[發明專利]一種磁場輔助拋光加工設備及其拋光方法

有效

• 申請號: 201310495066.8
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103537955A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 韓光超;孫明;趙甲
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 江釗芳

技術領域

本發明涉及電磁場發生技術，磁力研磨技術，混合磁性磨粒制備技術和三體磨粒磨削技術，具體地說涉及一種磁場輔助拋光加工設備及其拋光方法，本發明適用于難加工材料復雜形狀工件的外表面加工。

背景技術

難加工材料零件復雜形狀表面的高效拋光加工是目前機械加工工藝重點研究的關鍵問題之一。對于難加工材料零件復雜形狀表面的拋光加工，由于軟質拋光工具不僅可以降低微小的位置誤差形成的加工工具和工件間的力沖擊，還可提高拋光工具對復雜形貌的加工適應能力，因此采用基于軟質工具的游離磨粒拋光加工比較適合。但游離磨粒拋光與固著磨粒拋光相比磨削效率較低，同時難加工材料本身的磨削加工性能較差，因此提高游離磨粒拋光的磨削效率成為科技工作者孜孜不倦追求解決的難題之一。將傳統加工技術和多學科不同加工方法相結合的復合加工技術已成為解決難加工材料工件加工難題的重要途徑，而利用場效應特別是磁場輔助拋光是目前游離磨粒加工的一個發展方向。在磁場輔助游離磨粒加工工藝中，常見的主要有磁流變拋光和磁力光整加工工藝。磁流變拋光利用磁場改變磁流變液的粘度來實現光學元件表面的精密、超精密加工；而磁力光整加工利用磁場對強磁性介質的磁作用力來形成磁力刷對零件的內外表面進行微壓力切削加工，對復雜表面的適應性較好，但磨削效率較低。因此急需開發能對難加工材料零件復雜表面進行高效率拋光加工的磁場輔助游離磨粒拋光加工方法。

要提高磁場輔助游離磨粒拋光加工的磨削效率，關鍵是要使盡可能多的磨粒都參加到拋光加工過程中，并使磨粒能在磨削過程中對被拋光表面形成犁溝，從而形成有效磨削。單純采用軟質工具驅動游離磨粒拋光時，由于游離磨粒處于工具和工件間的第三體自由狀態，雖然受到軟質拋光工具施加的磨削壓力，但由于軟質拋光工具多由各種纖維材料編織纏繞而成，其工作表面凸凹不平，使得只有被鑲嵌在軟質拋光工具中的游離磨粒才容易在拋光工具的帶動下對被加工表面形成磨削加工，因此參與有效磨削的磨粒數量較少，從而影響了游離磨粒的磨削效率。單純依靠磁場來驅動磁性磨粒進行拋光加工，由磁場力吸附磁性磨粒形成的磁力刷較柔軟，所產生的磨削壓力較小，也直接影響磁性磨粒的磨削效率。

發明內容

本發明的目的是針對現有難加工材料零件復雜形狀表面游離磨粒拋光加工工藝的不足，而提供一種磁場輔助拋光加工設備及其拋光方法。磁場輔助拋光加工設備采用數控主軸來固定軟質拋光工具實現各種復雜的拋光加工軌跡；并環繞軟質拋光工具設置可隨軟質拋光工具移動的小型電磁體來產生移動電磁場；加工方法是采用混合磁性游離磨粒作為磨削介質，利用軟質拋光工具對復雜形貌的適應能力來驅動混合磁性游離磨粒實現對復雜形貌表面的拋光加工；同時利用環繞軟質拋光工具設置的小型電磁體產生移動磁場力實現對混合磁性游離磨粒的輔助驅動，通過電磁場和軟質拋光工具的復合作用來實現難加工材料零件復雜形貌表面的高效率拋光加工。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案是：提供一種磁場輔助拋光加工設備，包括在數控機床的數控主軸上增設小型電磁體，同時配套直流電源，所述的小型電磁體由支撐體和銅導線線圈組成，小型電磁體通過螺栓與數控機床上的數控主軸連接，并環繞軟質拋光工具設置，小型電磁體隨軟質拋光工具一起運動形成移動電磁場；所述的直流電源與小型電磁體連接，為小型電磁體中的線圈提供低壓直流電，在小型電磁體中心區域產生輔助電磁場；所述的軟質拋光工具通過夾頭固定在數控主軸上從而實現各種復雜的加工軌跡。

本發明所述的支撐體由具有絕緣作用的環氧樹脂板制備而成。

所述的直流電源為低紋波直流電源，直流電電壓范圍為1～15V，電流范圍為10～100A。

所述的線圈由橫截面為矩形的銅導線繞制而成。

本發明還提供一種應用上述的磁場輔助拋光加工設備的拋光的方法，按如下步驟操作：

步驟(1)、將被拋光工件固定在數控機床工作臺上，在被拋光工件表面涂覆混合磁性磨粒；

步驟(2)、安裝軟質拋光工具，將軟質拋光工具通過夾頭夾持固定在數控主軸上；

步驟(3)、在數控機床的軟件中輸入被拋光工件的拋光運動軌跡和拋光工藝參數；拋光工藝參數包括軟質拋光工具與被拋光工件的初始相對位置及其所產生的拋光初始壓力；