[发明专利]超声振动辅助磁力磨削装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声加工复合磁力研磨技术，属于光整加工和表面工程技术领域，具体涉及一种超声振动辅助磁力磨削装置。

背景技术

传统的外圆磨削主要是运用圆盘形砂轮对工件外圆进行加工。磨削加工过程中，砂轮和工件运动方式有：砂轮自转，并且沿着径向进行进给运动，与此同时工件自传，沿着轴向进行往复运动。而又由于磨削是工件加工的最终工序，决定着工件的质量。因此，对机床有较高的精度要求，而且砂轮要有良好的锋锐和自锐性，对工艺水平以及调整技术要求也较高。因此磨削过程受到各种因素的影响，导致产品容易产生质量缺陷，譬如工件圆柱形表面出现烧伤，拉毛，以及圆度和圆柱度误差较大，不能满足使用要求。因此磁力研磨技术作为一种新的研磨方式被提出，并逐渐发展成熟。

磁力研磨中，磁场的产生至关重要。常用的加工方法中的磁场由电磁线圈提供，加工的时间久了，容易发热。而硬脆材料，如陶瓷，由于本身的材料特性，加工时间往往比较长，电磁线圈便不适用了。因此本文提出用永久磁体代替电磁铁，克服了电磁线圈加工久容易发热问题。适用性较强，并且装置小，重量轻，不需要供电装置。然而磁力研磨在加工硬脆材料，譬如陶瓷材料，加工效率低下。因此，如果在磁力研磨过程中，引入振动，将会进一步改善研磨效果，提高加工效率。并且振动可以将磨粒很好的保持在工作间隙内，促进磨粒的移动以及自锐，并且能够消除研磨过程中产生的加工痕迹，提高表面质量。由于振动可以使磨粒对工件表面产生高频振动，减少工件表面残余应力，产生压应力，提高工件抗疲劳强度，提升其使用寿命。

在超声辅助磁力研磨过程中，换能器产生的振幅很小，不能满足研磨的需要。因此，可以通过使用变幅杆对振幅进行放大，从而满足加工需要。变幅杆放大振幅原理是根据超声波在变幅杆传递过程中能量守恒定律，由于变幅杆大端面与换能器相连，小端连着工具头，而通过变幅杆端面单位面积的能量恒定，因此输出端振幅变大，能够满足加工的要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种专门适用于硬脆材料外圆精密抛光的超声振动辅助磁力磨削装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：超声振动辅助磁力磨削装置，包括固定底座、超声波发生器、换能器、防护套筒、圆锥—圆柱复合型的变幅杆、磁场强度调整机构、工具头和磁性磨料，防护套筒设在固定底座上，换能器水平设在防护套筒内，超声波发生器通过穿过防护套筒的电缆16与换能器连接，换能器的动力输出端与变幅杆的较大头连接，防护套筒前端设有法兰盘，变幅杆的较小头水平向前穿出法兰盘，工具头后端与变幅杆的较小头连接，工具头前侧的工作端呈圆弧面结构，该圆弧面结构的中心线呈水平设置，工具头后侧设有安装孔，安装孔的中心线方向沿所述圆弧面结构的径向方向设置，磁场强度调整机构设在安装孔内，磁性磨料被磁场强度调整机构吸附在工具头的圆弧面上。

所述磁场强度调整机构包括由前向后依次设在安装孔内的弹簧座、弹簧、上顶板、永磁体和调节螺柱，弹簧前端和后端分别与弹簧座和上顶板顶压配合，永磁体前侧面与上顶板后侧面接触，调节螺柱与安装孔螺纹连接并与永磁体后侧面顶压配合，调节螺柱后端面设有与螺丝刀配合的一字或十字槽。

所述磁场强度调整机构设有四个，其中两个位于变幅杆的上方，另外两个位于变幅杆的下方。

所述法兰盘与变幅杆为一体结构，变幅杆的较小头同轴向设有与工具头可拆卸连接的螺杆。

采用上述技术方案，换能器输出端和变幅杆较大头的端面处同轴向通过螺纹进行连接，连接紧密，保证了能量传递的均衡性，并减少能量在连接处的损失。

圆锥—圆柱复合型的变幅杆较小头处设有螺杆，螺杆与工具头通过螺纹进行连接，并且保证变幅杆和工具头无间隙配合，减少能量传递过程中在连接处的损失。变幅杆节面的法兰盘外圆加工出均布的螺纹孔，通过螺栓与防护套筒连接。

在工具头后侧端面的上部和下部分别加工出一个斜面，在两个斜面上分别开设两个安装孔，永磁体内置于安装孔内。永磁体选用圆柱体形状，工作过程中提供恒定磁场，而通过旋紧或旋松调节螺柱，通过压缩或拉伸弹簧的长度，这样就可以改变永磁体前侧面与安装孔底面的距离，进而改变工具头前端加工面上的磁场强度，从而改变永磁体对磁性磨料的吸附力，以便更好的对工件进行磨削。

根据相关文献，经过总结，超声辅助磁力研磨具有以下优点：

1. 超声复合磁力研磨，磁性磨粒在受到磁场力作用的同时，对工件表面产生脉冲压力，大大提高研磨效率。