專利名稱：自由曲面研磨裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及研磨裝置，具體地說是一種利用磁場輔助進行加工的自由曲面研
磨裝置。
背景技術：
現有磁力研磨技術是將磁性研磨粒子和研磨液加入到磁極與工件之間的磁場中，磁性研磨粒子被磁化，由于磁力的作用，磁性研磨粒子像刷子一樣壓附在工件表面。隨著磁極與工件之間的相對運動，磁性研磨粒子對工件摩擦、擠壓，滿足拋光、去毛刺要求。研磨時，磁性研磨粒子與工件接觸端發生攪拌翻滾，由此引起磨料粒徑會減小、鋒利度降低，甚至有部分工件表面脫落的殘留物也混合到研磨粒子中，使磨料與工件的相對運動變弱、磨料數目逐步減少、切削刃鋒利度下降。單獨依靠磨料的翻轉自銳的自適應性，對于大面積加工已經不能滿足要求，這就要求磁性研磨粒子應能夠持續更新。傳統作法是將研磨液與磁性磨料的混合物在加工過程中由磁極外部補充，這種作法的弊端是，在高速轉動磁極的離心力作用下，大部分混合物被甩出，最終僅有少量研磨液和磁性磨料被更新，而這也會直接影響到加工質量和加工效率，從而使得自動化大面積加工難以實現。于2008年10月29日公開的，公開號為CN101293335A的中國實用新型專利申請，實用新型了使用時通過通用刀柄直接安裝在機床上的“磁力研磨裝置”，隨著工作主軸高速旋轉，研磨頭被永久性磁石磁化后可吸附混合磁性磨料，形成磁力刷，對工件進行加工。在加工過程中，當磨料損耗或者研磨液流失時，可在不中斷加工程序的條件下，通過外界的壓力泵經由該磁力研磨裝置中間的管孔向加工區域中的磁力刷繼續提供所需的磨料和研磨液；由此節省更換時間，達到提高加工質量和加工效率的目的。但是該實用新型需要通過刀柄安裝于機床，靠機床主軸才能驅動磁極的旋轉 ，自身并沒有動力源，導致其通用性受到一定局限。

實用新型內容針對現有研磨裝置的不足，本實用新型的目的在于提供一種自由曲面研磨裝置。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:本實用新型包括主架、電機、傳動機構、主軸、磁極套、磁極及隔磁套，其中主軸轉動安裝在主架上，主軸通過傳動機構與安裝在主架上的電機相連接；所述主軸的上端設有旋轉接頭，下端由主架穿出、連接有磁極套，所述磁極套內設有磁極，該磁極內安裝有隔磁套；所述旋轉接頭通過輸送管道接至外置的壓力泵，所述主軸及隔磁套均開有相互連通、供磨料及研磨液通過的中孔。其中:所述磁極的下端由磁極套穿出，該磁極的下端開有將磁場梯度化的十字形槽，磁極的中間沿軸向開有通孔，所述隔磁套位于該通孔內，隔磁套的下端位于所述十字形槽的上方；在主架上安裝有定位套，所述主軸通過軸承轉動安裝在定位套內；所述傳動機構包括主動錐齒輪及從動錐齒輪，其中主動錐齒輪與所述主軸鍵連接，從動錐齒輪直接或通過傳動軟軸與電機連接、并與主動錐齒輪相嚙合；所述主架的上端安裝有法蘭，主架通過該法蘭與多自由度機器人相連，或所述法蘭為通用刀柄，整個自由曲面研磨裝置通過該法蘭安裝在機床上；所述主架的一側為可拆卸的支撐側板。本實用新型的優點與積極效果為:1.本實用新型具有加工效率高、結構簡單、制造成本低和安裝方便等優點，在整個加工過程中無需中斷加工程序即可完成磨料的更替，實現了連續加工，有利于提高研磨質量和研磨效率。2.本實用新型具有獨立的驅動電機，與多種加工設備或裝置連接方便，通用性好且無需其他外置動力。3.本實用新型的磁極下端開有十字形槽，以將磁場梯度化，同時也優化了磁場分布，有利于提高自由曲面研磨效率。4.本實用新型的磨料及研磨液最終送至磁極10的十字形槽處，磁極由強磁性材料加工制成，磁極上的磨料強制更新，磁極的磁場強度比傳統方法中使用導磁金屬作磁極的方式有很大提高。5.本實用新型與數控機床或多自由度機器人配合使用具有較高的加工精度，可以廣泛應用于大面積、復雜自由曲面表面的研磨加工。

圖1為本實用新型的整體結構示意圖；圖2為本實用新型的內部結構剖視圖；圖3為圖2的A向局部視圖；其中:I為法蘭,2為旋轉接頭,3為輸送管道,4為電機,5為主動錐齒輪,6為從動錐齒輪，7為主架,8為第一連接螺栓,9為磁極套，10為磁極,11為隔磁套，12為第二連接螺栓，13為定位套，14為第三連接螺栓，15為支撐側板，16為主軸，17為法蘭定位螺栓。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述。如圖1 3所示，本實用新型包括法蘭1、旋轉接頭2、電機4、傳動機構、主架7、磁極套9、磁極10、隔磁套11、定位套13及主軸16，其中傳動機構包括主動錐齒輪5及從動錐齒輪6。定位套13通過第一連接螺栓8固定在主架7的底面，主軸16通過軸承轉動安裝在定位套13內，主軸16沿軸向開有中孔，主軸16的上端位于主架7內、與旋轉接頭2螺紋連接，輸送管道3的一端插入主架7內、與旋轉接頭2螺紋連接，輸送管道3的另一端接至外置的壓力泵，主軸16的下端由主架7穿出，通過第二連接螺栓12與磁極套9固接；本實施例的旋轉接頭2和輸送管道3采用非導磁的聚乙烯材料制成，主軸可采用鋁、不銹鋼等非導磁性材料制成，為了避免影響磁極的磁力分布，主軸16和定位套13均由金屬招加工而成。磁極套9為中空結構，其內裝有磁極10，磁極10的下端由磁極套9穿出，該磁極10的下端開有十字形槽(本實施例的槽寬度為4mm),可以將磁場梯度化，同時也優化了磁場分布,有利于提高自由曲面研磨效率。磁極10的中間沿軸向開有通孔(本實施例的孔徑為9mm)，隔磁套11位于該通孔內，壁厚可為2.5，隔磁套11的上端與主軸16的中孔采用過盈配合連接，下端位于所述十字形槽的上方；該隔磁套11沿軸向也開有中孔，供磨料及研磨液通過。磁極10由強磁性材料(本實施例為釹鐵硼)加工制成，磁場強度比傳統方法中使用導磁金屬作磁極的方式有很大提高；磁極套9和隔磁套11采用鋁、銅等非導磁性金屬材料加工而成。主動錐齒輪5與主軸16鍵連接，從動錐齒輪6直接或通過傳動軟軸與電機4連接、并與主動錐齒輪5相嚙合。電機4直接(或通過傳動軟軸的末端)安裝于主架7上，電機4直接(或通過傳動軟軸)驅動主軸16旋轉,無需其他外接動力；本實施例的電機4為伺服電機(最大轉速3000r/min)，與伺服驅動器和計算機上安裝的運動控制卡(現有技術)連接，其轉速由計算機通過運動控制卡決定，結合自由曲面形狀特點，利用控制電腦規劃伺服電機的轉速，來保證自由曲面各個部位加工后的均勻性。主架7的一側為可拆卸的支撐側板15，便于主架7內各部件的安裝維護，該支撐側板15通過第三連接螺栓14與主架7固接。主架7和支撐側板15的材質均為金屬鋁，既不導磁，又可以減少整個裝置的重量。主架7的上端通過法蘭定位螺栓17固接有法蘭1，主架7可通過該法蘭I安裝在多自由度機器人的末端，依靠多自由度機器人的牽引，通過主架7以及磁極10帶動磁性研磨粒子到達需加工自由曲面的任意位置，從而實現對自由曲面的研磨加工。另外，法蘭I還可設計成通用刀柄，便于將整個自由曲面研磨裝置安裝在機床上，利用數控機床帶動主架7和磁極10，也可以實現對自由曲面的研磨加工。本實用新型的工作原理為:以將本實用新型安裝在6自由度機器人上為例，法蘭I安裝在6自由度機器人的末端，通過計算機編程可以控制機器人的軌跡，可以牽引磁極10到達自由曲面的任意位置，實現對自由曲面的研磨加工。電機4驅動主動錐齒輪5，主動錐齒輪5與從動錐齒輪4嚙合(傳動比為1)，通過鍵驅動中空的主軸16旋轉。外置的壓力泵將磨料和研磨液混合物輸送到輸送管道3，經旋轉接頭2，送至主軸16的中孔。磨料和研磨液的混合物經主軸16中孔進入隔磁套11，最終送至磁極10的十字形槽處，使磁極上的磨料強制更新，即在整個加工過程中以及加工較大自由曲面時，也無需中斷加工程序即可完成磨料的更替，實現了連續加工，有利于提高研磨質量和研磨效率。
權利要求1.一種自由曲面研磨裝置，其特征在于:包括主架(7)、電機(4)、傳動機構、主軸(16)、磁極套(9)、磁極(10)及隔磁套(11)，其中主軸(16)轉動安裝在主架(7)上，主軸(16)通過傳動機構與安裝在主架(7)上的電機(4)相連接；所述主軸(16)的上端設有旋轉接頭(2)，下端由主架(7)穿出、連接有磁極套(9)，所述磁極套(9)內設有磁極(10)，該磁極(10)內安裝有隔磁套(11);所述旋轉接頭(2)通過輸送管道(3)接至外置的壓力泵，所述主軸(16)及隔磁套(11)均開有相互連通、供磨料及研磨液通過的中孔。
2.按權利要求1所述的自由曲面研磨裝置，其特征在于:所述磁極(10)的下端由磁極套(9)穿出，該磁極(10)的下端開有將磁場梯度化的十字形槽，磁極(10)的中間沿軸向開有通孔，所述隔磁套(11)位于該通孔內，隔磁套(11)的下端位于所述十字形槽的上方。
3.按權利要求1或2所述的自由曲面研磨裝置，其特征在于:在主架(7)上安裝有定位套(13 )，所述主軸(16 )通過軸承轉動安裝在定位套(13 )內。
4.按權利要求1或2所述的自由曲面研磨裝置，其特征在于:所述傳動機構包括主動錐齒輪(5)及從動錐齒輪(6)，其中主動錐齒輪(5)與所述主軸(16)鍵連接，從動錐齒輪(6)直接或通過傳動軟軸與電機(4)連接、并與主動錐齒輪(5)相嚙合。
5.按權利要求1或2所述的自由曲面研磨裝置，其特征在于:所述主架(7)的上端安裝有法蘭(I )，主架(7 )通過該法蘭(I)與多自由度機器人相連。
6.按權利要求1或2所述的自由曲面研磨裝置，其特征在于:所述主架(7)的上端安裝有法蘭(I )，該法蘭(I)為通用刀柄，整個自由曲面研磨裝置通過該法蘭(I)安裝在機床上。
7.按權利要求1或2所述的自由曲面研磨裝置，其特征在于:所述主架(7)的一側為可拆卸的支撐側板(15)。
專利摘要本實用新型涉及研磨裝置，具體地說是一種利用磁場輔助進行加工的自由曲面研磨裝置，包括主架、電機、傳動機構、主軸、磁極套、磁極及隔磁套，其中主軸轉動安裝在主架上，主軸通過傳動機構與安裝在主架上的電機相連接；主軸的上端設有旋轉接頭，下端由主架穿出、連接有磁極套，磁極套內設有磁極，該磁極內安裝有隔磁套；旋轉接頭通過輸送管道接至外置的壓力泵，主軸及隔磁套均開有相互連通、供磨料及研磨液通過的中孔。本實用新型使用強磁性材料直接制作磁極，并通過開槽等方式對磁場進行優化；具有獨立的驅動電機，與多種加工設備或裝置連接方便，通用性好且無需其他外置動力驅動，可以廣泛應用于大面積、復雜自由曲面表面的研磨加工。
文檔編號B24B1/00GK202943490SQ201220591818
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者趙吉賓, 劉偉軍, 陳燕, 焦安源, 楊林 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所, 遼寧科技大學