之间的磁极方向相反，相邻的磁体31间的夹角为120度，磁体31沿圆周旋转方向间隔分布，磁体31分别固定在容置体2的底面。旋转驱动装置驱动容置体2旋转，容置体2带动磁场发生装置3旋转，从而形成一旋转磁场。磁体31数量的增加，可使磁场发生装置3中的磁力分布更为密集，磁场的分布范围更广，磁场方向周期变化的频率更快，磨料不定向振动时的方向变化更快，磁场发生装置3对导磁性磨料的作用效果更为明显，从而加强了导磁性磨料对金属铸件的光整加工更为充分，光整效果更好。

实施例三：

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，见图4，磁场发生装置3设置有四个磁体31，相邻两个磁体31之间的磁极方向相反，相邻的磁体31间的夹角为90度，磁体31沿圆周旋转方向间隔分布，磁体31分别固定在容置体2的底面。旋转驱动装置驱动容置体2旋转，容置体2带动磁场发生装置3旋转，从而形成一旋转磁场。磁体31数量的增加，可使磁场发生装置3中的磁力分布更为密集，磁场的分布范围更广，磁场方向周期变化的频率更快，磨料不定向振动时的方向变化更快，磁场发生装置3对导磁性磨料的作用效果更为明显，从而加强了导磁性磨料对金属铸件的光整加工更为充分，光整效果更好。

实施例四：

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，见图5，超声工具头1旋转安装在容置体2的下方，超声工具头1的顶面与容置体2的底面间隙配合。

磁场发生装置3设置在容置体2内，磁场发生装置3的磁体31固定在光整加工室2的底面。

旋转驱动装置驱动容置体2旋转，磁场发生装置3随之旋转，从而形成一个旋转磁场带动导磁性磨料旋转。磁场发生装置3设置在容置体内，直接与导磁性磨料接触，使作用于导磁性磨料的磁力更强。

实施例五：

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，见图6，超声工具头1旋转安装在容置体2的下方，超声工具头1的顶面与容置体2的底面间隙配合。

磁场发生装置3设置在容置体2的底面下方，并固定连接于容置体2的底面；超声工具头1与容置体2之间设置有球头轴承11；球头轴承11的第一传动端部安装于超声工具头1的顶部；球头轴承11的第二传动端部固定于容置体2。

或者球头轴承11的第二传动端部与容置体2的底面间隙配合。

旋转驱动装置驱动容置体2旋转，磁场发生装置3随之旋转，从而形成一个旋转磁场带动导磁性磨料旋转。

超声工具头1发出的超声波通过球头轴承11传导至光整加工室24内的导磁体31磨料，超声波通过球头轴承11的传播有助于减少超声波的能量衰减，使传播作用于导磁性磨料的能量更充足，有助于减短加工时间。

实施例六：

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，见图7，超声工具头1旋转安装在容置体2的下方，超声工具头1从容置体2的下方向上延伸至光整加工室24内，超声工具头1的上部凸出在光整加工室24内。

磁场发生装置3设置在容置体2的下方。具体的，磁场发生装置3的磁体31固定在容置体2的底面。

旋转驱动装置驱动容置体2旋转，磁场发生装置3跟随容置体2旋转，从而形成一个旋转磁场带动导磁性磨料旋转。超声工具头1延伸至容置体2内，更有助于超声波的传导，同时减少超声波在传播过程中能量的衰减，使超声波的作用效果更为明显。磁体固定在容置体的底面上，使磁体于导磁性磨料的距离更为接近，作用于导磁性磨料的磁场强度更大。

实施例七：

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，见图8，超声工具头1旋转安装在容置体2的下方，超声工具头1从容置体2的下方向上延伸至光整加工室24内，超声工具头1的上部凸出在光整加工室24内。

磁场发生装置3固定在容置体2内。具体的，磁场发生装置3固定在光整加工室24的内腔的底面。

容置体2通过旋转驱动装置驱动旋转，磁场发生装置3跟随容置体2旋转，从而形成一个旋转磁场带动导磁性磨料旋转。超声工具头1延伸至容置体2内，更有助于超声波的传导，同时减少超声波在传播过程中能量的衰减，使超声波的作用效果更为明显。磁场发生装置3设置在容置体内，直接与导磁性磨料接触，使作用于导磁性磨料的磁力更强。

实施例八：

本实施例的主要结构、原理以及效果与实施例一相同，这里不再赘述，其不同之处在于，见图9，超声工具头1旋转安装在容置体2的下方，超声工具头1从容置体2的下方向上延伸至光整加工室24内，超声工具头1的上部凸出在光整加工室24内。

磁场发生装置3设置在容置体2内。具体的，光整加工室24内设置有连杆41，连杆41一端连接磁场发生装置3，另一端连接超声波工具头1。磁场发生装置3的磁体31通过连杆41固定于超声波工具头1。

容置体2通过旋转驱动装置驱动旋转时，磁场发生装置3与容置体2发生相对旋转，从而形成一个相对旋转的磁场带动导磁性磨料旋转。超声工具头1延伸至容置体2内，更有助于超声波的传导，同时减少超声波在传播过程中能量的衰减，使超声波的作用效果更为明显。磁场发生装置3设置在容置体内，直接与导磁性磨料接触，使作用于导磁性磨料的磁力更强。

以上八种实施方式对金属铸件都能达到同样的加工效果，用户可针对实际的生产需要进行灵活选择。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。