一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置及方法，所述装置包括车床、磁研磨机构及化学腐蚀机构；磁研磨机构包括内部磁极组件、外部磁极组件及升降机构；管状工件装夹在车床卡盘上由主轴带动旋转，内部磁极组件中的内部磁极位于管状工件的内部，外部磁极组件中的外部磁极位于管状工件的外部；化学腐蚀机构包括喷液软管、蠕动泵、吸液软管及化学药剂槽。本发明专利技术采用一体化的装置，经过多次化学腐蚀与磁力磁磨的复合作用，完成对管状工件内表面的光整加工；研磨后的内表面精度高、研磨效率高、抛光效果好，且操作方便，经济性好，适用于不同材料、规格的管状工件内表面加工。

A Device and Method for Compound Grinding of Tube Surface with Chemical Magnetic Particles

【技术实现步骤摘要】
一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置及方法
本专利技术涉及管状工件复合加工
，尤其涉及一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置及方法。
技术介绍
随着科学技术的不断进步，各种材料及规格的管状工件不断应用于各个领域，例如航空航天、食品行业、机械领域、化工设备、原子能领域，同时对管状工件表面质量的要求也越来越高。传统电化学光整加工方法是先利用电化学方法使管状工件内表面发生化学反应形成钝化膜，再用机械方法去除表面材料。这种加工方法效率低、加工流程复杂、无法加工不导电材料且加工后表面质量不理想，特别是内表面的抛光研磨更是受到管径、工件转速、机械加工方法等客观因素的巨大限制。磁流变抛光技术是利用磁流变液在梯度磁场中发生流变，磁流变液与工件间相对运动去除工件表面材料的原理来加工管状工件。但是这种方法存在磁流变液流动速度有限、抛光效率较低、成本较高等问题。装置采用工件旋转，内外部磁极同步进给的方式，使HCL溶液有效且均匀的腐蚀待加工面。本装置中内部磁极与外部磁极分别呈直角分布、且成对出现的排布方式；腐蚀溶液选择低浓度的HCL溶液。内部开槽磁极由主电机带动旋转，其形成的旋转磁场使得研磨粒子翻滚更加剧烈，磨粒不断有新的切削刃划刻工件表面，使研磨效率得到很大提高。化学磁力研磨方法与其他方法相比，
技术实现思路
本专利技术提供了一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置及方法，采用一体化的装置，先通过化学腐蚀法使稀盐酸与内表面上的凸点反应生成一层稳定化合物，紧接着用磁力刷的尖端去除凸点处形成的化合物层，通过一次磁力研磨过程将管状工件内表面凹点与凸点之间的高度差减小，并进一步增加稀盐酸溶液与凸点的接触面积，加速内表面缺陷的去除；经过多次化学腐蚀与磁力磁磨的复合作用，完成对管状工件内表面的光整加工；研磨后的内表面精度高、研磨效率高、抛光效果好，且操作方便，经济性好，适用于不同材料、规格的管状工件内表面加工。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置，包括车床及磁研磨机构；还包括化学腐蚀机构；所述磁研磨机构及化学腐蚀机构均安装在车床的溜板箱上并能够随溜板箱沿车床轴向移动，同时磁研磨机构还能够沿车床横向移动；磁研磨机构包括内部磁极组件、外部磁极组件及升降机构；管状工件装夹在车床卡盘上由主轴带动旋转，内部磁极组件中的内部磁极位于管状工件的内部，外部磁极组件中的外部磁极位于管状工件的外部，升降机构用于调节外部磁极组件的高度；化学腐蚀机构包括喷液软管、蠕动泵、吸液软管及化学药剂槽，喷液软管的一端设于内部磁极的下方，另一端通过蠕动泵连接吸液软管的一端，吸液软管的另一端连接化学药剂槽，化学药剂槽设于磁研磨机构下方的溜板箱上。所述车床包括车床底座、主轴箱及溜板箱，车床底座两侧设轴向丝杠，轴向丝杠的两端通过丝杠螺母与车床底座连接，轴向丝杠的一端设丝杠电机，溜板箱的两侧设丝杠螺纹孔与轴向丝杠配合传动，在丝杠电机的带动下，溜板箱沿轴向丝杠往复移动；蠕动泵及化学药剂槽分别设置在溜板箱上；溜板箱上设横向拖板，由横向手轮带动沿车床横向往复移动，磁研磨机构设置在横向拖板上；主轴箱设主轴及主轴电机，主轴外伸端设车床卡盘，主轴及车床卡盘能够随主轴电机旋转；车床底座上还设有开关按钮，开关按钮至少包括主轴启动/停止按钮、丝杠电机启动/停止按钮及蠕动泵启动/停止按钮。所述内部磁极组件由固定支座、水平支撑杆及内部磁极组成，固定支座安装在横向拖板上，水平支撑杆设置在固定支座朝向车床主轴一端，且水平支撑杆的轴线与主轴的轴线同线；水平支撑杆的外伸端设2个内部磁极，每个内部磁极均由依次相连的磁极头、磁极座、联轴器及磁极旋转电机组成，2个磁极头位于同一圆周且相互垂直设置；磁极头通过法兰盘与水平支撑杆固定连接，磁极头的外伸端开设槽口，2个磁极头呈N-N排布。所述外部磁极组件由滑动支架及2个外部磁极组成，滑动支架设置在升降机构上并朝向主轴一端，2个外部磁极分别设置在滑动支架上，每个外部磁极均由圆柱形轴向磁极与聚磁头组成，2个聚磁头与2个磁极头一一对应设置，每个聚磁头分别与对应的磁极头同轴设置且位于对应磁极头的外侧；2个聚磁头呈S-S排布。所述磁极头的材质为永磁铁，聚磁头的材质为铁。所述升降机构由升降滑轨、升降丝杆及升降手轮组成，升降滑轨及升降丝杆均竖直设置在横向拖板上，升降丝杆的顶部设升降手轮；外部磁极组件中的滑动支架与升降丝杆、升降滑轨配合连接实现升降。所述喷液软管固定在内部磁极组件的水平支撑杆底部，其端部延伸至磁极头安装面的外侧，靠近主轴一端，并设有喷头。一种基于所述装置的化学磁粒复合研磨管内表面的方法，包括如下步骤：1)将管状工件装夹在车床卡盘上，将水基研磨液与磁性磨粒混合均匀后吸附在磁极头上，磁极头与聚磁头形成V形结构的N-S型闭合磁回路；2)通过丝杠电机调节溜板箱实现磁极头与聚磁头沿车床轴向位置的调整，通过横向手轮调节横向拖板实现磁极头与聚磁头沿车床横向位置的调整，使磁极头与管状工件的内表面间距为2～3mm；3)通过升降手轮调节外部磁极的竖直位置，使聚磁头与管状工件外表面的间距为2～3mm；4)按下主轴启动/停止按钮，主轴电机启动，通过主轴带动管状工件旋转，转速为600～1500r/min；5)按下蠕动泵启动/停止按钮，蠕动泵启动，将化学药剂槽中的稀盐酸溶液抽出后均匀喷在管状工件的内表面，稀盐酸与内表面上的凸点反应生成一层稳定化合物；多余的稀盐酸溶液自流入下方的化学药剂槽中，通过过滤净化后重复使用；6)启动磁极旋转电机，带动磁极头绕各自轴线旋转，磁性磨粒在磁场的作用下形成柔性磁力刷，在开槽磁极磁场分布下带动磨粒翻滚，研磨管状工件的内表面；按下丝杠电机启动/停止按钮，磁极头与聚磁头在溜板箱的带动下沿车床轴向同步进给，磁力刷的尖端去除凸点处形成的化合物层，通过一次磁力研磨过程将管状工件内表面凹点与凸点之间的高度差减小，并进一步增加稀盐酸溶液与凸点的接触面积，加速内表面缺陷的去除；经过多次化学腐蚀与磁力磁磨的复合作用，完成对管状工件内表面的光整加工；7)完成管状工件内表面加工后，依次关闭蠕动泵、磁极旋转电机、丝杠电机与主轴电机；8)通过溜板箱带动磁研磨机构及化学腐蚀机构向远离主轴箱的一端移动，待管状工件完全露出后将其从车床卡盘上卸下。所述水基研磨液与磁性磨粒的混合比按质量比计为1：1.8～2.2。所述稀盐酸溶液是体积分数为6％～10％的盐酸溶液。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)采用化学磁粒复合研磨，用低浓度的HCL溶液腐蚀管状工件内表面，使稀盐酸与内表面上的凸点反应生成一层稳定化合物，用磁力刷的尖端去除凸点处形成的化合物层，通过一次磁力研磨过程将管状工件内表面凹点与凸点之间的高度差减小，并进一步增加稀盐酸溶液与凸点的接触面积，加速内表面缺陷的去除；经过多次化学腐蚀与磁力磁磨的复合作用，完成对管状工件内表面的光整加工；2)采用化学磁粒复合研磨，管状工件内表面与磁粒非刚性接触，减少磨粒切削刃的磨损，使磁研磨过程中产生的拉应力转变为压应力，加速管状工件内表面的研磨速率，减少磨粒的使用量，延长管状工件的使用寿命；3)适用于不同材质、规格管状工件的加工，既适用于小型实验室，也适用于大型工厂规模化生产；4)解决了磁力研磨加工管状工件内表面时，因内置辅助本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置，包括车床及磁研磨机构；其特征在于，还包括化学腐蚀机构；所述磁研磨机构及化学腐蚀机构均安装在车床的溜板箱上并能够随溜板箱沿车床轴向移动，同时磁研磨机构还能够沿车床横向移动；磁研磨机构包括内部磁极组件、外部磁极组件及升降机构；管状工件装夹在车床卡盘上由主轴带动旋转，内部磁极组件中的内部磁极位于管状工件的内部，外部磁极组件中的外部磁极位于管状工件的外部，升降机构用于调节外部磁极组件的高度；化学腐蚀机构包括喷液软管、蠕动泵、吸液软管及化学药剂槽，喷液软管的一端设于内部磁极的下方，另一端通过蠕动泵连接吸液软管的一端，吸液软管的另一端连接化学药剂槽，化学药剂槽设于磁研磨机构下方的溜板箱上。

【技术特征摘要】
1.一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置，包括车床及磁研磨机构；其特征在于，还包括化学腐蚀机构；所述磁研磨机构及化学腐蚀机构均安装在车床的溜板箱上并能够随溜板箱沿车床轴向移动，同时磁研磨机构还能够沿车床横向移动；磁研磨机构包括内部磁极组件、外部磁极组件及升降机构；管状工件装夹在车床卡盘上由主轴带动旋转，内部磁极组件中的内部磁极位于管状工件的内部，外部磁极组件中的外部磁极位于管状工件的外部，升降机构用于调节外部磁极组件的高度；化学腐蚀机构包括喷液软管、蠕动泵、吸液软管及化学药剂槽，喷液软管的一端设于内部磁极的下方，另一端通过蠕动泵连接吸液软管的一端，吸液软管的另一端连接化学药剂槽，化学药剂槽设于磁研磨机构下方的溜板箱上。2.根据权利要求1所述的一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置，其特征在于，所述车床包括车床底座、主轴箱及溜板箱，车床底座两侧设轴向丝杠，轴向丝杠的两端通过丝杠螺母与车床底座连接，轴向丝杠的一端设丝杠电机，溜板箱的两侧设丝杠螺纹孔与轴向丝杠配合传动，在丝杠电机的带动下，溜板箱沿轴向丝杠往复移动；蠕动泵及化学药剂槽分别设置在溜板箱上；溜板箱上设横向拖板，由横向手轮带动沿车床横向往复移动，磁研磨机构设置在横向拖板上；主轴箱设主轴及主轴电机，主轴外伸端设车床卡盘，主轴及车床卡盘能够随主轴电机旋转；车床底座上还设有开关按钮，开关按钮至少包括主轴启动/停止按钮、丝杠电机启动/停止按钮及蠕动泵启动/停止按钮。3.根据权利要求1所述的一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置，其特征在于，所述内部磁极组件由固定支座、水平支撑杆及内部磁极组成，固定支座安装在横向拖板上，水平支撑杆设置在固定支座朝向车床主轴一端，且水平支撑杆的轴线与主轴的轴线同线；水平支撑杆的外伸端设2个内部磁极，每个内部磁极均由依次相连的磁极头、磁极座、联轴器及磁极旋转电机组成，2个磁极头位于同一圆周且相互垂直设置；磁极头通过法兰盘与水平支撑杆固定连接，磁极头的外伸端开设槽口，2个磁极头呈N-N排布。4.根据权利要求1所述的一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置，其特征在于，所述外部磁极组件由滑动支架及2个外部磁极组成，滑动支架设置在升降机构上并朝向主轴一端，2个外部磁极分别设置在滑动支架上，每个外部磁极均由圆柱形轴向磁极与聚磁头组成，2个聚磁头与2个磁极头一一对应设置，每个聚磁头分别与对应的磁极头同轴设置且位于对应磁极头的外侧；2个聚磁头呈S-S排布。5.根据权利要求4所述的一种化学磁粒复合研磨管内表面的装置，其特征在于，所述磁极头的材质为永磁铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冰，朱子俊，刘冬冬，刘新龙，巫昌海，陈燕，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21