一种光整加工深沟键槽内表面的磁粒研磨装置及方法与流程

本发明涉及磁粒研磨技术领域，尤其涉及一种光整加工深沟键槽内表面的磁粒研磨装置及方法。

背景技术：

随着制造行业的不断发展，对零件上键槽、沟槽的加工精度要求也在不断的提高。特别在航空航天领域中，复杂构件的键槽、沟槽的加工精度很大程度上会影响其使用性能，进而影响航天航空技术的发展。

现有的精密加工槽内表面比较有效的方法有：磁力研磨法和磨料流法等。磁力研磨法由旋转的圆盘磁极或圆环磁极带动磨料对槽的内表面进行加工，加工过程中磨料容易在离心力的作用下飞溅，而且对深沟槽、深键槽不容易加工。磨料流法加工槽的内表面，需要根据工件形状和槽的大小制作相应的模具，操作复杂，经济性较差。

公开号为cn103111918a的中国专利公开了“一种用于工件上槽和窄缝光整的方法”，可以加工液压缸内表面的圆槽、轴承内圈表面、精密花键键槽表面、细小螺栓和螺母螺纹表面。采用该方法加工槽和窄缝，能够获得较好的表面质量，但是只能加工一些比较浅的槽，不适用深沟键槽内表面的加工。

公开号为cn202910706u的中国专利公开了“一种窄槽内表面抛光装置”，能够对内圆槽、内方槽、外键槽等槽类零件进行光整加工，但是该装置用于键槽加工时很难保证键槽两端的形状精度，也很难对深键槽进行加工。

技术实现要素：

本发明提供了一种光整加工深沟键槽内表面的磁粒研磨装置及方法，能够实现较深槽及两端封闭槽的内表面的光整加工，其结构简单，操作方便，可调节性强，加工精度高，并且能够避免磨粒飞溅或破坏形状精度的情况发生。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种光整加工深沟键槽内表面的磁粒研磨装置，包括十字滑轨工作台及研磨机构，所述十字滑轨工作台水平设置，工件固定在十字滑轨工作台上并且能够沿水平的x轴和y轴方向移动；十字滑轨工作台的上方设至少一个研磨机构，研磨机构在竖直的z轴方向及水平的x轴方向的位置能够调整；研磨机构由研磨电机、筒夹及柱形磁极组成，研磨电机的输出轴竖直向下伸出，柱形磁极通过筒夹与研磨电机的输出轴固定连接并能够随之旋转。

一种光整加工深沟键槽内表面的磁粒研磨装置，还包括底板、立柱及水平支撑臂，所述十字滑轨工作台及立柱分别设置在底板上，水平支撑臂的一端可滑动地设于立柱上，并能够通过手轮锁紧机构锁紧固定；水平支撑臂的外伸端设滑槽，研磨电机通过研磨电机座与水平支撑臂连接，研磨电机座能够沿滑槽滑动调节位置，并通过螺栓锁紧固定。

所述十字滑轨工作台由下滑轨机构、上滑轨机构组成，其中下滑轨机构包括丝杠电机、下滑丝杠、下滑座、下滑台及下滑轨，下滑座固定在底板上，下滑座内设下滑丝杠，下滑丝杠的两侧设下滑轨，下滑座的一端设丝杠电机，丝杠电机驱动下滑丝杠转动并带动下滑台沿下滑轨移动；上滑轨机构由手动调节轮、上滑丝杠、上滑座、上滑台及上滑轨组成，所述上滑座固定在下滑台上，上滑座内设上滑丝杠，上滑丝杠的两侧分别设上滑轨，上滑座的一端设手动调节轮，手动调节轮驱动上滑丝杠转动并带动上滑台沿上滑轨移动；工件通过楔形固定块固定在上滑台上。

所述柱形磁极的下部沿周向均匀开设4个轴向长槽，柱形磁极自轴向长槽的中部径向充磁。

一种基于所述装置的光整加工深沟键槽内表面的磁粒研磨方法，包括如下步骤：

(1)假设十字滑轨工作台中的下滑座沿x轴方向设置，则上滑座及水平支撑臂均沿y轴方向设置，立柱沿z轴方向设置；根据待加工槽的数量及间距选择研磨机构的数量，并将研磨机构安装到水平支撑臂上；

(2)通过调节研磨电机座在水平支撑臂上的位置，或者调节上滑台的位置，使研磨机构中的各柱形磁极中心与工件上对应待加工槽的中心线对齐，对齐后将上滑台锁紧固定；

(3)通过水平支撑臂沿立柱向下滑动，将各柱形磁极下降到工件上对应的待加工槽中，使柱形磁极与待加工槽侧面及底面的间隙均为1～2mm；

(4)将平均粒径为200～300μm的磁性磨粒与水性研磨液混合搅拌均匀，添加到待加工槽与柱形磁极的空隙中；磁性磨粒在磁极磁场的作用下，沿磁感线方向排列，并与工件待加工槽侧面和底面接触；

(5)启动各研磨机构中的研磨电机，转速为300～500r/min；研磨电机带动吸附有磁性磨粒的柱形磁极旋转，对待加工槽的底面和侧面不断的摩擦切削；

(6)启动丝杠电机，使下滑丝杠转动，通过下滑台带动上滑轨机构及工件以3～5mm/s的速度沿x轴方向作往复运动，通过磁粒研磨实现对待加工槽的光整加工；

(7)光整加工结束后，关闭丝杠电机及研磨电机，将水平支撑臂沿立柱上移，使柱形磁极向上脱离已加工的槽，进行下一组槽的加工或者将已完成加工过程的工件取下。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明能够避免现有采用圆环磁极、圆盘磁极加工沟槽时易发生磨粒飞溅，或对两端封闭的键槽加工时容易破坏其形状精度的问题；特别适合于较深槽内表面的研磨加工；

2)结构简单，操作方便，研磨机构的数量可选，通过调节研磨机构在水平支撑臂上的位置，以及选用不同长度、不同直径的柱形磁极，可实现对工件上不同间距、不同宽度及不同深度的多个槽同时进行加工；

3)柱形磁极沿径向充磁，且开设多个轴向长槽，与不开槽的径向充磁的柱形磁极相比较，本发明所述柱形磁极的磁场梯度更多，更有利于磨料的翻滚更新；同时，槽内能够储存更多的磨料和研磨液，更有利于研磨加工。

附图说明

图1是本发明所述一种光整加工深沟键槽内表面的磁粒研磨装置的立体结构示意图。

图2是图1的正视图。

图3是图1的俯视图。

图4是本发明所述柱形磁极的立体结构示意图。

图5是没有开设轴向长槽的柱形磁极周围的磁感线分布图。

图6是本发明所述开设轴向开槽的柱形磁极周围的磁感线分布图。

图中：1.手轮锁紧机构2.立柱3.下滑台4.上滑台5.底板6.下滑丝杠7.丝杠电机座8.丝杠电机9.水平支撑臂10.研磨电机11.研磨电机座12.柱形磁极13.工件14.楔形固定块15.手动调节轮16.筒夹17.滑槽18.上滑丝杠

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1-图3所示，本发明所述一种光整加工深沟键槽内表面的磁粒研磨装置，包括十字滑轨工作台及研磨机构，所述十字滑轨工作台水平设置，工件13固定在十字滑轨工作台上并且能够沿水平的x轴和y轴方向移动；十字滑轨工作台的上方设至少一个研磨机构，研磨机构在竖直的z轴方向及水平的x轴方向的位置能够调整；研磨机构由研磨电机10、筒夹16及柱形磁极12组成，研磨电机10的输出轴竖直向下伸出，柱形磁极12通过筒夹16与研磨电机10的输出轴固定连接并能够随之旋转。

一种光整加工深沟键槽内表面的磁粒研磨装置，还包括底板5、立柱2及水平支撑臂9，所述十字滑轨工作台及立柱2分别设置在底板5上，水平支撑臂9的一端可滑动地设于立柱2上，并能够通过手轮锁紧机构1锁紧固定；水平支撑臂9的外伸端设滑槽17，研磨电机10通过研磨电机座11与水平支撑臂9连接，研磨电机座11能够沿滑槽17滑动调节位置，并通过螺栓锁紧固定。

所述十字滑轨工作台由下滑轨机构、上滑轨机构组成，其中下滑轨机构包括丝杠电机8、下滑丝杠6、下滑座、下滑台3及下滑轨，下滑座固定在底板5上，下滑座内设下滑丝杠6，下滑丝杠6的两侧设下滑轨，下滑座的一端设丝杠电机8，丝杠电机8驱动下滑丝杠6转动并带动下滑台3沿下滑轨移动；上滑轨机构由手动调节轮15、上滑丝杠18、上滑座、上滑台4及上滑轨组成，所述上滑座固定在下滑台3上，上滑座内设上滑丝杠18，上滑丝杠18的两侧分别设上滑轨，上滑座的一端设手动调节轮15，手动调节轮15驱动上滑丝杠18转动并带动上滑台4沿上滑轨移动；工件13通过楔形固定块14固定在上滑台4上。

如图4所示，所述柱形磁极12的下部沿周向均匀开设4个轴向长槽，柱形磁极12自轴向长槽的中部径向充磁。

一种基于所述装置的光整加工深沟键槽内表面的磁粒研磨方法，包括如下步骤：

(1)假设十字滑轨工作台中的下滑座沿x轴方向设置，则上滑座及水平支撑臂9均沿y轴方向设置，立柱2沿z轴方向设置；根据待加工槽的数量及间距选择研磨机构的数量，并将研磨机构安装到水平支撑臂9上；

(2)通过调节研磨电机座11在水平支撑臂9上的位置，或者调节上滑台4的位置，使研磨机构中的各柱形磁极12中心与工件13上对应待加工槽的中心线对齐，对齐后将上滑台4锁紧固定；

(3)通过水平支撑臂9沿立柱2向下滑动，将各柱形磁极12下降到工件13上对应的待加工槽中，使柱形磁极12与待加工槽侧面及底面的间隙均为1～2mm；

(4)将平均粒径为200～300μm的磁性磨粒与水性研磨液混合搅拌均匀，添加到待加工槽与柱形磁极12的空隙中；磁性磨粒在磁极磁场的作用下，沿磁感线方向排列，并与工件待加工槽侧面和底面接触；

(5)启动各研磨机构中的研磨电机10，转速为300～500r/min；研磨电机10带动吸附有磁性磨粒的柱形磁极12旋转，对待加工槽的底面和侧面不断的摩擦切削；

(6)启动丝杠电机8，使下滑丝杠6转动，通过下滑台3带动上滑轨机构及工件13以3～5mm/s的速度沿x轴方向作往复运动，通过磁粒研磨实现对待加工槽的光整加工；

(7)光整加工结束后，关闭丝杠电机8及研磨电机10，将水平支撑臂9沿立柱2上移，使柱形磁极12向上脱离已加工的槽，进行下一组槽的加工或者将已完成加工过程的工件13取下。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施例是一种光整加工深沟键槽内表面的磁粒研磨装置，圆柱形的立柱2固定于底板1上，水平支撑臂9通过手轮锁紧机构1固定在立柱2上，水平支撑臂9为悬臂梁结构，其固定端通过套筒与立柱2滑动连接，外伸端设有一上一下2条水平的滑槽17，水平支撑臂9上设2个研磨机构，螺栓穿过滑槽17及研磨电机座11将研磨机构锁紧固定。松开手轮锁紧机构1后可以将水平支撑臂9沿立柱2上、下滑动，松开固定研磨电机座11的螺栓可将研磨机构沿滑槽17水平移动，调节2个研磨机构在水平支撑臂9上的位置，可对工件13上不同位置的2个槽同时进行研磨加工。

研磨机构由研磨电机10、筒夹16及柱形磁极12组成，加工时还需要在柱形磁极12与槽之间填充磁性磨粒及研磨液的混合物。柱形磁极12通过筒夹16安装在研磨电机10的输出轴上，柱形磁极12上吸附的磁性磨粒与待加工槽的侧面和底面接触。研磨电机10输出轴旋转时，带动吸附磁性磨料的柱形磁极12旋转，工件13沿待加工槽的长向作直线往复运动，通过磁性磨料对待加工槽的侧面和底面不断地摩擦、切削，对槽的内表面进行光整加工。

十字滑轨工作台固定在底板1上，由上滑轨机构和下滑轨机构组成，该机构为成熟的现有技术；本实施例中上滑台4的设置方向与水平支撑臂9的方向平行，下滑台3的设置方向垂直于上滑台4；丝杠电机8通过丝杠电机座7固定在下滑座一端，下滑台3由丝杠电机8带动下滑丝杠6旋转，实现研磨加工中连续的自动进给；上滑台4由手动调节轮15带动上滑丝杠18转动，用于对工件13上待加工槽与柱形磁极12之间的位置进行微调。

研磨机构可根据加工的实际需要确定安装的数量，并根据加工的实际需要调节其在水平支撑臂9上的位置。

柱形磁极12沿径向充磁，且沿周向均匀开设4个轴向长槽，如图5、图6所示，与不开槽且径向充磁的柱形磁极相比较，开设轴向长槽的柱形磁极的磁场梯度更多，更有利于磨料的翻滚更新；同时槽内能够储存更多的磨料和研磨液，更有利于研磨加工。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。