一种滑杆式金相实验件微动研磨装置及其研磨方法与流程

本发明属于机械装置技术领域，具体涉及一种滑杆式金相实验件微动研磨装置、装配工艺和研磨方法。

背景技术：

生产中，材料的金相组织演变规律以及晶粒大小等微观信息对我们掌握材料的质量及可靠性具有重要意义。由于实验件的体积很小、手工操作工作量很大，研磨的质量取决于人为因素，难以保证金相实验件的研磨质量，并且每个金相实验件的研磨质量不能统一，从而影响金相组织的观测效果。

因此，现有技术中需要一种能够克服上述问题的研磨装置。

技术实现要素：

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种滑杆式金相实验件微动研磨装置，其特征在于：包括底座、两块立板、两根滑杆、动滑块组件、静夹头、动夹头和砂纸。

所述底座为板状结构。所述底座置于水平面上。

所述立板安装在底座上，其上表面安装两个滑杆基座。滑杆基座上设有圆孔i，两块所述立板对称的安装在所述底座的两端。

两根所述滑杆通过所述圆孔i平行的安装在两块立板之间。

所述动滑块组件包括滑块体、滑块上端盖、弹簧座、压力弹簧、回程矩形托架和两个支撑滑杆座。

所述滑块体为矩形块，其内部为圆形通孔i。所述滑块体的左右两侧均具有条形槽。所述滑块体的左右两侧均设有两根平行的横条，分别记为上横条和下横条。在同一侧面中，所述通孔位于上横条和下横条之间。

所述滑块上端盖安装在所述滑块体的上端。

所述弹簧座的主要构件为圆筒。

所述圆筒上端端面上开有凹槽。所述圆筒下端设有圆柱凸台。所述圆柱凸台外圆周向上均布有若干定位孔。所述圆柱凸台从所述圆筒内壁穿出。所述圆柱凸台内部具有螺纹通孔。

所述圆筒壁面上设有两根可拆卸的支撑柱。两根所述支撑柱上均装有滚动轴承。所述滚动轴承位于所述圆筒外部。

所述压力弹簧置于所述弹簧座的凹槽中，在安装时，将所述弹簧座上的支撑柱拆卸，带有压力弹簧的弹簧座穿入在所述滑块体的圆形通孔i中，所述压力弹簧接触到所述滑块上端盖产生压缩，两根支撑柱分别从滑块体左右两侧的条形槽穿入并固定所述弹簧座上。所述支撑柱能够在条形槽内上下移动。

所述回程矩形托架包括托架体和连接轴。

所述托架体包括第一连接柱和两根第二连接柱。

所述第二连接柱为矩形柱，其侧面被铣去一个直角梯形块，在第二连接柱中段上形成一个倾斜面。两根所述第二连接柱平行的连接在所述第一连接柱的两端，使整个托架体呈半包围状。

所述托架体安装在所述滑块体上，其第二连接柱穿入下横条和滚动轴承之间，并与下横条和滚动轴承相接触，其中第二连接柱的倾斜面朝向上横条方向。

所述连接轴连接在两根第二连接柱的端部。所述连接轴和所述托架体围成一个矩形框体。

当所述回程矩形托架受到水平方向的推力时，所述回程矩形托架在所述滑块体上做往复运动，当所述滚动轴承滑过所述第二连接柱的倾斜面时，推动所述滚动轴承，使所述两根支撑柱在滑块体左右两侧的条形槽内上下移动，带动所述弹簧座在所述滑块体内上下移动。

所述支撑滑杆座内部设有圆形通孔ii。两个所述支撑滑杆座对称分布在所述滑块体的左右两侧，并通过螺钉连接在所述滑块体的上横条和下横条上。

所述动滑块组件通过所述支撑滑杆座上的圆形通孔ii安装在两根所述滑杆上，能够沿着滑杆做往复运动。

所述静夹头呈圆柱状，其上端面开有圆形凹槽，下端面开有燕尾槽。所述圆形凹槽的底面中心具有螺柱。所述静夹头上端的周向上均布有若干个圆头定位弹性销钉。所述静夹头下端的周向上设有燕尾槽定位销钉。所述燕尾槽定位销钉接通所述燕尾槽。

所述静夹头安装在所述滑块体的内部，其中所述静夹头的螺柱连接在所述弹簧座的螺纹通孔内，所述弹簧座的圆柱凸台插入到所述静夹头的圆形凹槽中。所述静夹头能够在所述滑块体内旋转，旋转后通过所述静夹头上的圆头定位弹性销钉与所述弹簧座的定位孔定位。

所述动夹头为圆柱状，其上端面设有燕尾榫头，其下端面设有矩形凹槽。所述动夹头周向上设有夹紧螺钉。所述夹紧螺钉穿入到所述矩形凹槽内。

所述动夹头上端的燕尾榫头配合在所述静夹头的燕尾槽中，并通过静夹头下端的燕尾槽定位销钉夹紧固定。

所述砂纸布置在所述底座顶面上。

在研磨时，金相实验件待研磨的表面竖直朝下置于所述动夹头的矩形凹槽内，并通过夹紧螺钉固定在所述矩形凹槽的壁面上。

进一步，还包括弹性夹持装置。所述弹性夹持装置安装在所述底座的两侧。所述弹性夹持装置将所述砂纸夹持固定。

进一步，所述底座的底部设有若干个支撑腿〔一般为四个〕。所述底座通过支撑腿支承在平面上。

进一步，所述滑块体的内壁、静夹头和弹簧座外圆柱面均涂抹有润滑剂。

进一步，所述滚动轴承外圆周面的宽度大于与所述回程矩形托架的接触宽度。

进一步，所述滑块上端盖中部为圆形通孔iii。

本发明还包括一种基于滑杆式金相实验件微动研磨装置的研磨方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)通过所述弹性夹持装置将砂纸夹持固定在所述底座的顶面上。

2)将所述动滑块组件沿着所述滑杆朝所述立板移动，当回程矩形托架接触到所述立板时，所述回程矩形托架与所述滑块体产生相对滑动，提升弹簧座的竖直高度。

3)取下所述动夹头，放置一个或多个金相试验件，旋转夹紧螺钉改变其伸缩量，从而实现金相实验件的夹紧。

4)将所述动夹头安装在所述静夹头中，并锁紧燕尾槽定位销钉，旋转所述动夹头和静夹头调节角度，通过圆头定位弹性销钉定位。

5)推动所述动滑块组件使其沿着所述滑杆进行运动，并推动回程矩形托架，使所述回程矩形托架与所述滑块体产生相对滑动，所述滚动轴承从所述回程矩形托架的低点运动到高点，从而使弹簧座被抬高。当反向运动时，通过顶部压力弹簧压力作用下，所述滚动轴承从所述回程矩形托架的高点运动到低点，从而使弹簧基座、静夹头和动夹头一起回落至低点，进而使金相试验件与底部砂纸接触并研磨，实现单行程磨抛。

6)继续推动所述动滑块组件使其沿着所述滑杆进行往复运动，进行金相实验件研磨。

7)观测研磨表面，依次更换不同型号的砂纸，直至达到研磨要求。本发明的技术效果是毋庸置疑的，具有如下优点；

1)本发明的研磨装置可以有效保证金相实验件的研磨质量，而且能够多个试件一次装夹同时研磨，保证了研磨质量的一致性和稳定性，提高工作效率，降低工作强度，减小人为因素对研磨质量的影响。

2)本发明的研磨装置具有很好的强度、刚度以及稳定性，极大提高了该装置的使用寿命，装置中的零部件具有很好的互换性和可调性。

3)本发明的研磨装置在研磨工艺方面，改变传统单一方向的研磨思路，可以分度调整金相实验件圆周位置〔进行90°调整金相试验件磨抛方向〕，一次装夹就能实现不同方向纹理的研磨过程。

4)本发明能够满足小尺寸和薄板试件的研磨，对于小尺寸和薄板试件的研磨不需要镶嵌及再加工，直接研磨，节约镶嵌粉末材料及加工时间，具有绿色节材的环保效果。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明动滑块组件的结构示意图；

图3为本发明回程矩形托架装配结构示意图；

图4为本发明动夹头和静夹头的装配结构示意图；

图5为图4的四分之一剖视图；

图6为本发明金相实验件的装夹示意图；

图7为金相实验件效果对比图。

图中：底座1、支撑腿101、立板2、圆孔i201、滑杆3、动滑块组件4、滑块体41、圆形通孔i411、通孔412、上横条413、下横条414、滑块上端盖42、圆形通孔iii421、弹簧座43、圆筒431、凹槽4311、支撑柱4312、滚动轴承4313、圆柱凸台432、定位孔4321、螺纹通孔4322、压力弹簧44、回程矩形托架45、托架体451、第一连接柱4511、第二连接柱4512、连接轴452、支撑滑杆座46、圆形通孔ii461、静夹头5、圆形凹槽51、燕尾槽52、螺柱53、圆头定位弹性销钉54、燕尾槽定位销钉55、动夹头6、燕尾榫头61、矩形凹槽62、夹紧螺钉63、砂纸7、金相实验件8、弹性夹持装置9、滑杆基座11。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1至图6，一种滑杆式金相实验件微动研磨装置及装配工艺，其特征在于：包括底座1、两块立板2、两根滑杆3、动滑块组件4、静夹头5、动夹头6和砂纸7。

所述底座1为板状结构。本实施例中，底座1的外形尺寸为：350mm×245mm×10mm。

所述底座1的底部设有四个支撑腿101。所述底座1通过支撑腿101支承在平面上，并对底座进行调平。

所述立板2为凸台结构，安装在底座1上，其上表面设有四个螺纹孔，用于安装两个滑杆基座11。滑杆基座11上设有圆孔i201，两块所述立板2对称的安装在所述底座1的两端。四个圆孔i201处于一个矩形的四角。

两根所述滑杆3通过所述圆孔i201平行的安装在两块立板2之间。

本实施例中，滑杆3的行程为：320mm，两根滑杆3的距离为：90mm，距离底板1顶面的距离为：450mm。

所述动滑块组件4包括滑块体41、滑块上端盖42、弹簧座43、压力弹簧44、回程矩形托架45和两个支撑滑杆座46。

所述滑块体41为矩形块，其内部为圆形通孔i411。所述滑块体41的左右两侧均具有通孔412。所述滑块体41的左右两侧均设有两根平行的横条，分别记为上横条413和下横条414。在同一侧面中，所述通孔412位于上横条413和下横条414之间。

所述滑块上端盖42中部为圆形通孔iii421，所述滑块上端盖42通过螺钉固定在所述滑块体41的上端。圆形通孔的作用是：螺钉调节通道，可不用卸下上端盖，直接通过圆形通孔对圆柱凸台432上的螺钉进行预紧。

所述弹簧座43的主要构件为圆筒431。

所述圆筒431上端端面上开有凹槽4311。所述圆筒431下端设有圆柱凸台432。所述圆柱凸台432外圆周向上每间隔90°均布有定位孔4321。所述圆柱凸台432从所述圆筒431内壁穿出。所述圆柱凸台432内部具有螺纹通孔4322。

所述圆筒431壁面上设有两根可拆卸的支撑柱4312。两根所述支撑柱4312上均装有滚动轴承4313。所述滚动轴承4313位于所述圆筒431外部。

所述压力弹簧44置于所述弹簧座43的凹槽4311中，在安装时，将所述弹簧座43上的支撑柱4312拆卸，带有压力弹簧44的弹簧座43穿入在所述滑块体41的圆形通孔i411中，所述压力弹簧44接触到所述滑块上端盖42产生压缩，两根支撑柱4312分别从滑块体41左右两侧的通孔412穿入并固定所述弹簧座43上。所述支撑柱4312能够在通孔412内上下移动。

所述回程矩形托架45包括托架体451和连接轴452。

所述托架体451包括第一连接柱4511和两根第二连接柱4512。

所述第二连接柱4512为矩形柱，其侧面被铣去一个直角梯形块，在第二连接柱4512中段上形成一个倾斜面。两根所述第二连接柱4512平行的连接在所述第一连接柱4511的两端，使整个托架体451呈半包围状。

所述托架体451安装在所述滑块体41上，其第二连接柱4512穿入下横条414和滚动轴承4313之间，并与下横条414和滚动轴承4313相接触，其中第二连接柱4512的倾斜面朝向上横条413方向，滚动轴承4313外圆周面的宽度大于与回程矩形托架45的接触宽度。

所述连接轴452连接在两根第二连接柱4512的端部。所述连接轴452和所述托架体451围成一个矩形框体。

当所述回程矩形托架45受到水平方向的推力时，所述回程矩形托架45在所述滑块体41上做往复运动，当所述滚动轴承4313滑过所述第二连接柱4512的倾斜面时，推动所述滚动轴承4313，使所述两根支撑柱4312在滑块体41左右两侧的通孔412内上下移动，带动所述弹簧座43在所述滑块体41内上下移动。整个过程中回程矩形托架45与滚动轴承4313保持紧密接触，并且以滚动形式运动，减小了摩擦力，且该回程矩形托架45具有结构简单，手动操作方便的效果。

所述支撑滑杆座46内部设有圆形通孔ii461。两个所述支撑滑杆座46对称分布在所述滑块体41的左右两侧，并通过螺纹连接在所述滑块体41的上横条413和下横条414上。

所述动滑块组件4通过所述支撑滑杆座46上的圆形通孔ii461安装在两根所述滑杆3上，能够沿着滑杆3做往复运动。

本实施例中，动滑块组件4的外形尺寸为：100mm×60mm×50mm。

所述静夹头5呈圆柱状，其上端面开有圆形凹槽51，下端面开有燕尾槽52。所述圆形凹槽51的底面中心具有螺柱53。所述静夹头5上端的周向上每间隔90°均布有圆头定位弹性销钉54。所述静夹头5下端的周向上设有燕尾槽定位销钉55。所述燕尾槽定位销钉55接通所述燕尾槽52。

本实施例中，静夹头5的外形尺寸为：半径为16mm，圆柱高度为15mm。

所述静夹头5安装在所述滑块体41的内部，其中所述静夹头5的螺柱53连接在所述弹簧座43的螺纹通孔4322内，所述弹簧座43的圆柱凸台432插入到所述静夹头5的圆形凹槽51中。所述静夹头5能够在所述滑块体41内旋转，旋转后通过所述静夹头5上的圆头定位弹性销钉54与所述弹簧座43的定位孔4321配合定位，快速实现分度定位的效果。

所述动夹头6为圆柱状，其上端面设有燕尾榫头61，其下端面设有矩形凹槽62。所述动夹头6周向上设有夹紧螺钉63。所述夹紧螺钉63穿入到所述矩形凹槽62内。

本实施例中，动夹头6的外形尺寸为：半径为16mm，圆柱高度为15mm，矩形凹槽62的尺寸为：20mm×15mm×10mm。

所述动夹头6上端的燕尾榫头61配合在所述静夹头5的燕尾槽52中，并通过静夹头5下端的燕尾槽定位销钉55夹紧固定。

所述砂纸7布置在所述底座1顶面上。

进一步的，还包括弹性夹持装置9。

所述弹性夹持装置9安装在所述底座1的两侧。所述弹性夹持装置9将所述砂纸7夹持固定，保证砂纸7的平整。

在研磨时，金相实验件8待研磨的表面竖直朝下置于所述动夹头6的矩形凹槽62内，并通过夹紧螺钉63固定在所述矩形凹槽62的壁面上。

进一步的，所述滑块体41的内壁、静夹头和弹簧座均涂抹有润滑剂。值得说明的是，由于零件的表面接触会产生摩擦,需要定期润滑滑块体41内壁，保证间隙配合的位置关系。

实施例2：

一种基于滑杆式金相实验件微动研磨装置的研磨方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)通过所述弹性夹持装置9将砂纸7夹持固定在所述底座1的顶面上，并且保证砂纸平整，没有褶皱。

2)将所述动滑块组件4沿着所述滑杆3朝所述立板2移动，当回程矩形托架45接触到所述立板2时，所述回程矩形托架45与所述滑块体41产生相对滑动，提升弹簧座43的竖直高度，进而便于旋松燕尾槽定位销钉55，卸下动夹头6。

3)取下所述动夹头6，放置一个或多个金相试验件8，旋转夹紧螺钉63调整金相试验件8的伸缩量，实现其夹紧过程，并夹紧。

4)将所述动夹头6安装在所述静夹头5中，并锁紧燕尾槽定位销钉55，旋转所述动夹头6和静夹头5调节角度，使得所述动夹头6和静夹头5整体沿所述滑块体41内壁旋转，通过圆头定位弹性销钉54定位。

5)推动所述动滑块组件4使其沿着所述滑杆3进行运动，并推动回程矩形托架45，使所述回程矩形托架45与所述滑块体41产生相对滑动，所述滚动轴承4313从所述回程矩形托架45的低点运动到高点，从而使弹簧座43被抬高。当反向运动时，通过顶部压力弹簧44压力作用下，所述滚动轴承4313从所述回程矩形托架45的高点运动到低点，从而使弹簧基座43、静夹头5和动夹头6一起回落至低点，进而使金相试验件8与底部砂纸7接触并研磨，实现单行程磨抛。

6)继续推动所述动滑块组件4使其沿着所述滑杆3进行往复运动，进行金相实验件研磨。

7)观测研磨表面，依次更换不同型号的砂纸7，直至达到研磨要求。

本实施例的技术效果如图7所示。该装置实现了仿手工磨抛过程。如图中所示的h1大于h2，即本装置解决了生手工研磨平面度不好的问题。