旋转超声波磁力研磨加工半球形面工件表面的装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108581648A(43)申请公布日2018.09.28(21)申请号201810218377.2(22)申请日2018.03.16(71)申请人辽宁科技大学地址114044辽宁省鞍山市高新区千山路185号(72)发明人陈燕曾加恒李刚谭悦胡玉刚高鑫董晓旭(74)专利代理机构鞍山嘉讯科技专利事务所21224代理人张群(51)Int.Cl.B24B1/04(2006.01)B24B1/00(2006.01)B24B31/10(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称旋转超声波磁力研磨加工半球形面工件表面的装置及方法(57)摘要本发明涉及一种旋转超声波磁力研磨加工半球形面工件表面的装置及方法，所述装置包括旋转驱动装置、超声波磁力研磨装置和工件进给装置；超声波磁力研磨装置由超声波发生器、集电环、碳刷、变幅杆、换能器、筒夹及磁极头组成，其中磁极头为具有半球形端面的圆柱磁极；工件进给装置由步进电机、进给丝杠、工作台、手摇丝杠及夹具组成；步进电机带动进给丝杠旋转时，工作台能够带动工件沿磁极头纵向往复移动；手摇丝杠带动工件横向往复移动；加工时，工件的被加工面与磁极头之间留有加工间隙，并填充磁性磨料。本发明通过设计合理的加工装置及工艺方案，设置合理的工艺参数，实现对半球形零件的精密光整加工，并能显著提高研磨加工效率。CN108581648ACN108581648A权利要求书1/1页1.旋转超声波磁力研磨加工半球形面工件表面的装置，其特征在于，包括旋转驱动装置、超声波磁力研磨装置和工件进给装置；所述旋转驱动装置为调速电机，超声波磁力研磨装置由超声波发生器、集电环、碳刷、变幅杆、换能器、筒夹及磁极头组成，其中磁极头为具有半球形端面的圆柱磁极；所述换能器、变幅杆、筒夹及磁极头依次同轴设置在调速电机的动力输出端，并随之旋转；换能器的外部设有集电环，超声波发生器通过碳刷与集电环相连；所述工件进给装置由步进电机、进给丝杠、工作台、手摇丝杠及夹具组成，工作台与进给丝杠螺旋传动，夹具设在工作台上，用于夹持工件；步进电机带动进给丝杠旋转时，工作台能够带动工件沿磁极头轴向往复纵向移动；手摇丝杠安装在夹具的一侧，用于带动夹具和工件沿与磁极头轴向垂直的水平方向横向移动；加工时，工件的被加工面与磁极头之间留有加工间隙，并填充磁性磨料。2.根据权利要求1所述的旋转超声波磁力研磨加工半球形面工件表面的装置，其特征在于，所述换能器与调速电机输出轴之间通过联轴器连接。3.根据权利要求1所述的旋转超声波磁力研磨加工半球形面工件表面的装置，其特征在于，所述工件与夹具之间设有套筒。4.根据权利要求1所述的旋转超声波磁力研磨加工半球形面工件表面的装置，其特征在于，所述磁性磨料由Al2O3和Fe粉按照质量比1:2的比例混合后，经压制、烘干、烧结、筛分制成，磁性磨料的平均粒径为100～200μm。5.基于权利要求1所述装置的旋转超声波磁力研磨加工半球形面工件表面的方法，其特征在于，包括如下步骤：a.装卡：将工件通过套筒和夹具安装在工作台上，将磁极头通过筒夹与变幅杆的一端连接，变幅杆的另一端与换能器的一端连接，换能器的另一端通过联轴器与调速电机的输出轴连接；b.选定磨料：选用Al2O3和Fe粉按照质量比为1:2的比例混合后，经压制、烘干、烧结、筛分制成的磁性磨料；c.加工参数：设定调速电机的转速为1000～1500r/min；工件水平进给速度为40～60mm/min，超声波发生器频率为10～30kHz；d.研磨加工：通过步进电机驱动进给丝杠旋转带动工作台纵向移动，通过手摇丝杠驱动工件横向移动；调节工件与磁极头之间的加工间隙为1～2mm；启动超声波磁力研磨装置，磁极头吸附磁性磨料与研磨液的混合物I，压附在工件表面；磁性磨料与研磨液的混合物I是平均粒径为200μm的磁性磨料与油基研磨液按体积比1:1的混合物；开启调速电机和步进电机，按设定加工参数加工，加工过程中工件沿纵向、横向往复移动，总进给量根据加工需要确定，加工时间为10min以上；e.精密研磨加工：将磁性磨料与研磨液的混合物I更换为磁性磨料与研磨液的混合物Ⅱ，磁性磨料与研磨液的混合物Ⅱ是平均粒径为100μm磁性磨料与油基研磨液按体积比1:1的混合物；开启调速电机和步进电机，按设定加工参数加工，加工过程中工件沿纵向、横向往复移动，总进给量根据加工需要确定，加工时间为20min以上；f.清洗：将精密研磨加工后的工件取下，放入超声波清洗机中清洗，然后烘干；g.检测：采用3D超景深显微镜检测成品工件表面的形貌，确保其表面质量符合要求。2CN108581648A说明书1/5页旋转超声波磁力研磨加工半球形面工件表面的装置及方法技术领域[0001]本