空间任意轴线变径复杂弯管内外表面磁力研磨装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及空间任意轴线变径复杂弯管内外表面磁力研磨装置及方法，包括研磨平台、移动旋转部分、升降部分、全方位轨迹导向小车，全方位轨迹导向小车顶部与升降部分连接，移动旋转部分设置在升降部分上；研磨平台用于研磨空间任意轴线变径复杂弯管内外表面；移动旋转部分用于支撑研磨平台，并调整研磨平台的Y轴位置；升降部分用于驱动移动旋转部分沿Z轴升降，进而实现研磨平台的升降；全方位轨迹导向小车由四个伺服电机分别驱动的麦克纳姆轮驱动，用以调整本装置到水平任意位置。优点是：通过研磨抛光装置使磁性磨料在工件内外表面上，实现对空间复杂弯管内外表面材料的同时去除，并达到抛光效果。

【技术实现步骤摘要】
空间任意轴线变径复杂弯管内外表面磁力研磨装置及方法
本专利技术涉及不规则弯管内外表面磁力光整加工领域，尤其涉及空间任意轴线变径复杂弯管内外表面磁力研磨装置及方法。
技术介绍
随着航空航天和深海探测等高新
的发展，为适应机械内部复杂狭小空间满足使用需求，采用占空率小的不规则空间弯管，但由于弯管形状非常复杂，传统加工工艺难以保证零件内外表面质量达到精加工要求，在其弯曲内表面处会产生褶皱、凹坑以及微裂纹扩展，且由于内腔表面粗糙不平，导致当液体或气体流过时，会产生湍流、振动且易腐蚀，使弯管机械性能下降，导致机器工作不稳定，效率下降。在传统不规则空间弯管内外壁加工中，通常运用机械手拖动旋转磁极对空间弯管进行磨削加工，对于直径不同的弯管还需要根据其直径尺寸专门制造夹具和磁极组，且内外弯管的研磨不能同步，必须独立进行，并且由于机械手受臂长所限导致作业区固定从而使加工弯管尺寸范围受到局限，加大了加工成本，并耗费加工时间，中国专利申请号：201320198961.9，提供的一种直管内外同步抛光的磁力研磨装置，虽然能实现工件内外表面的同步研磨，但不能实现任意轴线的弯管研磨。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种空间任意轴线变径复杂弯管内外表面磁力研磨装置及方法，解决空间弯管内外表面不能同步加工，研磨平台不可调节，加工区域受限等问题，有效去除空间复杂变径弯管内外表面毛刺，提高光洁度。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：空间任意轴线变径复杂弯管内外表面磁力研磨装置，包括研磨平台、移动旋转部分、升降部分、全方位轨迹导向小车，研磨平台与移动旋转部分活动连接，全方位轨迹导向小车顶部与升降部分连接，移动旋转部分设置在升降部分上；研磨平台用于研磨空间任意轴线变径复杂弯管内外表面；移动旋转部分用于支撑研磨平台，并调整研磨平台的Y轴位置；升降部分用于驱动移动旋转部分沿Z轴升降，进而实现研磨平台的升降；全方位轨迹导向小车由四个伺服电机分别驱动的麦克纳姆轮驱动，用以调整本装置到水平任意位置；研磨平台包括步进电机一、步进电机二、步进电机三、抛光体、抛光体外圈支架、抛光体外圈、抛光体支架、导向轴一、导向轴二、导向轴三、内表面研磨磁极架、内表面研磨磁极、内表面研磨聚磁头、外表面研磨磁极架、外表面研磨磁极、外表面研磨聚磁头、固定块、直线丝杠步进电机、编码器、丝杠螺母支架、同步带轮一、同步带轮二、同步带轮三、同步带轮四、同步带轮五、同步带、轴承一、轴承二、轴承三、轴承座一、轴承座二、轴承座三、红外测距传感器；抛光体固定在抛光体支架上，抛光体、抛光体外圈、抛光体外圈支架由内而外通过螺栓固定，抛光体外圈支架两侧分别固定有导向轴一、导向轴二，导向轴一、导向轴二分别通过轴承连接在固定在抛光体支架的轴承座一、轴承座二内；抛光体的两侧外端面分别设有内表面研磨部、外表面研磨部；内表面研磨部端部磁性连接有内表面研磨聚磁头；外表面研磨部端部磁性连接有外表面研磨聚磁头；内表面研磨部与外表面研磨部结构相同，均包括表面研磨磁极架、表面研磨磁极、直线丝杠步进电机，表面研磨磁极架一端与直线丝杠步进电机连接，另一端与表面研磨磁极固定，表面研磨磁极与内表面研磨聚磁头或外表面研磨聚磁头磁性连接；抛光体两侧外端面设有红外测距传感器，红外测距传感器用于监测表面研磨磁极架的位置；步进电机一、步进电机二、步进电机三分别固定在抛光体支架的两侧及底部；步进电机一驱动同步带轮一，同步带轮一经皮带传动到同步带轮二，与同步带轮二固定的导向轴二带动抛光体外圈支架沿导向轴一、导向轴二的中心轴转动；步进电机二旋转驱动同步带轮三，同步带轮三经与抛光体外圈连接的同步带，进而带动抛光体自身旋转；导向轴三通过轴承三与轴承座三连接，轴承座三与抛光体支架固定连接，同步带轮五与轴承座三连接，步进电机三旋转驱动同步带轮四，同步带轮四经皮带传动驱动同步带轮五旋转，轴承座三随同步带轮五旋转，带动抛光体支架绕导向轴三转动；直线丝杠步进电机上设置有编码器，编码器用于检测直线丝杠步进电机的转速及正反转；直线丝杠步进电机的丝杠穿过丝杠螺母支架后，通过固定块固定在表面研磨磁极架一端连接。抛光体的外圆面设有同步齿，抛光体与抛光体外圈、抛光体外圈支架通过同步齿连接。所述的轴承座一、轴承座二、轴承座三、步进电机一、步进电机二、步进电机三分别通过螺钉固定在抛光体外圈支架的两侧及底部。所述的移动旋转部分包括平台固定块、Y轴步进电机、Z轴活动板、Y轴导向轴、Y轴导向轴支架、Y轴直线轴承、Y轴直线轴承座、Y轴同步带轮、Y轴同步带、Y轴同步带压块；Y轴导向轴通过Y轴导向轴支架固定在Z轴活动板一的正面，Y轴导向轴上通过Y轴直线轴承、Y轴直线轴承座与平台固定块的背面连接；平台固定块的正面嵌入有导向轴三；Y轴步进电机安装在Z轴活动板的背面，Y轴同步带压块固定在平台固定块的背面，Y轴同步带压块压住Y轴同步带；Y轴步进电机旋转通过Y轴同步带轮驱动Y轴同步带移动，通过Y轴同步带压块带动平台固定块移动。所述的升降部分包括支撑底座、顶端支撑块、Z轴步进电机、Z轴导向轴、Z轴导向轴支架、顶端支撑块、Z轴直线轴承、Z轴直线轴承座、Z轴同步带轮、Z轴同步带、Z轴同步带压块；Z轴步进电机固定在支撑底座上，Z轴导向轴两端通过Z轴导向轴支架分别固定在顶端支撑块和支撑底座上，Z轴导向轴通过Z轴直线轴承和Z轴直线轴承座与Z轴活动板连接，Z轴同步带压块固定在Z轴活动板的背面，Z轴步进电机旋转驱动Z轴同步带轮，Z轴同步带轮与Z轴同步带连接，Z轴同步带带动Z轴同步带压块升降，进而带动Z轴活动板升降。所述的全方位轨迹导向小车包括麦克纳姆轮、脉冲编码器、电机座、主动同步带轮、从动同步带轮、支撑底座、四个独立驱动的伺服电机；伺服电机通过电机座设在支撑底座四个边角处，伺服电机与主动同步带轮相连并通过与主动同步带轮啮合的皮带带动从动同步带轮旋转，从动同步带轮与麦克纳姆轮连接；脉冲编码器设置在伺服电机上。空间任意轴线变径复杂弯管内外表面磁力研磨方法，将待抛光弯管固定在抛光体内，移动旋转部分、升降部分、全方位轨迹导向小车调整研磨平台的位置，在抛光体上面的内外表面研磨聚磁头旋转，在内表面研磨聚磁头吸附设置在待抛光弯管内部的具有研磨作用的磁性磨料，内表面研磨聚磁头旋转的同时磁性磨料随内表面研磨聚磁头移动实现待抛光弯管内表面抛光；外表面研磨聚磁头旋转的同时设置在待抛光弯管外壁的磁性磨料研磨待抛光弯管外表面，实现光整待抛光弯管外壁；磁性磨料沿着识别轨迹的弯管轴线方向做旋转复合运动，实现对空间复杂弯管的抛光。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用装有能任意位置移动的麦克纳姆轮的全方位轨迹导向小车以及电机驱动的升降部分来记录跟随弯管轴线轨迹，通过控制元件实现轨迹的往复运转，用传感器自动感应弯管直径并反馈给控制器对研磨抛光体做出调整，最终通过研磨抛光装置使磁性磨料在工件内外表面上形成旋转复合运动，从而实现对空间复杂弯管内外表面材料的同时去除，并达到抛光效果。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为研磨平台正视图。图3为研磨平台后视图。图4为研磨平台左视图。图5为研磨平台右视图。图6为升降部分结构示意图一。图7为升降部分结构示意图二。图8为全方位轨迹导向小车示意图。图9为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.空间任意轴线变径复杂弯管内外表面磁力研磨装置，其特征在于，包括研磨平台、移动旋转部分、升降部分、全方位轨迹导向小车，研磨平台与移动旋转部分活动连接，全方位轨迹导向小车顶部与升降部分连接，移动旋转部分设置在升降部分上；研磨平台用于研磨空间任意轴线变径复杂弯管内外表面；移动旋转部分用于支撑研磨平台，并调整研磨平台的Y轴位置；升降部分用于驱动移动旋转部分沿Z轴升降，进而实现研磨平台的升降；全方位轨迹导向小车由四个伺服电机分别驱动的麦克纳姆轮驱动，用以调整本装置到水平任意位置；研磨平台包括步进电机一、步进电机二、步进电机三、抛光体、抛光体外圈支架、抛光体外圈、抛光体支架、导向轴一、导向轴二、导向轴三、内表面研磨磁极架、内表面研磨磁极、内表面研磨聚磁头、外表面研磨磁极架、外表面研磨磁极、外表面研磨聚磁头、固定块、直线丝杠步进电机、编码器、丝杠螺母支架、同步带轮一、同步带轮二、同步带轮三、同步带轮四、同步带轮五、同步带、轴承一、轴承二、轴承三、轴承座一、轴承座二、轴承座三、红外测距传感器；抛光体固定在抛光体支架上，抛光体、抛光体外圈、抛光体外圈支架由内而外通过螺栓固定，抛光体外圈支架两侧分别固定有导向轴一、导向轴二，导向轴一、导向轴二分别通过轴承连接在固定在抛光体支架的轴承座一、轴承座二内；抛光体的两侧外端面分别设有内表面研磨部、外表面研磨部；内表面研磨部端部磁性连接有内表面研磨聚磁头；外表面研磨部端部磁性连接有外表面研磨聚磁头；内表面研磨部与外表面研磨部结构相同，均包括表面研磨磁极架、表面研磨磁极、直线丝杠步进电机，表面研磨磁极架一端与直线丝杠步进电机连接，另一端与表面研磨磁极固定，表面研磨磁极与内表面研磨聚磁头或外表面研磨聚磁头磁性连接；抛光体两侧外端面设有红外测距传感器，红外测距传感器用于监测表面研磨磁极架的位置；步进电机一、步进电机二、步进电机三分别固定在抛光体支架的两侧及底部；步进电机一驱动同步带轮一，同步带轮一经皮带传动到同步带轮二，与同步带轮二固定的导向轴二带动抛光体外圈支架沿导向轴一、导向轴二的中心轴转动；步进电机二旋转驱动同步带轮三，同步带轮三经与抛光体外圈连接的同步带，进而带动抛光体自身旋转；导向轴三通过轴承三与轴承座三连接，轴承座三与抛光体支架固定连接，同步带轮五与轴承座三连接，步进电机三旋转驱动同步带轮四，同步带轮四经皮带传动驱动同步带轮五旋转，轴承座三随同步带轮五旋转，带动抛光体支架绕导向轴三转动；直线丝杠步进电机上设置有编码器，编码器用于检测直线丝杠步进电机的转速及正反转；直线丝杠步进电机的丝杠穿过丝杠螺母支架后，通过固定块固定在表面研磨磁极架一端连接。...

【技术特征摘要】
1.空间任意轴线变径复杂弯管内外表面磁力研磨装置，其特征在于，包括研磨平台、移动旋转部分、升降部分、全方位轨迹导向小车，研磨平台与移动旋转部分活动连接，全方位轨迹导向小车顶部与升降部分连接，移动旋转部分设置在升降部分上；研磨平台用于研磨空间任意轴线变径复杂弯管内外表面；移动旋转部分用于支撑研磨平台，并调整研磨平台的Y轴位置；升降部分用于驱动移动旋转部分沿Z轴升降，进而实现研磨平台的升降；全方位轨迹导向小车由四个伺服电机分别驱动的麦克纳姆轮驱动，用以调整本装置到水平任意位置；研磨平台包括步进电机一、步进电机二、步进电机三、抛光体、抛光体外圈支架、抛光体外圈、抛光体支架、导向轴一、导向轴二、导向轴三、内表面研磨磁极架、内表面研磨磁极、内表面研磨聚磁头、外表面研磨磁极架、外表面研磨磁极、外表面研磨聚磁头、固定块、直线丝杠步进电机、编码器、丝杠螺母支架、同步带轮一、同步带轮二、同步带轮三、同步带轮四、同步带轮五、同步带、轴承一、轴承二、轴承三、轴承座一、轴承座二、轴承座三、红外测距传感器；抛光体固定在抛光体支架上，抛光体、抛光体外圈、抛光体外圈支架由内而外通过螺栓固定，抛光体外圈支架两侧分别固定有导向轴一、导向轴二，导向轴一、导向轴二分别通过轴承连接在固定在抛光体支架的轴承座一、轴承座二内；抛光体的两侧外端面分别设有内表面研磨部、外表面研磨部；内表面研磨部端部磁性连接有内表面研磨聚磁头；外表面研磨部端部磁性连接有外表面研磨聚磁头；内表面研磨部与外表面研磨部结构相同，均包括表面研磨磁极架、表面研磨磁极、直线丝杠步进电机，表面研磨磁极架一端与直线丝杠步进电机连接，另一端与表面研磨磁极固定，表面研磨磁极与内表面研磨聚磁头或外表面研磨聚磁头磁性连接；抛光体两侧外端面设有红外测距传感器，红外测距传感器用于监测表面研磨磁极架的位置；步进电机一、步进电机二、步进电机三分别固定在抛光体支架的两侧及底部；步进电机一驱动同步带轮一，同步带轮一经皮带传动到同步带轮二，与同步带轮二固定的导向轴二带动抛光体外圈支架沿导向轴一、导向轴二的中心轴转动；步进电机二旋转驱动同步带轮三，同步带轮三经与抛光体外圈连接的同步带，进而带动抛光体自身旋转；导向轴三通过轴承三与轴承座三连接，轴承座三与抛光体支架固定连接，同步带轮五与轴承座三连接，步进电机三旋转驱动同步带轮四，同步带轮四经皮带传动驱动同步带轮五旋转，轴承座三随同步带轮五旋转，带动抛光体支架绕导向轴三转动；直线丝杠步进电机上设置有编码器，编码器用于检测直线丝杠步进电机的转速及正反转；直线丝杠步进电机的丝杠穿过丝杠螺母支架后，通过固定块固定在表面研磨磁极架一端连接。2.根据权利要求1所述的空间任意轴线变径复杂弯管内外表面磁力研磨装置，其特征在于，抛光体的外圆面设有同步齿，抛光体与抛光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东华，白龙，崔维启，张超智，滕琳琳，王宠，刘思远，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21