一种电磁-蠕动复合研磨抛光长直管内表面的方法及装置与流程

本发明涉及一种电磁-蠕动复合研磨抛光长直管内表面的方法及装置。
背景技术：
：随着航空航天、医疗器械等高精尖技术行业的发展，对不同孔径的长直管内表面质量也提出了更高的要求。管件内表面质量不均匀会导致气体或液体在管件内部的压力和流速不均匀而产生喘振现象，降低管件寿命。用传统方法很难实现对长直管(直径：2-200mm，长度2m以上)内表面的光整加工。中国专利公开号cn203236309u，公开了一种直管内外表面同步抛光的磁力研磨装置，中国专利公开号cn108326639a，公开了一种细长管内外表面精密研磨装置及工艺，两个装置均可以对管件内壁研磨抛光，但对于长直管进行研磨抛光时，由于管件旋转，会产生挠度，甩尾等现象，导致管件与研磨装置发生碰撞，造成管件损坏。若对多个短直管加工，虽然能够达到较好的研磨效果，但是短管的端部需要切割废掉，其成材率远远低于对长直管加工。同时现有技术中对管件内壁光整加工的研磨轨迹单一，磁性研磨粒子自锐性得不到很好的更新，研磨效率低。技术实现要素：为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种磁-蠕动复合研磨抛光长直管内表面的方法及装置，可实现对长直管内表面的光整加工，采用旋转电磁场进行研磨，避免工件旋转产生挠度及甩尾现象，发生碰撞。有助于磨料的回收再利用，磨料自动更换，研磨轨迹复杂化，提高加工效率及管件的使用寿命。为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种磁-蠕动复合研磨抛光长直管内表面的装置，包括机座箱体、磨粒更新存储装置、磨粒输送管、转换头、磁场发生装置、夹具装置、磨粒回收管、往复移动装置，所述的机座箱体内部设置有磨粒更新存储装置，管件一端通过转换头与磨粒输送管相连通，另一端通过转换头与磨粒回收管相连通，磨粒输送管另一端、磨粒回收管另一端均与磨粒更新存储装置箱连接，机座箱体上固定有往复移动装置，夹具装置、磁场发生装置安装在往复移动装置上；所述的往复移动装置包括滑轨挡板、夹具装置固定板、滑轨、磁场发生装置固定板、丝杠、轴承、联轴器、电机、电机底座、滑轨底座、滑块、滑块锁紧螺钉、丝母；固定在机座箱体上的滑轨底座上固定有滑轨，滑轨两端固定连接有滑轨挡板，丝杠一端通过联轴器与电机连接，另一端通过轴承与滑轨挡板连接，丝杠与丝母螺纹连接，丝母与磁场发生装置固定板固定连接；滑轨上安装有若干滑块；夹具装置固定板和磁场发生装置固定板分别固定在滑块上；电机通过电机底座固定在机座箱体上；夹具装置固定板与夹具装置固定连接，磁场发生装置固定板与磁场发生装置固定连接，电机驱动丝杠转动，丝杠带动丝母进而驱动磁场发生装置移动；滑块通过滑块锁紧螺钉与滑轨固定连接。所述的磁场发生装置包括磁极架、调节螺钉、电磁铁、磁轭，电磁铁固定在磁极架上，磁轭中间设有通孔，管件可以穿过通孔，磁轭上圆周均布有磁极架定位孔，电磁铁与磁极架固定连接，磁极架通过调节螺钉、磁极架定位孔与磁轭固定连接；磁轭与磁场发生装置固定板固定连接。所述的磁极架上设有长孔，调节螺钉穿过长孔与磁轭固定连接，磁极架为l形结构。所述的磨粒更新存储装置包括磨粒存储箱、蠕动泵、搅拌电机、箱盖、搅拌联轴器、搅拌刷，磨粒存储箱固定安装在机座箱体内，箱盖固定在磨粒存储箱上，搅拌电机固定在箱盖上，搅拌电机的输出轴通过搅拌联轴器与伸入到磨粒存储箱内的搅拌刷相连接；蠕动泵固定安装在机座箱体上；磨粒输送管一端穿过蠕动泵与转换头相连，另一端通过箱盖伸入磨粒存储箱中；磨粒回收管一端与转换头相连接，另一端通过箱盖伸入到磨粒存储箱中。所述的夹具装置包括卡爪、卡盘、卡盘座、表座旋钮、磁力表座、卡盘座固定孔，卡爪镶嵌在卡盘内部，卡盘为中空，管件可以穿过卡盘，卡盘座锁紧固定卡盘，卡盘座上设有卡盘座固定孔，卡盘座通过卡盘座固定孔、螺栓固定在磁力表座上，表座旋钮安装在磁力表座上方。还包括控制箱，控制箱安装在机座箱体右上方，控制箱上布置有显示屏和操作面板。所述的夹具装置设置在往复移动装置两侧，磁场发生装置设置在两个夹具装置之间，磁场发生装置为2个以上。一种磁-蠕动复合研磨抛光长直管内表面的方法，包括以下步骤：1)管件穿过两侧夹具装置及中间磁场发生装置，调整好加工长度，锁紧两侧夹具装置上的磁力表座及往复移动装置上的滑块锁紧螺钉，调节磁场发生装置上的磁极架，保证电磁铁与管件的距离为3mm以下，并将调节螺钉锁紧；2)将磁性研磨粒子、水基研磨液、水按2:3:5的比例搅拌均匀后倒入磨粒存储箱中，箱盖安放在磨粒存储箱上；3)通过操作面板设定电磁铁的磁场强度；设定电磁铁通电流的方向及电脉冲信号的通电时间，即电磁铁的通电时间；磁力研磨所产生的研磨压力为：式(1)中b为磁感应强度，μm为磁性磨粒的相对磁导率，μ0为空气磁导率，取4π×10-7h/m，研磨压力p与磁感应强度b的平方成正比，研磨压力越大，磁力刷对管件内表面的研磨压力越大，材料去除量越大，研磨效率越高，当两磁极形成n-s回路时，磁极回路距离近，磁极间的磁感应强度越大；4)启动搅拌电机，使磁性研磨粒子在流动的液体中均匀分布，启动蠕动泵，电磁铁产生旋转磁场，吸附磁性研磨粒子形成磁力刷；电磁铁断电得电的瞬间实现对磁性研磨粒子切削刃的更换，磁力刷仿形压附在管件内表面，电机驱动丝杠转动，丝杠带动磁场发生装置在丝杠上往复移动，随着磁场发生装置沿管件往复移动，磁粒刷跟随磁极旋转，在管件内表面形成螺旋状研磨轨迹，与管件产生相对运动；磁粒刷对管件内表面不断滑擦、刻划，从而实现对其内表面的微量磨削，完成管件内表面的光整加工。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明实现对长直管内表面的光整加工，采用管件不动旋转电磁场进行研磨，避免工件旋转产生挠度及甩尾现象，发生碰撞。磨粒更新存储装置有助于磨料的回收再利用，磨料可自动更换，结合磁场发生装置可使研磨轨迹复杂化，提高了加工效率及管件的使用寿命。与永磁铁相比，电磁铁可更好的控制磁性的通断，提高了磁力刷的利用率，进而提高了工作效率。解决了传统长直管旋转产生挠度干涉问题，自动化程度高，解决磨粒多次更换问题，节约成本，绿色环保。附图说明图1是本发明的结构示意图。图2是往复移动装置的结构示意图。图3是丝母的安装示意图。图4是磁场发生装置的结构示意图。图5是磨粒更新存储装置的结构示意图。图6是夹具装置的结构示意图。图7是传统方法的研磨轨迹示意图。图8是本发明方法的研磨轨迹示意图。图中：1-机座箱体2-磨粒更新存储装置3-磨粒输送管4-转换头5-磁场发生装置6-管件7-夹具装置8-磨粒回收管9-往复移动装置10-控制箱11-显示屏12-操作面板13-箱体门14-滑轨挡板15-夹具装置固定板16-滑轨17-磁场发生装置固定板18-丝杠19-轴承20-联轴器21-电机22-电机底座23-滑轨底座24-滑块25-滑块锁紧螺钉26-磁极架27-磁极架定位孔28-调节螺钉29-电磁铁30-磁轭31-固定孔32-磨粒存储箱33-蠕动泵34-搅拌电机35-箱盖36-搅拌联轴器37-搅拌刷38-卡爪39-卡盘40-卡盘座41-表座旋钮42-磁力表座43-卡盘座固定孔44-丝母。具体实施方式下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。见图1，一种磁-蠕动复合研磨抛光长直管内表面的装置，包括机座箱体1、磨粒更新存储装置2、磨粒输送管3、转换头4、磁场发生装置5、夹具装置7、磨粒回收管8、往复移动装置9，所述的机座箱体1内部设置有磨粒更新存储装置2，管件6一端通过转换头4与磨粒输送管3相连通，另一端通过转换头4与磨粒回收管8相连通，磨粒输送管3另一端、磨粒回收管8另一端均与磨粒更新存储装置2箱连接，机座箱体1上固定有往复移动装置9，夹具装置7、磁场发生装置5安装在往复移动装置9上；机座箱体1上还设有控制箱10，控制箱10安装在机座箱体1右上方，控制箱10上布置有显示屏11和操作面板12。夹具装置7设置在往复移动装置9两侧，磁场发生装置5设置在两个夹具装置7之间，磁场发生装置5为2个以上。见图2、图3，往复移动装置9包括滑轨挡板14、夹具装置固定板15、滑轨16、磁场发生装置固定板17、丝杠18、轴承19、联轴器20、电机21、电机底座22、滑轨底座23、滑块24、滑块锁紧螺钉25、丝母44；固定在机座箱体1上的滑轨底座23上固定有滑轨16，滑轨16两端固定连接有滑轨挡板14，丝杠18一端通过联轴器20与电机21连接，另一端通过轴承19与滑轨挡板14连接；滑轨16上安装有若干滑块24，磁场发生装置固定板17上的丝母44与丝杠18螺纹连接；夹具装置固定板15和磁场发生装置固定板17分别固定在滑块24上；夹具装置固定板15与夹具装置7固定连接，磁场发生装置固定板17与磁场发生装置5固定连接，电机21通过电机底座22固定在机座箱体1上；电机21驱动丝杠18转动，丝杠18带动丝母44在丝杠18上往复移动，进而使磁场发生装置5移动，不能驱动夹具装置7往复移动；手动调节用于固定夹具装置固定板15的滑块24，使滑块24相对滑轨16运动，进而调节夹具装置7的位置，滑块24通过滑块锁紧螺钉25与滑轨16固定连接。见图4，磁场发生装置5包括磁极架26、调节螺钉28、电磁铁29、磁轭30，电磁铁29固定在磁极架26上，磁轭30中间设有通孔，管件6可以穿过通孔，磁轭30上圆周均布有磁极架定位孔27，电磁铁29与磁极架26固定连接，磁极架26通过调节螺钉28、磁极架定位孔27与磁轭30固定连接；磁轭30上设有固定孔31，利用固定孔31将磁轭30与磁场发生装置固定板17固定连接。磁极架26上设有长孔，调节螺钉28穿过长孔与磁轭30固定连接，磁极架26为l形结构，短边部分用于安装电磁铁29，长边部分设有长孔。见图5，磨粒更新存储装置2包括磨粒存储箱32、蠕动泵33、搅拌电机34、箱盖35、搅拌联轴器36、搅拌刷37，磨粒存储箱32固定安装在机座箱体1内，箱盖35固定在磨粒存储箱32上，搅拌电机34固定在箱盖35上，搅拌电机34的输出轴通过搅拌联轴器36与伸入到磨粒存储箱32内的搅拌刷37相连接；蠕动泵33固定安装在机座箱体1上；磨粒输送管3一端穿过蠕动泵33与转换头4相连，另一端通过箱盖35伸入磨粒存储箱32中；磨粒回收管8一端与转换头4相连接，另一端通过箱盖35伸入到磨粒存储箱32中。见图6，夹具装置7包括卡爪38、卡盘39、卡盘座40、表座旋钮41、磁力表座42、卡盘座固定孔43，卡爪38镶嵌在卡盘39内部，卡盘39为中空，管件6可以穿过卡盘39，卡盘座40锁紧固定卡盘39，卡盘座40上设有卡盘座固定孔43，卡盘座40通过卡盘座固定孔43、螺栓固定在磁力表座42上，表座旋钮41安装在磁力表座42上方，通过旋拧表座旋钮41使磁力表座42固定在夹具装置固定板15上。见图7，传统磁力研磨法，外围磁极旋转，带动磁性研磨粒子沿管件6轴向方向做往复螺旋线轨迹，研磨轨迹单一，研磨效率低；见图8，电磁-蠕动复合研磨抛光长直管研磨法，在现有研磨轨迹上，增加蠕动泵33供给磁性研磨粒子沿管件6轴线方向的研磨轨迹，研磨轨迹交错复杂，轨迹交角小，研磨均匀致密。见图1-图8，磁-蠕动复合研磨抛光长直管内表面的方法，包括以下步骤：1)管件6穿过两侧夹具装置7及中间磁场发生装置5，调整好加工长度，锁紧两侧夹具装置7上的磁力表座42及往复移动装置9上的滑块锁紧螺钉25，调节磁场发生装置5上的磁极架26，保证电磁铁29与管件6的距离为3mm以下，并将调节螺钉28锁紧；2)将磁性研磨粒子、水基研磨液、水按2∶3∶5(例：500g磁性研磨粒子、750ml水基研磨液、1250ml水)的比例搅拌均匀后倒入磨粒存储箱32中，箱盖35安放在磨粒存储箱32上；3)通过操作面板输入电磁铁29的磁场强度(例：磁场强度b在0.5～0.6特斯拉)；设定电磁铁29的产生的旋转磁场n-n-s-s的旋转速度及研磨时间，电磁铁29通电流的方向及电脉冲信号的通电时间，即电磁铁29的通电时间；蠕动速率设定为35rpm；磁力研磨所产生的研磨压力为：式(1)中：b为磁感应强度，μm为磁性磨粒的相对磁导率，μ0为空气磁导率，取4π×10-7h/m。研磨压力p与磁感应强度b的平方成正比，研磨压力越大，磁力刷对管件6内表面的研磨压力越大，材料去除量越大，研磨效率越高。当两磁极形成n-s回路时，磁极回路距离近，磁极间的磁感应强度越大。4)启动搅拌电机34，使磁性研磨粒子在流动的液体中均匀分布，启动蠕动泵33，电磁铁29产生旋转磁场，见图4，通正向电流设定为n级，负向电流为s级。电磁铁29a通正向电流，电磁铁29b通负向电流，通电2s；电磁铁29a断电，电磁铁29b通正向电流，电磁铁29c通负向电流，通电2s；电磁铁29b断电，电磁铁29c通正向电流，电磁铁29d通负向电流，通电2s；电磁铁29c断电，电磁铁29d通正向电流，电磁铁29a通负向电流，通电2s；依次循环，形成旋转磁场，通电时间控制旋转速度。电磁铁29通电方向见下表：s1s2s3s4anbsncsndsn吸附磁性研磨粒子形成磁力刷；电磁铁29断电得电的瞬间实现对磁性研磨粒子切削刃的更换，磁力刷仿形压附在管件6内表面，电机21驱动丝杠18转动，丝杠18带动磁场发生装置5丝杠18上往复移动，随着磁场发生装置5沿管件6往复移动，磁粒刷跟随磁极旋转，在管件6内表面形成螺旋状研磨轨迹，与管件6产生相对运动；磁粒刷对管件6内表面不断滑擦、刻划，从而实现对其内表面的微量磨削，完成管件6内表面的光整加工。本发明采用夹具装置7固定管件6，在管件6不动的情况下利用磁力研磨法不仅能够实现管件6内表面的光整加工，而且能够对磨料进行多次使用，有利于磁性研磨粒子的切削刃更换，延长磁性研磨粒子的使用寿命，研磨轨迹复杂化，提高研磨效率。解决传统长直管旋转产生挠度干涉问题，解决磨粒多次更换问题，节约成本，绿色环保。当前第1页12