一种非导磁薄板零件柔性悬吊式磁力研磨抛光装置及方法与流程

本发明涉及磁力研磨领域，特别涉及一种非导磁薄板零件柔性悬吊式磁力研磨抛光装置及方法。

背景技术：

现有平板抛光机多用于大型薄板轧制生产线上带钢板的在线抛光加工。该方法多为砂轮或砂带研磨抛光，其材料去除量大，且研具尺寸庞大，不适用于精密零件抛光加工。又由于其设备的大型化，不适用于小工件、单批次研磨抛光加工。

现有基于磁力研磨法抛光平面的装置多由三轴立式数控铣床或台式钻床改装而成。该类装置的原理为：将吸附着磁性磨料的永磁极夹持在机床主轴上，被抛光工件被夹持于工作台上；吸附着磁性磨料的永磁极和被抛光平面之间保持一定研磨间隙；机床主轴带动吸附着磁性磨料的永磁极做旋转运动的同时，与被抛光工件以一定速度产生相对进给运动，从而完成对工件表面的研磨抛光加工。该加工模型中，磁场力的作用形式为吸引磁性磨粒，使其克服自身重力、磨粒间相互吸引力和磨粒间摩擦力，最终吸附于旋转永磁极。而磨削加工中的重要因素之一的研磨压力很大程度上来自于机床主轴与被加工工件表面间的正压力，该压力为刚性作用力。当机床主轴与被加工工件表面间的研磨间隙确定后，若机床主轴与工件表面间压覆的磁性磨粒越多，则研磨压力越大。反之，若压覆的磁性磨粒数量越少，则研磨压力越小。研磨加工过程中，机床主轴带动磁性磨粒做高速旋转运动，使得压覆区域中心处磁性磨粒向主轴永磁极外边缘运动，最终吸附在主轴永磁极外边缘或脱离主轴永磁极的吸引而向外飞溅，导致机床主轴永磁极与被加工工件表面间压覆的磁性磨粒减少，研磨压力变小，研磨效果减弱；当机床主轴永磁极与被加工工件表面间压覆的磁性磨粒过多，或被加工工件平面与机床主轴永磁极端面不平行时，导致研磨压力突然增大，产生深度划痕等“耕犁”现象，破坏工件的表面完整性，研磨效果极差。

综上，薄板类工件表面研磨抛光多为砂轮或砂带加工方法，其材料去除量大，且研具尺寸庞大，不适用于精密零件抛光加工；传统立式铣床磁力研磨平面法存在研磨压力突变、不易控制，表面质量不均匀、极易破坏工件表面完整性等缺点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种非导磁薄板零件柔性悬吊式磁力研磨抛光装置，解决传统立式铣床磁力研磨平面法存在的研磨压力不易控制、研磨表面质量不均匀、极易破坏工件表面完整性等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种非导磁薄板零件柔性悬吊式磁力研磨抛光装置，包括底座、工作台罩箱、x向移动机构、y向移动机构、旋转磁极机构、悬吊支撑机构、悬吊磁极机构及工件夹紧机构，工作台罩箱固定连接在底座上，y向移动机构连接在底座上，x向移动机构连接在y向移动机构上，工作台罩箱内部设有旋转磁极机构连接在y向移动机构上，工作台罩箱外部设有悬吊支撑机构连接在y向移动机构上，悬吊磁极机构悬挂在悬吊支撑机构上，工作台罩箱顶面上设有工件夹紧机构，悬吊磁极机构的磁极由旋转磁极机构的磁极带动而旋转，研磨粒子吸附在悬吊磁极机构的磁极上。

所述的y向移动机构包括y向步进电机、y向同步带传动机构、y向滑移轨道、y向平移台，y向滑移轨道对称设置在底座上面，y向步进电机通过y向同步带传动机构驱动y向平移台沿y向滑移轨道平移。

所述的x向移动机构包括x向步进电机、x向丝杠传动机构、x向支撑导轨、x向丝杠支撑座、x向移动滑台，x向支撑导轨对称设置在y向移动机构的y向平移台的两侧，x向步进电机通过x向丝杠传动机构驱动x向移动滑台沿x向支撑导轨平移，x向丝杠支撑座支撑在丝杠两端。

所述的旋转磁极机构包括转盘电机支撑架、转盘电机、水平转盘、圆盘径向磁极，转盘电机支撑架固定连接在x向移动机构的x向移动滑台上，转盘电机支撑架上方设有水平转盘，水平转盘由固定在转盘电机支撑架上的转盘电机驱动转动，水平转盘上固定连接圆盘径向磁极，在圆盘径向磁极的中部设有开槽，开槽两侧的圆盘径向磁极分别为n极和s极。

所述的悬吊支撑机构包括立架、滑杆、磁极悬吊进给机构，立架对称设置在y向移动机构的y向平移台的两端，两立架之间通过滑杆连接，磁极悬吊进给机构包括悬吊同带传动机构、悬吊丝杠，悬吊丝杠支座，悬吊同带传动机构分别与x向丝杠传动机构的x向丝杠和悬吊丝杠连接，悬吊丝杠通过悬吊丝杠支座固定连接在两立架之间，悬吊丝杠与x向丝杠传动机构的x向丝杠的螺距和旋向一致。

所述悬吊磁极机构包括丝母座、连杆架、圆筒径向磁极，丝母座与悬吊支撑机构的悬吊丝杠连接，连杆架通过轴承连接在丝母座上，圆筒径向磁极以水平的轴线方向拆卸连接在连杆架上。

所述的连杆架包括上连杆和下连杆架，下连杆架与上连杆螺纹连接。

所述的工件夹紧装置包括固定螺母、夹紧支架和下压螺杆，夹紧支架通过固定螺母固定在工作台罩箱的顶部，夹紧支架上设有可调的下压螺杆。

一种非导磁薄板零件柔性悬吊式磁力研磨抛光装置的研磨方法，圆盘径向磁极自身形成两个n极、s极闭合磁回路，在被研磨平板下方做旋转平移复合运动，形成交变永磁场，悬吊的圆筒径向磁极在旋转的圆盘径向磁极的带动下旋转，吸附于圆筒径向磁极上的磁性磨料压覆在被研磨工件表面形成具有刚度的柔性磁刷，在交变永磁场作用下，压覆在工件表面的磁性磨料做旋转平移复合运动，对工件表面进行研磨抛光加工。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1.旋转的磁极与悬吊的磁极相互作用，可增强柔性磁力研磨刷的刚度、增加磁性研磨粒子的流动性、增大研磨粒子对研磨表面的压覆作用、增强研磨粒子的团聚效果，防止磁性研磨粒子向外飞溅。

2.本发明中磁场力完全提供了研磨时所需的压力，磁力刷为柔性且带有一定刚度，不会产生严重“耕犁”现象，不会破坏被研磨工件表面完整性，有效的保证研磨均匀性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的内部结构示意图。

图3为本发明的局部结构示意图。

图4为工件夹紧机构的示意图。

图5为悬吊磁极机构的示意图。

图中：底座1、工作台罩箱2、x向移动机构3、y向移动机构4、旋转磁极机构5、悬吊支撑机构6、悬吊磁极机构7、工件夹紧机构8；

y向步进电机41、y向同步带传动机构42、y向滑移轨道43、y向平移台44；

x向步进电机31、x向丝杠传动机构32、x向支撑导轨33、x向丝杠支撑座34、x向移动滑台35、转盘电机支撑架51、转盘电机52、水平转盘53、圆盘径向磁极54、开槽55；

立架61、滑杆62、、悬吊同带传动机构63、悬吊丝杠64，悬吊丝杠支座65；

丝母座71、连杆架72、圆筒径向磁极73；

固定螺母81、夹紧支架82、下压螺杆83；

x向丝杠321；导向杆711、上连杆721、下连杆架722。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1-图5，一种非导磁薄板零件柔性悬吊式磁力研磨抛光装置，包括底座1、工作台罩箱2、x向移动机构3、y向移动机构4、旋转磁极机构5、悬吊支撑机构6、悬吊磁极机构7及工件夹紧机构8，工作台罩箱2固定连接在底座1上，y向移动机构4连接在底座上，底座1由角钢焊接而成。

x向移动机构3连接在y向移动机构4上，工作台罩箱2内部设有旋转磁极机构5连接在y向移动机构4上，工作台罩箱2外部设有悬吊支撑机构6连接在y向移动机构4上，悬吊磁极机构7悬挂在悬吊支撑机构6上，工作台罩箱2的上平台上设有工件夹紧机构8。

y向移动机构4包括y向步进电机41、y向同步带传动机构42、y向滑移轨道43、y向平移台44，y向滑移轨道43对称设置在底座1上面，y向步进电机41固定连接在底座1上，y向同步带传动机构42设置在底座1下方，y向步进电机41通过y向同步带传动机构42驱动y向平移台44沿y向滑移轨道43平移。

x向移动机构3包括x向步进电机31、x向丝杠传动机构32、x向支撑导轨33、x向丝杠支撑座34、x向移动滑台35，x向支撑导轨33对称设置在y向平移台44的两侧，x向步进电机31通过x向丝杠传动机构32驱动x向移动滑台35沿x向支撑导轨33平移，x向丝杠支撑座34支撑在x向丝杠321的两端。

旋转磁极机构5包括转盘电机支撑架51、转盘电机52、水平转盘53、圆盘径向磁极54，转盘电机支撑架51固定连接在x向移动滑台44上，转盘电机支撑架51上方设有水平转盘53，水平转盘53由固定在转盘电机支撑架51上的转盘电机52驱动转动，水平转盘53上固定连接圆盘径向磁极54，在圆盘径向磁极54的中部设有开槽55，开槽55宽度为3mm以上，开槽55两侧的圆盘径向磁极分别为n极和s极。圆盘径向磁极54的上端面距工作台罩箱2上面的距离为2-3mm。

悬吊支撑机构6包括立架61、滑杆62、悬吊磁极进给机构，立架61对称设置在y向平移台44的两端，两立架61之间通过滑杆62连接，悬吊磁极进给机构包括悬吊同带传动机构63、悬吊丝杠64，悬吊丝杠支座65，悬吊同带传动机构63分别与x向丝杠321和悬吊丝杠64连接，悬吊丝杠64通过悬吊丝杠支座65固定连接在两立架61之间，悬吊丝杠64与x向丝杠321的螺距和旋向一致。

悬吊磁极机构7包括丝母座71、连杆架72、圆筒径向磁极73，丝母座71与悬吊丝杠64连接，丝母座71上对称设有导向杆711，连杆架72通过轴承连接在丝母座71上，圆筒径向磁极73以水平的轴线方向拆卸连接在连杆架72上。连杆架包括上连杆721和下连杆架722，下连杆架722与上连杆721螺纹连接。x向丝杠通过悬吊同带传动机构63带动悬吊丝杠64转动，从而使悬吊磁极机构7沿滑杆62平移。

工件夹紧装置8包括固定螺母81、夹紧支架82和下压螺杆83。夹紧支架82通过固定螺母81固定在工作台罩箱2的顶面的长条孔内，夹紧支架82上设有可调的下压螺杆83。工件夹紧装置8的位置可以在长条孔内任意调整。通过调整下压螺杆83可将工件夹紧于工作台罩箱上平台上。

x向移动机构3可带动固定在其上的旋转磁极机构5做x向进给运动。y向移动机构4可带动x向移动机构3以及旋转磁极机构5做y向进给运动。x向移动机构3通过悬吊磁极进给机构带动悬吊磁极机构7做x向进给运动，并使悬吊磁极机构7与旋转磁极机构5保持同步运动。

旋转磁极机构5的圆盘径向磁极54旋转后产生交变磁场，圆筒径向磁极73在交变磁场的作用下旋转，圆筒径向磁极73的回转中心与下方的圆盘径向磁极的回转中心共线。

滑杆62有效阻止悬吊磁极机构7在交变永磁场中受到斥力而偏离研磨区域，提高研磨加工稳定性。通过同步带使悬吊磁极进给机构与x向移动机构3保持速度同步、位移同步，使其具有相同的运动轨迹。

一种非导磁薄板零件柔性悬吊式磁力研磨抛光装置的研磨方法，圆盘径向磁极自身形成两个n极、s极闭合磁回路，在被研磨平板下方做旋转平移复合运动，形成交变永磁场，悬吊的圆筒径向磁极在旋转的圆盘径向磁极的带动下旋转，吸附于圆筒径向磁极上的磁性磨料压覆在被研磨工件表面形成具有刚度的柔性磁刷，在交变永磁场作用下，压覆在工件表面的磁性磨料做旋转平移复合运动，对工件表面进行研磨抛光加工。

具体步骤如下：

1)装卡：将被研磨平板通过工件夹紧机构的下压螺杆固定在工作台罩箱的上平台上；

2)悬吊高度调节：将所用圆柱磁极安装在连杆支架上，调整下连杆支架长度，使圆柱磁极距离被研磨平板上表面1-3mm；

3)添加磨料：向悬吊在被研磨平板上方的圆柱磁极添加磁性磨料(铁磁性研磨粒子混合适量水基研磨液)，使其将圆柱磁极完全包裹；

4)设置加工速度：设置旋转磁极机构中旋转永磁极转速600-1000r/min，设置x向移动机构进给速度1-3mm/s；

5)加工：磁性磨料压覆在被研磨平板上表面，进行研磨抛光，20-30min更换磨料一次，每间隔10-15min向研磨区域添加研磨液2-3ml；

6)清洗：将研磨后的工件取下，用清水冲洗，然后晾干。

上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。