[發明專利]超聲波磁粒復合研磨方法及其裝置

無效

• 申請號: 200610052410.6
• 申請日: 2006-07-10
• 公開（公告）號: CN101104244A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 蘆亞萍
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: B24B1/04
• 分類號: B24B1/04;B24B35/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及機械加工領域，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該方法所發明的一種裝置。

背景技術

隨著人們對美學效果的不斷追求，越來越多的制品采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，零件型面機加工結束后，留給最后手工研磨拋光的工作量非常大，這導致了制品生產周期長，生產效率低，型面精度更得不到可靠保證；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外機械行業尤其是模具行業期盼解決的問題。

對模具自由曲面的自動研磨加工一直是國際上工業發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的研究，并相繼開發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，并從手工研磨向數控研磨、機器人研磨發展。

申請號為200410044076.0的中國發明專利，涉及超聲波磁流變復合拋光方法及裝置。該發明創造主要用于小型自由曲面光學元件的超精密加工，該發明方案是利用通入循環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、加工精度高等優點。但該方案與本專利所適合的加工領域不同，磁流變液適合超精密加工和光學加工技術領域，其目標粗糙度值可達Ra0.7nm，切削力極小，而模具型面及大多數機械零件經數控設備加工后的粗糙度值一般為Ra1.6μm左右，目標粗糙度Ra0.1μm左右，同時，磁流變液還具有易沉積的缺點，顯然專利號為200410044076.0的發明不適合大量應用于模具及大多數機械加工領域。

磁粒研磨就是磁性磨料在磁場作用下被吸附在磁極上形成具有一定剛度的“柔性磨料刷”，通過磨料刷與工件的相對運動實現對工件表面研磨加工的一種新型加工方法。由于磁性磨刷可以隨被加工表面形狀的變化而變化，因而特別適合復雜曲面的數控研磨加工；但目前由于研磨過程中，磨粒翻轉自銳作用不明顯等原因導致實際研磨效率偏低，嚴重影響了該技術的應用推廣。

本發明所要解決的問題就是克服實際磁粒研磨過程中研磨效率偏低的問題。

發明內容

本發明所解決的第一個技術問題是提供一種簡單高效、方便實用、可用于各種工件自由表面研磨、拋光的超聲波振動磁粒復合研磨方法。

本發明所解決的第二個技術問題是提供一種簡單高效、方便實用、可用于各種工件自由表面研磨、拋光的超聲波振動磁粒復合研磨裝置。

本發明所解決的第一個技術問題的技術方案，其工作原理和過程如下所述：1、將超聲波磁粒復合研磨頭組件直接與數控加工機床轉動主軸連接。研磨頭組件中包括復合研磨桿、超聲波換能器裝置等零件，復合研磨桿外空套固定在固定支架上的電磁線圈；2、將工件固定在數控加工機床的工作臺面上，在工件加工區域中加入適量磁性磨料，開啟研磨液；3、啟動電磁線圈供電電源，通過電磁線圈使復合研磨桿工作端部勵磁吸引磁性磨料形成柔性的磨刷。根據工件加工的實際需要，研磨系統的控制軟件通過控制勵磁電流，從而控制復合研磨桿端部的磁場強弱，進而控制柔性磨刷的剛度；4、啟動超聲波發生器發出超聲波信號，經超聲波換能器將超聲波振動傳至研磨桿、磨刷，促使加工區域中的磁性磨料翻轉自銳，提高磁性磨料的使用效率和研磨效率；同時超聲波振動在研磨液中的空化、聚爆等效應又使曲面的研磨質量和效率得到進一步提高。5、利用數控加工機床的數控加工代碼控制研磨桿沿自由曲面的運動軌跡，實現自由曲面的數字化高精度研磨。在整個研磨過程中，超聲波振動磁粒復合研磨自由曲面，集成了超聲波振動研磨和磁力研磨的相關特性。

所述超聲波振動的振動頻率≥16kHz，作為優選方式振動頻率16kHz到40kHz之間。

作為優選方式，所述研磨桿頭組件的旋轉速度≤10000轉/分。

作為優選方式，所述研磨桿頭端部的磁感應強度≥0.6特斯拉。