專利名稱：超聲波磁粒復合研磨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機械加工領(lǐng)域，具體涉及通過超聲波磁粒復合研磨對 機械零件表面進行研磨拋光的方法及為實現(xiàn)該方法所發(fā)明的一種裝置。
技術(shù)背景隨著人們對美學效果的不斷追求，越來越多的制品釆用復雜的自由曲 面造型，且型面精度要求越來越高，但是由于高檔次高精度設備如高速銑 等成本高、投入大而難以大量普及，模具型面機加工結(jié)束后，留給最后手 工打光、拋光的工作量非常大，這導致了模具生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，型面精度得不到可靠保證；對于汽車零件如覆蓋件、車燈等自由曲面型面， 這方面的矛盾尤為突出。如何提高自由曲面加工精度，降低手工打光工作 量是國內(nèi)外模具行業(yè)期盼解決的問題。對模具自由曲面的自動研磨加工一直是國際上工業(yè)發(fā)達國家致力研究 的課題，美國、德國、法國、日本早在上世紀80年代就投入了大量人力、 物力和財力進行模具自由曲面自動化研磨系統(tǒng)的研究，并相繼開發(fā)出了模 具自動研磨專用機床。研磨工藝方法也從機械研磨發(fā)展到電化學研磨、激 光研磨、超聲波振動研磨、磁粒研磨等多種特種研磨，并從手工研磨向數(shù) 控研磨、機器人研磨發(fā)展。申請?zhí)枮?00410044076. 0的中國發(fā)明專利，涉及超聲波磁流變復合拋 光方法及裝置。該發(fā)明創(chuàng)造主要用于小型自由曲面光學元件的超精密加工， 該發(fā)明方案是利用通入循環(huán)流動的混有磨料的磁流變液，施加一定的磁場，
使磁流變液在工具頭部位成為有一定材料去除能力的柔性拋光工具，同時 施加超聲波振動來實現(xiàn)拋光去除作用。該方案具有設備緊湊、操作方便、 加工精度高等優(yōu)點。該方案主要適合小型光學元件加工技術(shù)領(lǐng)域，其目標粗糙度值可達RaO. 7nra，但該方法切削力較小，同時，磁流變液還具有易沉 積的缺點，該發(fā)明不適合大量應用于模具等自由表面精密加工領(lǐng)域。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡單高效、方便實用、可 用于工件自由表面研磨、拋光的超聲波磁粒復合研磨系統(tǒng)裝置，該裝置既 適用于模具制造業(yè)，也可用于其他機械制造業(yè)。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種超聲波磁粒 復合研磨系統(tǒng)裝置，它直接安裝在數(shù)控加工機床上，可對工件自由表面實 現(xiàn)精密研磨加工。其特征在于所述的系統(tǒng)裝置中具有可裝于數(shù)控加工機床 主軸端的將超聲波振動與磁粒研磨相復合的研磨頭組件，組件中包括超聲 磁粒復合研磨桿、超聲波換能器等；在隨主軸一起轉(zhuǎn)動的研磨頭組件外部 套裝著高壓集電環(huán)；超聲磁粒復合研磨桿外空套有固定在數(shù)控機床支架上 的電磁線圈；固定在數(shù)控機床支架上的高壓電刷緊壓在高壓集電環(huán)上；控 制系統(tǒng)由超聲波發(fā)生器、電磁線圈的勵磁電源以及相應的控制軟件組成， 超聲波信號與電磁線圈的控制電流通過電路導線組與研磨頭組件和電磁線 圈連接。由控制系統(tǒng)輸出的勵磁電流通過電路導線組讓電磁線圈勵磁使超 聲磁粒復合研磨桿工作端部吸引磁性磨料形成柔性的磨刷。超聲波信號由高壓電刷通過高壓集電環(huán)傳送到裝在研磨頭組件內(nèi)部的超聲波換能器，超 聲波換能器裝在超聲磁粒復合研磨桿的上端部，超聲波換能器將超聲波信
號轉(zhuǎn)換為振動能傳給超聲磁粒復合研磨桿促使磨粒翻滾自銳；利用數(shù)控加 工機床的數(shù)控加工代碼控制超聲磁粒復合研磨桿沿自由曲面的軌跡運動， 從而實現(xiàn)自由曲面的數(shù)字化高精度研磨。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于在磁粒研磨技術(shù)基礎(chǔ)上有 機地復合了超聲波振動技術(shù)，廣泛適用于自由曲面的研磨與拋光加工，加 工效率髙。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)易于維護，設備投入低，實用性強，非 常有利于該技術(shù)的大面積推廣。附困說明


圖1為本實用新型超聲波磁粒復合研磨裝置實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。超聲波磁粒復合研磨系統(tǒng)裝置中包含將超聲波振動與磁粒研磨技術(shù)相 復合的研磨頭組件，該組件包含超聲磁粒復合研磨桿(3),超聲波換能器(2)，高壓集電環(huán)(4);超聲波換能器(2)裝在超聲磁粒復合研磨桿(3) 的上端部；在隨主軸一起轉(zhuǎn)動的研磨頭組件外部套裝著高壓集電環(huán)(4); 超聲磁粒復合研磨桿外空套固定在固定支架(6)上的電磁線圈(7)，固定 在數(shù)控機床支架上的高壓電刷(5)緊壓在高壓集電環(huán)上；控制系統(tǒng)(12) 由超聲波發(fā)生器(14)、電磁線圈的勵磁電源(15)及相應的研磨控制軟件(13)等組成。其中研磨頭組件直接安裝在數(shù)控加工機床(1)的轉(zhuǎn)動主軸 上，由電磁線圈的勵磁電源(15)產(chǎn)生的受控電流，通過接口電路導線組(11)送至電磁線圈(7)。在磁場的作用下超聲磁粒復合研磨桿(3)被磁
化而吸住磁性磨粒(8)，在其頭部形成"柔性磨刷"。超聲波發(fā)生器(14) 產(chǎn)生的受控高壓超聲波信號通過電刷和集電環(huán)送至超聲波換能器，由超聲 波換能器轉(zhuǎn)換成超聲振動并通過超聲磁粒復合研磨桿(3)傳遞給磨粒，使 磨粒振動、翻滾自銳。工作原理和過程將需加工的工件固定在數(shù)控加工機床(1)的工作臺 上，用夾具(10)固定，在工件(9)需研磨的自由曲面上加入磁性磨粒(8)， 開啟研磨液，開啟控制系統(tǒng)及相應軟件，根據(jù)工件(9)的加工要求設置相 關(guān)參數(shù)，線圈通電，超聲磁粒復合研磨桿吸引磁性磨粒(8)形成柔性磁刷， 超聲發(fā)生器發(fā)出超聲振動波信號，經(jīng)換能器將超聲振動通過超聲磁粒復合 研磨桿(3)傳至磁性磨粒，促使磨粒振動、翻滾自銳；超聲磁粒復合研磨 桿隨機床主軸旋轉(zhuǎn)并按所編程序移動，帶動磁性磨粒(8)對工件(9)進 行超聲波磁粒復合研磨；由于磁性磨刷的柔性，磨刷可以隨加工曲面形狀 的變化而變形，非常有利于實現(xiàn)工件復雜自由表面的研磨，而超聲波振動 則促使磁粒翻轉(zhuǎn)運動激勵磨粒自銳，從而提高磨粒(8)利用率、提高研磨 效率，這里的研磨液使超聲振動產(chǎn)生超聲空化、聚爆等效應，更有利于工 件(9)曲面研磨效率和質(zhì)量的提高。這樣，在超聲波振動和磁粒的綜合作 用下，最終實現(xiàn)工件高效、高精度研磨的目的。所述超聲波振動的振動頻率》16kHz。作為優(yōu)選方式，所述超聲磁粒復合研磨桿的旋轉(zhuǎn)速度《10000轉(zhuǎn)/分。作為優(yōu)選方式，所述超聲磁拉復合研磨桿工作端部的磁感應強度》0. 6特斯拉。
權(quán)利要求1、一種超聲波磁粒復合研磨裝置，其特征在于所述的系統(tǒng)裝置中具有可直接裝于數(shù)控加工機床(1)主軸端的將超聲波振動與磁粒研磨相復合的研磨頭組件，組件中包括超聲磁粒復合研磨桿(3)、超聲波換能器(2)裝置；在隨主軸一起轉(zhuǎn)動的研磨頭組件外部套裝著高壓集電環(huán)(4)；超聲磁粒復合研磨桿外空套有固定在數(shù)控機床支架上的電磁線圈(7)；固定在數(shù)控機床支架上的高壓電刷(5)緊壓在高壓集電環(huán)上；控制系統(tǒng)(12)由超聲波發(fā)生器(14)、電磁線圈的勵磁電源(15)、控制器以及相應的控制軟件(13)組成，超聲波信號與電磁線圈的控制電流通過電路導線組(11)與研磨頭組件和電磁線圈連接；由控制系統(tǒng)輸出的勵磁電流通過電路導線組(11)讓電磁線圈勵磁使超聲磁粒復合研磨桿工作端部吸引磁性磨粒形成柔性的磨刷；超聲波信號由高壓電刷(5)通過高壓集電環(huán)(4)傳送到裝在研磨頭組件內(nèi)部的超聲波換能器(2)，超聲波換能器(2)裝在超聲磁粒復合研磨桿(3)的上端部，超聲波換能器將超聲波信號轉(zhuǎn)換為超聲振動通過超聲磁粒復合研磨桿(3)使磨粒振動、翻滾、自銳。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波磁粒復合研磨系統(tǒng)裝置，其特征在于 所述該裝置產(chǎn)生的超聲波振動頻率》16kHz。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波磁粒復合研磨系統(tǒng)裝置，其特征在于 所述超聲磁粒復合研磨桿的旋轉(zhuǎn)速度《10000轉(zhuǎn)/分。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波磁粒復合研磨系統(tǒng)裝置，其特征在于 所述超聲磁粒復合研磨桿工作端部的磁感應強度^0.6特斯拉。
專利摘要本實用新型涉及機械加工技術(shù)領(lǐng)域。提供了一種將超聲波振動與磁粒研磨有機結(jié)合的復合研磨方法與裝置。該技術(shù)方案為研磨頭組件直接與數(shù)控銑床主軸連接，在工件待加工區(qū)域加入適量磁性磨粒，利用電磁線圈使超聲磁粒復合研磨桿勵磁吸引磨料形成柔性磨刷，同時超聲波振動經(jīng)超聲磁粒復合研磨桿傳至磨粒，隨著磨刷與工件的相對運動，工件表面得到超聲波、磁粒復合高效研磨。本實用新型裝置中，研磨頭組件由超聲磁粒復合研磨桿(3)、超聲波換能器(2)、高壓集電環(huán)(4)等組成，外部空套固定在數(shù)控機床支架上的電磁線圈(7)。該方法可以實現(xiàn)工件自由曲面的高效研磨，特別適合于模具型腔研磨加工。該裝置可方便與數(shù)控機床主軸連接，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護，設備投入低。
文檔編號B24B35/00GK201026579SQ200620105570
公開日2008年2月27日 申請日期2006年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日
發(fā)明者蘆亞萍 申請人:寧波工程學院