一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置及方法制造方法及图纸

一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置及方法属于精密光整加工技术和自由磨具领域，其特征在于该装置主要包括液体磁性磨具，相对布置的上磁极头和下磁极头，使上磁极头和下磁极头以相同的角速度同步高速旋转的机构和零部件，使工件得到支撑和平移的零部件，以及为实现光整加工的其他辅助零部件，所述液体磁性磨具在磁极头产生的磁场作用下形成类似“固体”的状态。本发明专利技术解决了传统技术对金属板工件抛光研磨时工件变形、塌边以及“粘刀”、“崩刀”的问题，同时解决了现有磁流变液抛光技术抛光工件时磁场能量未充分利用、加工性能差、加工成本高等问题，具备加工精度高、效率高、无加工变质层、调节方便、工艺简单、成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置及方法
本专利技术一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置及方法属于精密光整加工技术和自由磨具领域，具体涉及一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置及方法。
技术介绍
传统技术对金属板工件抛光研磨的方式主要是使用砂轮对工件表面磨削，仅适用于对一般精密的零部件磨削加工，加工后表面粗糙度往往不高，而且在金属板工件抛光厚度薄、硬度相对不高的情况下，很容易出现工件变形、塌边问题，并且在现实中经常遇到“粘刀”、“崩刀”的情况，造成工件表面光洁度不高和尺寸精度不能保证，废品率很高。现有磁流变液抛光装置对金属板工件平面进行抛光，由于磁流变效应微磨头本身具有粘弹性，因此在研抛过程中不会损伤工件已加工表面，较好解决了工件变形、塌边问题，并且加工工后的工件表面粗糙度值低，一定程度上解决了金属板工件光整加工的难题。但这些抛光装置的磁极头大多采用在工件表面上方设置单个旋转磁极头的布置方式，或者采用工件上方设置单个旋转磁极头、工件下方对应设置静置不动的布置方式，加工区域有限，且磁感应强度低，加工效率低。液体磁性磨具光整加工技术是一种新型的精密加工磨具，它由磁性微粒、基载液、表面活性剂、磨料粒子及防锈剂等组成，是一种粘稠状悬浮液。在零磁场环境下，液体磁性磨具呈现出稳定的悬浮液状态，磨削能力极低；施加磁场后，液体磁性磨具剪切屈服应力与粘度大幅提高，形成一种类似固体的状态，在所接触的工件表面形成一个柔性研磨层，工件表面与磨具相对运动，就可以实现工件表面的光整加工。因此，液体磁性磨具具有磁流变性、自锐性、可控性、材料适应新强、温升小、无加工变质层、工艺简单、成本低的优点，目前已经应用于对圆柱类金属件外表面、圆管内孔表面以及不规则曲面的光整加工中，但尚未将其应用于金属板工件的表面光整加工中。检索到已授权专利“一种适用于平面光学零件的磁流变抛光磨头及装置”（ZL201510385822.0），其主要在安装板正面镶嵌若干个磁场发生单元形成磁流变抛光磨头，磁场发生单元由相互吸附在一起的两块磁铁组成，磁流变液在两块磁铁拼接缝隙的表面产生宾汉体，旋转主轴带动磁流变抛光磨头上磁场发生单元吸附的磁流变液与工件表面做相对旋转运动，实现对工件表面材料的去除。其磁场发生单元产生的磁感线不垂直于工件表面，呈现“宾汉体”状态的磁流变液对工件表面的磨削力低，吸附磁流变液的区域只存在于相邻两磁铁间的缝隙，磁场能量未得到充分应用，永磁体形状类型设置过多，对永磁体表面进行开槽加工成本高，放置工件的工件盘无法移动，工件与磁流变抛光磨头只做相对转动，运动形式单一，其加工性能受到一定限制。
技术实现思路
本专利技术一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置及方法其目的在于：主要解决的技术问题是传统技术对金属板工件抛光研磨时工件变形、塌边以及“粘刀”、“崩刀”的问题，同时克服目前磁流变抛光技术及液体磁性磨具光整加工技术的缺陷，提供一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置及方法，可以实现对金属板工件的高效超精密加工。本专利技术一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置，其特征在于该装置包括：传动轴2、传动轴定位板3、主轴4、夹具5、皮带轮Ⅰ6、传动带7、磁极头连接杆Ⅰ8、皮带轮Ⅱ9、上磁极头10、金属板工件11、工件固定片12、下磁极头13、矩形铝合金管14、固定架20、磁极头连接杆Ⅱ21、支撑柱22、支撑板23、容器24、液体磁性磨具25和电机26，装置基于普通机床进行设计，机床的纵向滑台18和横向滑台19使装置中的支撑柱22产生平移运动且不在本专利技术范围内，机床电机26为装置中的主轴4提供动力，机床主轴箱1的前端与传动轴定位板3的后端固定连接，传动轴2上部与传动轴定位板3前端的孔以轴承配合，传动轴2中部与皮带轮Ⅱ9中心孔配合并以紧固螺丝连接为一体，传动轴2下部与矩形铝合金管14右边上下端面的孔以轴承配合，矩形铝合金管14固定在固定架20上，固定架20固定在机床底座16上，支撑柱22下端固定在横向滑台19上，横向滑台19通过摇动滑台手柄相对纵向滑台18横向平移，纵向滑台18通过摇动滑台手柄相对机床底座16纵向平移，支撑柱22上部与支撑板23上的孔连接，敞口透明平底的矩形容器24放置在24支撑板23上表面并通过支撑柱22上部限制定位，金属板工件11放在容器24内底部并通过工件固定片12限制定位，电机26通过皮带与主轴箱1内部的主轴4配合，主轴4与夹具5固定连接，磁极头连接杆Ⅰ8上端与夹具5连接，磁极头连接杆Ⅰ8中部与皮带轮Ⅰ6中心孔配合并以紧固螺丝连接为一体，皮带轮Ⅰ6通过传动带7与传动轴2中部的皮带轮Ⅱ9配合，磁极头连接杆Ⅰ8下端与上磁极头10中心固定连接，上磁极头10吸附液体磁性磨具25，磁极头连接杆Ⅱ21下部与矩形铝合金管14左边上下端面的孔以轴承配合，矩形铝合金管14内部的皮带轮Ⅰ6中心孔与磁极头连接杆Ⅱ21下部配合并以紧固螺丝连接为一体，矩形铝合金管14内部的皮带轮Ⅱ9中心孔与传动轴2下部配合并以紧固螺丝连接为一体，皮带轮Ⅰ6通过传动带7与皮带轮Ⅱ9配合，磁极头连接杆Ⅱ21上端与下磁极头13中心固连，这样的设计可以使上磁极头10和下磁极头13在机床主轴4带动下以相同的角速度同步高速旋转，带动上磁极头10下端面吸附的液体磁性磨具25对金属板工件11的上表面旋转磨削，上磁极头10和下磁极头13都采用镶嵌分布瓦形永磁体的方式进行设计，且上磁极头10每个瓦形永磁体1001下端面发出的磁感线回到下磁极头10对应的瓦形永磁体1301上端面，构成磁回路，使磁感线垂直于工件表面，工件固定片12放置在容器24底部，起固定金属板工件11的作用，可以根据金属板工件11形状进行更换，可以根据金属板厚度调整所叠加的工件固定片12数量，上磁极头10镶嵌分布的瓦形永磁体1001下端面都为N极且在其端面以耐高温胶水粘贴导磁格栅1003，下磁极头13镶嵌分布的瓦形永磁体1301上端面都为S极。上述一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：准备工作。在机床底座16上固定好固定架20，在固定架20上固定好矩形铝合金管14，在在机床主轴箱1上固定好传动轴定位板3，将传动轴2中部与皮带轮Ⅱ9内孔以螺丝固定配合并且两端分别与传动轴定位板3、矩形铝合金管14以轴承配合，矩形铝合金管14内部按两边圆孔位置准确放置皮带轮Ⅱ9、皮带轮Ⅰ6和传动带7并且将皮带轮内孔以螺丝分别与传动轴2下部和磁极头连接杆Ⅱ21固定配合，在横向滑台19上固定四根支撑柱22，将支撑板23的四个孔穿过并固定在四根支持柱22的合适高度位置，在支撑板23上固定容器24，在容器24底部放置金属板工件11,根据金属板工件11形状选择工件固定片12的类型，根据金属板工件11厚度叠加所需工件固定片12的数量，将主轴4下的夹具5夹紧磁极头连接杆Ⅰ8上端，磁极头连接杆Ⅰ8中部和皮带轮Ⅰ6内孔以螺丝固定配合。步骤S2：拧松上磁极头10连接的磁极头连接杆Ⅰ8和皮带轮Ⅰ6之间的紧固螺丝，转动上磁极头10，使上磁极头10镶嵌分布的瓦形永磁体1001端面与下磁极头13镶嵌分布的瓦形永磁体1301端面完全处于同一铅垂线上，然后拧紧紧固螺丝使磁极头连接杆Ⅰ8和皮带轮Ⅰ6连接为一体。拧松夹具5，拧松皮带轮Ⅱ9与传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置，其特征在于该装置包括：传动轴(2)、 传动轴定位板(3)、主轴(4)、 夹具(5)、皮带轮Ⅰ(6)、传动带(7)、磁极头连接杆Ⅰ(8)、皮带轮Ⅱ(9)、上磁极头(10)、金属板工件 (11)、工件固定片(12)、下磁极头(13)、矩形铝合金管(14)、固定架(20)、 磁极头连接杆Ⅱ(21)、支撑柱(22)、支撑板(23)、容器(24)、液体磁性磨具(25)和电机(26)，其特征在于：该装置基于普通机床进行设计，机床的纵向滑台（18）和横向滑台（19）使装置中的支撑柱（22）产生平移运动且不在本专利技术权利要求范围内，机床电机（26）为装置中的主轴（4）提供动力，机床主轴箱(1)的前端与传动轴定位板（3）的后端固定连接，传动轴（2）上部与传动轴定位板（3）前端的孔以轴承配合，传动轴（2）中部与皮带轮Ⅱ（9）中心孔配合并以紧固螺丝连接为一体，传动轴（2）下部与矩形铝合金管（14）右边上下端面的孔以轴承配合，矩形铝合金管（14）固定在固定架（20）上，固定架（20）固定在机床底座（16）上，支撑柱（22）下端固定在横向滑台（19）上，横向滑台（19）通过摇动滑台手柄相对纵向滑台（18）横向平移，纵向滑台（18）可通过摇动滑台手柄相对机床底座（16）纵向平移，支撑柱（22）上部与支撑板（23）上的孔连接，敞口透明平底的矩形容器（24）放置在支撑板（23）上表面并通过支撑柱（22）上部限制定位，金属板工件（11）放在容器（24）内底部并通过工件固定片（12）限制定位，电机（26）通过皮带与主轴箱（1）内部的主轴（4）配合，主轴（4）与夹具（5）固定连接，磁极头连接杆Ⅰ（8）上端与夹具（5）连接，磁极头连接杆Ⅰ（8）中部与皮带轮Ⅰ（6）中心孔配合并以紧固螺丝连接为一体，皮带轮Ⅰ（6）通过传动带（7）与传动轴（2）中部的皮带轮Ⅱ（9）配合，磁极头连接杆Ⅰ（8）下端与上磁极头（10）中心固定连接，上磁极头（10）吸附液体磁性磨具（25），磁极头连接杆Ⅱ（21）下部与矩形铝合金管（14）左边上下端面的孔以轴承配合，矩形铝合金管（14）内部的皮带轮Ⅰ（6）中心孔与磁极头连接杆Ⅱ（21）下部配合并以紧固螺丝连接为一体，矩形铝合金管（14）内部的皮带轮Ⅱ（9）中心孔与传动轴（2）下部配合并以紧固螺丝连接为一体，皮带轮Ⅰ（6）通过传动带（7）与皮带轮Ⅱ（9）配合，磁极头连接杆Ⅱ（21）上端与下磁极头（13）中心固连，这样的设计可以使上磁极头（10）和下磁极头（13）在机床主轴（4）带动下以相同的角速度同步高速旋转，带动上磁极头（10）下端面吸附的液体磁性磨具（25）对金属板工件（11）的上表面旋转磨削。...

【技术特征摘要】
1.一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置，其特征在于该装置包括：传动轴(2)、传动轴定位板(3)、主轴(4)、夹具(5)、皮带轮Ⅰ(6)、传动带(7)、磁极头连接杆Ⅰ(8)、皮带轮Ⅱ(9)、上磁极头(10)、金属板工件(11)、工件固定片(12)、下磁极头(13)、矩形铝合金管(14)、固定架(20)、磁极头连接杆Ⅱ(21)、支撑柱(22)、支撑板(23)、容器(24)、液体磁性磨具(25)和电机(26)，其特征在于：该装置基于普通机床进行设计，机床的纵向滑台（18）和横向滑台（19）使装置中的支撑柱（22）产生平移运动且不在本发明权利要求范围内，机床电机（26）为装置中的主轴（4）提供动力，机床主轴箱(1)的前端与传动轴定位板（3）的后端固定连接，传动轴（2）上部与传动轴定位板（3）前端的孔以轴承配合，传动轴（2）中部与皮带轮Ⅱ（9）中心孔配合并以紧固螺丝连接为一体，传动轴（2）下部与矩形铝合金管（14）右边上下端面的孔以轴承配合，矩形铝合金管（14）固定在固定架（20）上，固定架（20）固定在机床底座（16）上，支撑柱（22）下端固定在横向滑台（19）上，横向滑台（19）通过摇动滑台手柄相对纵向滑台（18）横向平移，纵向滑台（18）可通过摇动滑台手柄相对机床底座（16）纵向平移，支撑柱（22）上部与支撑板（23）上的孔连接，敞口透明平底的矩形容器（24）放置在支撑板（23）上表面并通过支撑柱（22）上部限制定位，金属板工件（11）放在容器（24）内底部并通过工件固定片（12）限制定位，电机（26）通过皮带与主轴箱（1）内部的主轴（4）配合，主轴（4）与夹具（5）固定连接，磁极头连接杆Ⅰ（8）上端与夹具（5）连接，磁极头连接杆Ⅰ（8）中部与皮带轮Ⅰ（6）中心孔配合并以紧固螺丝连接为一体，皮带轮Ⅰ（6）通过传动带（7）与传动轴（2）中部的皮带轮Ⅱ（9）配合，磁极头连接杆Ⅰ（8）下端与上磁极头（10）中心固定连接，上磁极头（10）吸附液体磁性磨具（25），磁极头连接杆Ⅱ（21）下部与矩形铝合金管（14）左边上下端面的孔以轴承配合，矩形铝合金管（14）内部的皮带轮Ⅰ（6）中心孔与磁极头连接杆Ⅱ（21）下部配合并以紧固螺丝连接为一体，矩形铝合金管（14）内部的皮带轮Ⅱ（9）中心孔与传动轴（2）下部配合并以紧固螺丝连接为一体，皮带轮Ⅰ（6）通过传动带（7）与皮带轮Ⅱ（9）配合，磁极头连接杆Ⅱ（21）上端与下磁极头（13）中心固连，这样的设计可以使上磁极头（10）和下磁极头（13）在机床主轴（4）带动下以相同的角速度同步高速旋转，带动上磁极头（10）下端面吸附的液体磁性磨具（25）对金属板工件（11）的上表面旋转磨削。2.根据权利要求1所述的一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置，其特征在于所述的上磁极头（10）和下磁极头（13）在机床主轴（4）带动下以相同的角速度同步高速旋转，带动上磁极头（10）下端面吸附的液体磁性磨具（25）对金属板工件（11）的上表面旋转磨削。3.根据权利要求1所述的一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置，其特征在于所述的上磁极头（10）和下磁极头（13）都采用镶嵌分布瓦形永磁体的方式进行设计，且上磁极头（10）每个瓦形永磁体（1001）下端面发出的磁感线回到下磁极头（10）对应的瓦形永磁体（1301）上端面构成磁回路，使磁感线垂直于工件表面，上下永磁体端面间的磁场强度达到最大，磁场能量集中作用于加工区域，非加工区漏磁少，加工效率高。4.根据权利要求1所述的一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置，其特征在于所述的上磁极头（10）和下磁极头（13）通过调节上磁极头（10）端面和下磁极头（13）端面与金属板工件（11）表面的距离调整加工区域的的磁场强度，从而调整液体磁性磨具（25）对金属板工件（11）表面的正压力和磨削力。5.根据权利要求1所述的一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置，其特征在于所述的工件固定片（12）放置在容器（24）底部，固定金属板工件（11），根据金属板工件（11）形状进行更换，根据金属板厚度调整所叠加的工件固定片（12）数量。6.根据权利要求2所述的一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工装置，其特征在于所述的上磁极头（10）镶嵌分布的瓦形永磁体（1001）下端面都为N极且在其端面以耐高温胶水粘贴导磁格栅（1003），下磁极头（13）镶嵌分布的瓦形永磁体（1301）上端面都为S极。7.权利要求1所述的一种永磁式液体磁性磨具表面光整加工方法，其特征在于步骤如下：步骤S1：准备工作，在机床底座（16）上固定好固定架（20），在固定架（20）上固定好矩形铝合金管（14），在在机床主轴箱（1）上固定好传动轴定位板...

【专利技术属性】
技术研发人员：李唯东，侯志燕，李秀红，白小云，范璐，张露匀，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14