[发明专利]一种可调节式弯管内表面电磁研磨抛光装置及方法

说明书

本发明涉及一种可调节式弯管内表面电磁研磨抛光装置及方法，包括圆柱电磁铁、柔性调整链，柔性调整链围绕在被加工弯管四周，并首尾相连接，柔性调整链上均布有圆柱电磁铁，使圆柱电磁铁在弯管径向均布；圆柱电磁铁端面平行于弯管外表面切线方向；所述的柔性调整链通过法兰与六自由度机械手连接，弯管内设置永磁极，永磁极外部包覆有磁性磨粒；通过控制各个圆柱电磁铁的通电方向，产生沿弯管中心轴旋转的旋转磁场，永磁极在旋转磁场的作用下压附在弯管内表面做旋转磨削运动，六自由度机械手沿弯管中心轴线做往复进给运动。优点是：可根据被加工弯管的直径任意调整圆柱电磁铁数量，具有广泛的通用性。

技术领域

本发明涉及空间弯管内表面研磨抛光领域，尤其涉及一种可调节式弯管内表面电磁研磨抛光装置及方法。

背景技术

在航空航天、汽车等技术领域，发动机结构紧凑且复杂，为使机械内部狭小空间满足使用需求，常采用空间占用率小的空间弯管。弯管多为冷弯成型加工，在其弯曲处内表面会产生褶皱、凹坑以及扩展微裂纹，由于内腔表面粗糙不平，导致当液体或气体流过时，产生湍流、振动等现象，且易对管件内壁造成腐蚀，使弯管机械性能下降，导致机械工作不稳定，功率下降，因此需要对其内表面进行研磨抛光处理。但由于弯管形状非常复杂，传统工艺难以保证零件表面质量达到精加工要求。

在传统空间弯管内壁磨削加工中，通常有两种方法：

一种是运用机械手臂拖动旋转永磁极，沿空间弯管中轴线空间曲线轨迹进行磨削加工，其问题在于：永磁极旋转装置尺寸较大，易产生干涉问题；且加工弯管的直径受磁轭尺寸限制，当被加工弯管直径大于或接近其磁轭尺寸时，此装置及方法将不再适用；由于其外部永磁极磁场极性固定不变，当内部辅助磁极被外部磁场吸引后，内部辅助磁极自身不能进行自转，只能跟随外部磁场而绕弯管内壁公转，始终保持辅助磁极上同一位置与弯管内表面接触，不能促进磨料的交替更新，最终辅助磁极与弯管内壁相接触部分的磨料失效，产生划擦现象，严重影响研磨效果；当需要磁极高速旋转时，其永磁极易脱落。

另一种方法是由多个轴向圆柱电磁铁以螺旋缠绕方式裹住自由空间弯管外壁，由单片机控制电磁铁磁场强度及方向，对空间弯管内壁进行抛光。其问题在于：由于电磁铁螺旋缠绕在弯管外壁，没有沿轴线的运动，其内部辅助磁极只能沿螺旋线轨迹进行研磨，使得螺距之间的区域无法研磨，导致研磨不均匀，表面光整度极差；电磁铁数量随弯管研磨区域的延长而大量增多，导致磁场的控制方式复杂；条状皮带属于柔性结构，当研磨区域较长时，过多的磁极缠绕困难，磁极间距不好掌握，极易导致缠绕处各区域场强不一致，研磨均匀性差。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可调节式弯管内表面电磁研磨抛光装置及方法，采用尺寸可调整的旋转电磁场结合永磁极，对弯管内表面抛光，大幅降低空间弯管内壁抛光加工的成本，提高抛光效率

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种可调节式弯管内表面电磁研磨抛光装置，包括圆柱电磁铁、柔性调整链，柔性调整链围绕在被加工弯管四周，并首尾相连接，柔性调整链上均布有圆柱电磁铁，使圆柱电磁铁在弯管径向均布；圆柱电磁铁端面平行于弯管外表面切线方向，且圆柱电磁铁端面距弯管外表面2mm～3mm；所述的柔性调整链通过法兰与六自由度机械手连接，弯管内设置永磁极，永磁极外部包覆有磁性磨粒；通过控制各个圆柱电磁铁的通电方向，产生沿弯管中心轴旋转的旋转磁场，永磁极在旋转磁场的作用下压附在弯管内表面做旋转磨削运动，同时六自由度机械手沿弯管中心轴线做往复进给运动。

所述的柔性调整链由三个以上链节单元首尾相接组成，链节单元包括链节本体、连接轴，链节本体为弧形板状结构，链节本体一端为凸起结构，另一端为可与凸起结构匹配的豁口，链节本体上开有用于固定安装圆柱电磁铁的长圆孔；凸起结构开有带键槽的通孔，豁口处开有与连接轴相配合的圆孔，凸起结构可与相邻的链节本体的豁口通过连接轴连接，所述的连接轴中间带有与键槽相配合的键结构。