【技术实现步骤摘要】
一种基于磁场耦合的双向协同振动抛光装置及方法
[0001]本专利技术涉及复杂曲面抛光技术,特别提供了一种基于磁场耦合的双向协同振动抛光装置及方法。
技术介绍
[0002]随着航空航天、轨道交通、精密机械、生物医疗等高新技术产业的飞速发展,对诸多具有复杂结构的零部件/构件的超精密加工技术提出了更严格的要求。抛光作为零部件/构件加工的最终程序,是获得高精度与高质量表面的关键手段。目前,磁场辅助抛光技术作为一种应用最为广泛的超精密技术,具有游离磨料的适应性强、可控制等优势,广泛应用于复杂结构的零部件/构件的超精密抛光。其技术主要有磁力研磨、磁流变抛光、磁流体抛光以及磁射流抛光等等,但是磁场辅助抛光依赖于磁场发生装置与抛光介质,且自度化程度偏低。磁场发生装置多采用永磁材料,由于其具有较高的宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁、制造成本低、使用方便等优势,但是永磁材料磁感应强度难以调节,在一定程度上限制了磁场辅助抛光区域内磁场强度的调整。然而对于介质来说,磁力研磨抛光介质流动性差;磁流变液在在高剪切的加工条件下性能稳定性差,难以保证内表面抛光的质量。因此,开发面向零部件/构件高效高质的磁场辅助抛光装置,存在重要的理论意义和实际应用价值。本专利技术提出一种基于磁场耦合的双向协同振动抛光装置及方法,通过电磁与永磁结合的磁场发生装置,利用高性能磁性剪切增稠介质,结合工业机器人的6自由度柔性调整,引入超声轴向高频振动与电磁横向低频振动,实现耦合磁场中对复杂结构的零部件/构件的轴向高频与横向低频的协同振动抛光。
技术实现思路
[
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于磁场耦合的双向协同振动抛光装置,其特征在于:所述装置包括工业机器人(1
‑
1)、电主轴(1
‑
2)、超声振动装置(1
‑
3)、磁场发生装置(1
‑
4)、夹具(1
‑
6)、低频振动装置(1
‑
7),精密位移平台(1
‑
8),所述超声振动装置(1
‑
3)与电主轴(1
‑
2)进行连接并固定于工业机器人(1
‑
1)的末端执行器上,所述磁场发生装置(1
‑
4)固定于超声振动装置(1
‑
3)的下端,所述夹具(1
‑
6)安装在低频振动装置(1
‑
7)上,所述低频振动装置(1
‑
7)安装在精密位移平台(1
‑
8)上,所述磁场发生装置(1
‑
4)包括螺母1(2
‑
1)、端盖(2
‑
2)、弹簧1(2
‑
3)、电磁线圈1(2
‑
4)、散热器(2
‑
5)、密封圈(2
‑
6)、螺栓1(2
‑
7)、永磁装置(2
‑
8),所述永磁装置(2
‑
8)包括磁芯(3
‑
1)、螺栓2(3
‑
2)、固定件(3
‑
3)、螺母2(3
‑
4)、球形磁极(3
‑
5)和磁极套(3
‑
6),所述电磁线圈1(2
‑
4)放置于散热器(2
‑
5)内部,并通入2/3的冷却液体,所述密封圈(2
‑
6)安装在散热器(2
‑
5)下部,所述散热器(2
‑
5)通过螺母1(2
‑
1)和螺栓1(2
‑
7)与端盖(2
‑
2)连接,所述以圆周均布排列的4个球形磁极(3
‑
5)安装在磁芯(3
‑
1)上,并通过固定件(3
‑
3)、螺栓2(3
‑
2)和螺母2(3
‑
4)的配合将4个球形磁极(3
‑
5)紧固在磁芯(3
‑
1)上,所述磁极套(3
‑
6)以间隙配合的方式固定于球形磁极(3
‑
5)上,所述缠绕有电磁线圈1(2
‑
4)的磁芯(2
‑
2)通过弹簧1(2
‑
3)连接在端盖(2
‑
2)下端,所述磁性剪切增稠介质(2
‑
9)吸附在磁极套(3
‑
6)外部,所述低频振动装置(1
‑
7)包括弹簧座(4
‑
1)、弹簧2(4
‑
2)、振动平台(4
‑
3)、振动基座(4
‑
4)、铁芯(4
‑
5)、电磁线圈2(4
‑
6)、电磁座(4
‑
7)和永磁铁(4
‑
8),所述振动平台(4
‑
3)通过弹簧2(4
‑
2)与弹簧座(4
‑
1)相连,并安装在振动基座(4
‑
4)上,所述永磁铁(4
‑
8)安装在振动平台(4
‑
3)左侧,所述电磁线圈2(4
‑
6)缠绕在铁芯(4
‑
5)外部并安装在电磁座(4
‑
7)上,所述电磁线圈2(4
‑
6)通入周期性交流电。2.根据权利要求1所述的一种基于磁场耦合的双向协同振动抛光装置,其特征在于:所述工业机器人(1
‑
1)具有6个自由度,可满足磁场发生装置(1
‑
4)在空间中的任意位姿调整,实现复杂曲面的抛光。3.根据权利要求1或2所述的一种基于磁场耦合的双向协同振动抛光装置及方法,其特征在于:所述超声振动装置(1
‑
3)对磁场发生装置(1
‑
4)提供轴向高频振动,低频振动装置(1
‑
7)实现待加工工件(1
‑
5)的横向低频振动,高频振动与低频振动的协同振动,进而实现高效率、高质量的抛光。4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于磁场耦合的双向协同振动抛光装置及方法,其特征在于:所述永磁装置(2
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