[发明专利]一种自动化磁场辅助光整加工装置及方法

说明书

针对复杂曲面高效高质光整和柔性控制面临的技术难题，发明了一种自动化磁场辅助光整加工装置及方法。所述装置包括工业机器人、工业振动马达、新型光整加工装置、工件装夹装置和三轴精密位移工作台；新型光整加工装置包括磁场发生装置、固定板、连接板、导向螺钉和连接杆；磁场发生装置包括连杆、导杆、磁轭、丝杆、手柄、螺母、螺栓、四个磁极和磁极套。通过工业机器人实现多自由度柔性调整，可以完成对不同面型的工件进行自动化光整加工；工业振动马达的振动复合作用，可提高光整加工效率；新型光整加工装置磁极角度可以针对不同工件特征表面进行调节。本发明能突破传统方法对复杂曲面光整加工的局限性，从而实现高效高质的柔性自动化光整加工。

技术领域

本发明涉及复杂曲面光整加工技术，特别提供了一种自动化磁场辅助的光整加工装置及其光整加工方法。

背景技术

表面质量直接影响产品的使用性能和使用寿命，不同的光整加工方法会得到不同的表面特征和精度特征。为进一步改善抛光方法，获取较高的加工精度及表面粗糙度，一些非传统光整加工方法相继出现，主要包括磁性磨料光整、磨粒流光整、珩磨光整、磁流变光整等。磁性磨粒光整加工是指磁场作用于磁性磨粒上并形成磨具，将形成的磨具作用于工件表面上。通过工件与磁性磨粒做相对运动，从而使磨粒在工件表面产生摩擦、滚压等现象，进而完成对工件的光整加工，磨粒的制备是其中的一个难题，当前技术制备出的平均粒径约为150 μm，粒径较大且成本较高。磨粒流光整加工是将一种半固态磨料放置于待加工件型腔内，通过在工件端部加压使磨料流过工件表面，从而完成对工件表面毛刺去除、降低粗糙度。该方法精确性高、稳定性好，尤其适用于微小零件内腔表面光整加工，但磨粒流光整加工需要特殊的加工平台，生产过程繁琐，增加了加工时间与生产成本。珩磨是利用油石组成珩磨头，通过往复和旋转运动，对内孔进行光整的加工工艺，该方法主要用来加工圆柱孔，通过更换相应直径的珩磨头，可以加工平面、球面等，但该方法会因转速过高产生热误差问题，造成尺寸精度变小、表面质量变差等问题。磁流变光整是指磁流变液在高梯度磁场的作用下，其流变性发生变化，表现出类固体的性质，形成具有黏性行为的“小磨头”，该磨头与工件之间做相对运动，使工件表面收到较大的剪切力，从而使工件表面材料去除，完成对工件的光整加工。然而，现有光整加工方法主要用来提高平面的表面质量，针对复杂曲面的光整加工主要由人工完成，这种加工方式不仅费时、费力，而且加工质量难以得到保障。随着制造技术的发展，对零件表面质量的要求也越来越高，特别是面向航空、航天等领域，基础零件和模具的形状越来越复杂。因此，开发面向曲面高效、高质量的柔性自动化光整加工方法和技术具有重要的理论意义和实际应用价值。本发明提出一种新型自动化磁场辅助加工装置，通过集成所发明的新型磁场发生装置，利用工业机器人的多自由度位姿调节，实现对复杂曲面的自动化光整加工，并通过振动模块的复合作用，进一步提高光整加工效率。

发明内容

本发明提供了一种自动化磁场辅助光整加工装置及方法。磁极集成于磁轭上构成磁场发生装置，磁场发生装置装备于工业机器人上，通过调节丝杆精确控制磁极作用区域，调整磁极角度位置和工业机器人的辅助控制，以更有效的贴合待加工复杂表面，解决光整加工的柔性自动化控制问题，提高工作效率。同时，利用对工业振动马达施加驱动信号后产生的振动，进一步提高光整加工效率。

本发明的一种自动化磁场辅助光整加工装置及方法所提供的技术方案如下：