一種金相試樣拋光機的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種金相試樣拋光機，包括機架、安裝在機架上的拋光單元、試樣夾持單元和試樣升降單元以及控制單元，由試樣升降單元帶動試樣夾持單元上下移動并調整試樣在垂直方向的位置，由試樣夾持單元調整試樣在水平方向的角度位置，由試樣升降單元和試樣夾持單元配合進行拋光輪的更換，控制單元包括計算機和數據采集卡，所述數據采集卡采集拋光機的數據信息并經轉換后傳遞至計算機，所述計算機根據所述數據采集卡采集的數據信息控制金相試樣拋光機的全拋光過程。本發明能夠實現拋光過程的全自動化、實現拋光過程的由粗到細、節省人力物力并提高拋光質量。
【專利說明】
一種金相試樣拋光機
技術領域
[0001 ]本發明屬于金屬表面微加工的技術領域，更具體地講，涉及一種能夠實現自動控制的金相試樣拋光機。
【背景技術】
[0002]金屬材質試樣表面粗糙度對試樣的性能等有重要的影響。而金屬材質試樣在經刀具、激光等加工后會形成毛刺、金屬堆積的現象，增加金屬試樣表面的粗糙度，影響其使用性能。
[0003]機械拋光作為一種重要的拋光方法，在目前的金相試樣拋光領域仍是不可或缺的。而對于市場上現有的金相試樣拋光機，一般都要人手工進行操作，人的作業量比較大，人為因素對拋光質量的影響很大;另外拋光機上一般只有一個一種大小金相拋光顆粒的拋光輪，要實現由粗到細的金相拋光，必須停止拋光機運行，更換拋光輪，因此是非常麻煩、且浪費時間。
[0004]因此，有必要對現有金相試樣拋光機進行改進，以減少人的作業量、節省時間并提高拋光的質量。

【發明內容】

[0005]為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種能夠實現拋光過程的全自動化、實現拋光過程的由粗到細，節省人力物力并提高拋光質量的金相試樣拋光機。
[0006]本發明提供了一種金相試樣拋光機，所述金相試樣拋光機包括機架、安裝在所述機架上的拋光單元、試樣夾持單元和試樣升降單元以及控制單元，其中，
[0007 ]所述拋光單元包括第一電機、旋轉桿和若干塊拋光輪，所述第一電機安裝在機架上，所述旋轉桿通過底端豎直地安裝在所述第一電機上并能夠在第一電機的帶動下旋轉，所述若干塊拋光輪間隔地安裝在旋轉桿上并且能夠隨著旋轉桿一起旋轉；
[0008]所述試樣夾持單元包括固定架、第二電機、懸臂桿、試樣夾具、壓力傳感器和扭矩傳感器，所述第二電機安裝在所述固定架上，所述懸臂桿與第二電機的旋轉軸固定連接并能夠在第二電機的帶動下旋轉預定的角度，所述試樣夾具安裝在懸臂桿的末端并且所述懸臂桿的長度能夠使夾持的試樣位于所述若干塊拋光輪中任意一塊拋光輪的正上方，所述壓力傳感器安裝在試樣夾具上并用于測量試樣與拋光輪之間的接觸壓力，所述扭矩傳感器安裝在固定架上并用于測量試樣與拋光盤之間的摩擦扭矩；
[0009]所述試樣升降單元包括第三電機、絲桿和滑塊，所述第三電機安裝在機架上，所述絲桿的底端與所述第三電機連接且絲桿的頂端與機架連接，所述絲桿能夠在第三電機的帶動下旋轉，所述試樣夾持單元的固定架安裝在所述滑塊上并且所述滑塊套裝在絲桿上，所述滑塊能夠隨著絲桿的轉動上下移動，；
[0010]所述控制單元包括計算機和數據采集卡，所述數據采集卡采集所述第一電機、第二電機、第三電機的數據信息并經轉換后傳遞至計算機，所述計算機根據所述數據采集卡采集的數據信息控制金相試樣拋光機的全拋光過程。
[0011]根據本發明的金相試樣拋光機的一個實施例，所述拋光單元還包括平衡桿，所述旋轉桿的頂端通過平衡桿與機架連接。
[0012]根據本發明的金相試樣拋光機的一個實施例，所述試樣升降單元還包括設置在機架上的上端防碰撞子單元和下端防碰撞子單元，所述滑塊在運動至上極限位置時能夠觸碰到所述上端防碰撞子單元且在運動至下極限位置時能夠觸碰到所述下端防碰撞子單元。
[0013]根據本發明的金相試樣拋光機的一個實施例，所述數據采集卡還采集所述壓力傳感器、扭矩傳感器、上端防碰撞子單元和下端防碰撞子單元的數據信息并經轉換后傳遞至計算機。
[0014]根據本發明的金相試樣拋光機的一個實施例，所述上端防碰撞子單元和下端防碰撞子單元與金相試樣拋光機的電源控制開關電連接。
[0015]根據本發明的金相試樣拋光機的一個實施例，所述若干塊拋光輪的表面具有不同大小的金相拋光顆粒以實現從粗拋光到細拋光的全拋光過程。
[0016]根據本發明的金相試樣拋光機的一個實施例，所述懸臂桿的旋轉角度為O?90°，所述第一電機。第二電機和第三電機為變頻可調速電機。
[0017]根據本發明的金相試樣拋光機的一個實施例，由試樣升降單元帶動試樣夾持單元上下移動并調整試樣在垂直方向的位置，由試樣夾持單元調整試樣在水平方向的角度位置，由試樣升降單元和試樣夾持單元配合進行拋光輪的更換。
[0018]根據本發明的金相試樣拋光機的一個實施例，所述計算機根據扭矩傳感器測量的摩擦扭矩計算得到的摩擦系數判斷是否需要更換拋光輪或者判斷是否需要終止拋光。
[0019]根據本發明的金相試樣拋光機的一個實施例，所述計算機根據壓力傳感器測量得到的接觸壓力判斷試樣與拋光輪接觸時試樣所處的上下位置。
[0020]本發明針對現有金相試樣拋光機存在的不足并對其進行合理的改進，設計出一種能夠實現拋光過程的全自動化、實現拋光過程的由粗到細、節省人力物力并提高拋光質量的金相試樣拋光機;此外，還可通過預先寫好的程序經計算機控制整個拋光過程的自動進行，提高試樣的拋光質量。
【附圖說明】
[0021 ]圖1示出了根據本發明示例性實施例的金相試樣拋光機的主視結構示意圖。
[0022]圖2示出了根據本發明示例性實施例的金相試樣拋光機的俯視結構示意圖。
[0023]附圖標記說明:
[0024]1-數據采集卡、2-計算機、3-機架、4-平衡桿、5-拋光輪、6-試樣夾具、7-壓力傳感器、8-第二電機、9-上端防碰撞子單元、10-絲桿、11-第三電機、12-下端防碰撞子單元、13-緊固螺釘、14-懸臂桿、15-扭矩傳感器、16-第一電機、17-固定架、18-滑塊、19-旋轉桿。
【具體實施方式】
[0025]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0026]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其它等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0027]下面將對本發明的金相試樣拋光機的結構和原理進行詳細的說明。
[0028]圖1示出了根據本發明示例性實施例的金相試樣拋光機的主視結構示意圖，圖2示出了根據本發明示例性實施例的金相試樣拋光機的俯視結構示意圖。
[0029]如圖1和圖2所示，根據本發明的示例性實施例，所述金相試樣拋光機包括機架3、安裝在機架3上的拋光單元、試樣夾持單元和試樣升降單元以及控制單元。具體地，機架3為整個金相試樣拋光機的基礎承力組件并用于安裝各功能結構單元，優選地采用金屬材料制成;拋光單元用于對試樣進行拋光，尤其是能夠進行由粗到細的全拋光;試樣夾持單元用于夾持試樣并實現試樣在水平方向上的角度位置調整;試樣升降單元用于實現試樣在垂直方向上的位置調整。
[0030]根據本發明，拋光單元可以包括第一電機16、旋轉桿19和若干塊拋光輪5。其中，第一電機16安裝在機架3上，旋轉桿19通過其底端豎直地安裝在第一電機16上并能夠在第一電16機的帶動下旋轉，若干塊拋光輪5間隔地安裝在旋轉桿19上并且能夠隨著旋轉桿19 一起旋轉。也即，旋轉桿19與旋轉桿19上的若干塊拋光輪5均能夠在第一電機16的帶動下旋轉，從而實現對試樣的拋光處理。優選地，若干塊拋光輪5的表面具有不同大小的金相拋光顆粒，從而能夠實現從粗拋光到細拋光的全拋光過程，例如圖1中示出了從低到高排列的5個拋光輪5，其中，最低處的拋光輪表面的金相拋光顆粒最大，最高處的拋光輪表面的金相拋光顆粒最小，而中間三個拋光輪表面的金相拋光顆粒由大變小。
[0031 ]更優選地，拋光單元還可以包括平衡桿4，旋轉桿19的頂端通過平衡桿4與機架3連接。平衡桿4主要起到穩定旋轉桿19和拋光輪5的作用，從而使整個拋光過程更加平穩。其中，第一電機16優選地為變頻可調速電機，從而能夠帶動拋光輪5作變速旋轉運動，滿足不同的拋光需求。
[0032]根據本發明，試樣夾持單元可以包括固定架17、第二電機8、懸臂桿14、試樣夾具6、壓力傳感器7和扭矩傳感器15。其中，第二電機8安裝在固定架17上，懸臂桿14與第二電機8的旋轉軸固定連接并能夠在第二電機8的帶動下旋轉預定的角度，試樣夾具6安裝在懸臂桿14的末端并且懸臂桿14的長度能夠使夾持的試樣(未示出)位于若干塊拋光輪5中任意一塊拋光輪5的正上方。具體地，懸臂桿14通過緊固螺釘13與第二電機8的旋轉軸形成固定連接，由此，安裝有試樣夾具6的懸臂桿14能夠在第二電機8的帶動下旋轉預定的角度，實現夾持在試樣夾具6中的試樣在水平方向上的角度位置調整，繼而能夠進行不同拋光輪的更換。
[0033]壓力傳感器7安裝在試樣夾具6上并用于測量試樣與拋光輪5之間的接觸壓力，扭矩傳感器15安裝在固定架17上并用于測量試樣與拋光盤5之間的摩擦扭矩，從而能夠利用壓力傳感器7和扭矩傳感器15的數據信息調整拋光過程。此外，本發明還可以根據需要選擇不同長度的懸臂桿14。
[0034]此外，如圖2所示，懸臂桿14的旋轉角度為O?90°。即，當懸臂桿14處于位置I時，懸臂桿14的角度為0°，其可以順時針旋轉90°至位置Π，進而使試樣遠離或靠近拋光輪并進行拋光輪的更換。優選地，第二電機也為變頻可調速電機，但需控制第二電機的轉動過程為速度較慢的勻速轉動。
[0035]根據本發明，試樣升降單元可以包括第三電機11、絲桿10和滑塊18。其中，第三電機11安裝在機架3上，絲桿10的底端與第三電機11連接且絲桿10的頂端與機架3連接，絲桿10能夠在第三電機11的帶動下旋轉，試樣夾持單元的固定架17安裝在滑塊18上并且滑塊18套裝在絲桿10上，滑塊18能夠隨著絲桿10的轉動上下移動。具體地，絲桿10在第三電機11的帶動下旋轉，其上的滑塊18和試樣夾持單元隨著絲桿10的轉動而上下移動，進而實現試樣在垂直方向上位置的調整。其中，第三電機11優選為變頻可調速電機，以滿足試樣夾持單元對上下運動速度的要求，例如，當試樣距離拋光輪較遠時，移動速度可以較快；當試樣距離拋光輪較近時，移動速度應較慢。
[0036]更優選地，試樣升降單元還可以包括設置在機架3上的上端防碰撞子單元9和下端防碰撞子單元12，并且二者的位置應該滿足:當滑塊在運動至上極限位置時能夠觸碰到上端防碰撞子單元9且在運動至下極限位置時能夠觸碰到下端防碰撞子單元12。上端防碰撞子單元9和下端防碰撞子單元12可以防止由第三電機11和絲桿10帶動的滑塊18和試樣夾持單元與機架的上下兩端發生碰撞而損壞機器。進一步優選地，上端防碰撞子單元9和下端防碰撞子單元12與金相試樣拋光機的電源控制開關電連接，當拋光機出現故障而使試樣夾持單元碰到上端防碰撞子單元9或下端防碰撞子單元12時，電源控制開關會切斷電源并使機器停止工作，避免對拋光機進一步破壞。
[0037]根據本發明，控制單元包括計算機2和數據采集卡I，數據采集卡I與第一電機16、第二電機8、第三電機11、壓力傳感器7和扭矩傳感器15電連接并且能夠采集第一電機16、第二電機8、第三電機11、壓力傳感器7和扭矩傳感器15的數據信息并經轉換后傳遞至計算機2，計算機2根據數據采集卡I采集的數據信息控制金相試樣拋光機的全拋光過程。當金相試樣拋光機還包括上端防碰撞子單元和下端防碰撞子單元等組件時，數據采集卡I還需上端防碰撞子單元9和下端防碰撞子單元12的數據信息并經轉換后傳遞至計算機，進而進行更為精準的動作控制。
[0038]其中，計算機2能夠實時顯示壓力傳感器7測量得到的試樣與拋光輪5之間的接觸壓力、扭矩傳感器15測量得到的試樣與拋光輪5之間的摩擦扭矩、第二電機8、第三電機11和第一電機16的轉速，并根據預先存儲在計算機內的程序控制整個拋光過程的開始、終止及各種相應動作。
[0039]也即，使用本發明的金相試樣拋光機時，可以通過計算中2中預先寫好的拋光控制程序來控制整個拋光過程的自動進行，并通過數據采集卡I采集的數據信息進行實時的反饋，計算機2基于實時反饋的信息進行拋光動作的調整。具體地，由第一電機16帶動旋轉桿19和拋光輪5旋轉;第三電機11帶動絲桿10旋轉，繼而帶動滑塊18和試樣夾持單元上下移動至合適位置并進行拋光;之后第二電機8帶動懸臂桿14、試樣夾具6和試樣轉動并遠離或靠近拋光輪，方便進行拋光輪的更換。也即，由試樣升降單元帶動試樣夾持單元上下移動并調整試樣在垂直方向的位置，由試樣夾持單元調整試樣在水平方向的角度位置，由試樣升降單元和試樣夾持單元配合進行拋光輪的更換。
[0040]而對于拋光輪的更換時機和停止拋光的時機，可以人為檢查拋光效果并決定是否更換拋光輪或是否停止拋光，也可以利用計算機2根據扭矩傳感器15測量的摩擦扭矩計算得到的摩擦系數判斷是否需要更換拋光輪或者判斷是否停止拋光。并且，也可以根據壓力傳感器7測量得到的接觸壓力判斷試樣與拋光輪接觸時試樣所處的上下位置。
[0041 ]下面對使用本發明的金相試樣拋光機的具體過程作進一步說明。
[0042]I)根據試樣表面粗糙度的要求編寫好相應的拋光程序，將拋光程序存儲在計算機2內；
[0043]2)選擇好適宜長度的懸臂桿14，將壓力傳感器7及試樣夾具6安裝于懸臂桿14的一端，并將試樣安裝于試樣夾具6上，使用緊固螺釘13將懸臂桿14與第二電機8的旋轉軸形成固定連接；
[0044]3)由試樣升降單元帶動試樣夾持單元上下移動并調整試樣在垂直方向的位置使試樣緊貼最粗糙的拋光輪；
[0045]4)啟動拋光程序，對金屬試樣表面進行拋光；
[0046]5)試樣與拋光輪5表面間的接觸壓力可實時由壓力傳感器7測量得到并由數據采集卡采集后傳給計算機2，計算機2根據相應的拋光程序對試樣的高度進行實時調節，使得試樣與拋光輪5間的接觸壓力滿足要求；
[0047]6)試樣與拋光輪5間的摩擦扭矩可實時由扭矩傳感器15測量得到并由數據采集卡采集后傳給計算機2，經計算機2轉換計算，可以得到接觸表面間的摩擦系數，計算機2將其與程序中預先設置好的摩擦系數對比，判斷是否需要更換不同顆粒大小的拋光輪5;
[0048]7)當需要更換拋光輪5時，第一電機16停止轉動，第二電機8帶動懸臂桿14旋轉90度后，第三電機11經絲桿10和滑塊18帶動試樣夾持單元向上或向下運動，并使試樣到達另一含有不同大小金相拋光顆粒的拋光輪5處，之后重復上述步驟以對試樣金相更精細的拋光處理;其中，上端防碰撞子單元9和下端防碰撞子單元12可以防止第三電機11帶動的滑塊18超出設定的位移量程而損壞拋光機。
[0049]綜上所述，本發明針對現有金相試樣拋光機存在的不足并對其進行合理的改進，設計出一種能夠實現拋光過程的全自動化、實現拋光過程的由粗到細、節省人力物力并提高拋光質量的金相試樣拋光機;此外，還可通過預先寫好的程序經計算機控制整個拋光過程的自動進行，提高試樣的拋光質量。
[0050]本發明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權項】
1.一種金相試樣拋光機，其特征在于，所述金相試樣拋光機包括機架、安裝在所述機架上的拋光單元、試樣夾持單元和試樣升降單元以及控制單元，其中， 所述拋光單元包括第一電機、旋轉桿和若干塊拋光輪，所述第一電機安裝在機架上，所述旋轉桿通過底端豎直地安裝在所述第一電機上并能夠在第一電機的帶動下旋轉，所述若干塊拋光輪間隔地安裝在旋轉桿上并且能夠隨著旋轉桿一起旋轉； 所述試樣夾持單元包括固定架、第二電機、懸臂桿、試樣夾具、壓力傳感器和扭矩傳感器，所述第二電機安裝在所述固定架上，所述懸臂桿與第二電機的旋轉軸固定連接并能夠在第二電機的帶動下旋轉預定的角度，所述試樣夾具安裝在懸臂桿的末端并且所述懸臂桿的長度能夠使夾持的試樣位于所述若干塊拋光輪中任意一塊拋光輪的正上方，所述壓力傳感器安裝在試樣夾具上并用于測量試樣與拋光輪之間的接觸壓力，所述扭矩傳感器安裝在固定架上并用于測量試樣與拋光盤之間的摩擦扭矩； 所述試樣升降單元包括第三電機、絲桿和滑塊，所述第三電機安裝在機架上，所述絲桿的底端與所述第三電機連接且絲桿的頂端與機架連接，所述絲桿能夠在第三電機的帶動下旋轉，所述試樣夾持單元的固定架安裝在所述滑塊上并且所述滑塊套裝在絲桿上，所述滑塊能夠隨著絲桿的轉動上下移動； 所述控制單元包括計算機和數據采集卡，所述數據采集卡采集所述第一電機、第二電機、第三電機、壓力傳感器和扭矩傳感器的數據信息并經轉換后傳遞至計算機，所述計算機根據所述數據采集卡采集的數據信息控制金相試樣拋光機的全拋光過程。2.根據權利要求1所述的金相試樣拋光機，其特征在于，所述拋光單元還包括平衡桿，所述旋轉桿的頂端通過平衡桿與機架連接。3.根據權利要求1所述的金相試樣拋光機，其特征在于，所述試樣升降單元還包括設置在機架上的上端防碰撞子單元和下端防碰撞子單元，所述滑塊在運動至上極限位置時能夠觸碰到所述上端防碰撞子單元且在運動至下極限位置時能夠觸碰到所述下端防碰撞子單J L ο4.根據權利要求3所述的金相試樣拋光機，其特征在于，所述數據采集卡還采集所述上端防碰撞子單元和下端防碰撞子單元的數據信息并經轉換后傳遞至計算機。5.根據權利要求4所述的金相試樣拋光機，其特征在于，所述上端防碰撞子單元和下端防碰撞子單元與金相試樣拋光機的電源控制開關電連接。6.根據權利要求1所述的金相試樣拋光機，其特征在于，所述若干塊拋光輪的表面具有不同大小的金相拋光顆粒以實現從粗拋光到細拋光的全拋光過程。7.根據權利要求1所述的金相試樣拋光機，其特征在于，所述懸臂桿的旋轉角度為O?90°，所述第一電機。第二電機和第三電機為變頻可調速電機。8.根據權利要求1所述的金相試樣拋光機，其特征在于，由試樣升降單元帶動試樣夾持單元上下移動并調整試樣在垂直方向的位置，由試樣夾持單元調整試樣在水平方向的角度位置，由試樣升降單元和試樣夾持單元配合進行拋光輪的更換。9.根據權利要求1所述的金相試樣拋光機，其特征在于，所述計算機根據扭矩傳感器測量的摩擦扭矩計算得到的摩擦系數判斷是否需要更換拋光輪或者判斷是否需要終止拋光。10.根據權利要求1所述的金相試樣拋光機，其特征在于，所述計算機根據壓力傳感器測量得到的接觸壓力判斷試樣與拋光輪接觸時試樣所處的上下位置。
【文檔編號】B24B51/00GK105834872SQ201610204653
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月5日
【發明人】何霞, 廖文玲, 王國榮, 蔣龍, 鐘林
【申請人】西南石油大學