專利名稱：磁力拋光加工中心機床的制作方法
技術領域：
本實用新型提供一種磁力拋光加工中心機床，屬于復雜曲面自動拋光加工技術領域，尤其涉及一種復雜曲面零件的自動數字化掃描、數控加工程序編制、復雜曲面自動拋光加工和加工過程中磁性磨料自動更換的技術，屬于金屬零件表面拋光加工設備領域。
背景技術：
在工業高速發展的今天，模具已經成為工業生產領域中最重要的生產工具之一。從注塑、沖裁、拉伸、冷拔、熱軋、鍛造、鑄造，到壓力成型加工，無一不有模具在生產加工中使用。模具表面只有具有較低的表面粗糙度，才可能使得用其生產的產品也具有較低的表面粗糙度。對于簡單的模具表面(如平面和外圓面)的拋光加工，現在已經有很多成熟的自動化加工方法在應用，如化學、電化學、電化學機械復合拋光加工，但對于復雜曲面尤其是模具型腔的復雜內表面來說，真正成熟的自動化加工方法還幾乎沒有。目前沿用的拋光加工方法仍然主要是手工加工，盡管近年來國內外普遍采用了電動、風動、超聲波等拋光加工工具，部分地減少了工人的勞動強度，提高了加工的效率，但仍然沒有從根本上解決問題。由于手工加工勞動強度大、生產效率低，作為模具加工最后一道工序的拋光加工，其加工工作量要占整個加工工作量的30% 40%。而且對于形狀復雜的工件，即使是有圖紙，程序的編制也是非常困難的，有時必須借助于高級的CAD/CAM軟件，何況有些工件根本就沒有圖紙；加工程序即使可以完全按照圖紙編制，但編程的時間跟編程的準確性也嚴重制約著磁粒拋光加工的進行。因此實際生產中迫切需要能夠對自由曲面進行測量、編程和數控加工的加工裝置，來解決這一加工上的難題。現有的磁力研磨機，如中國專利CN200810300645.1公開的一種磁力研磨機及其制作方法它是采用轉動的磁力線使盛裝容器內的磨料無規則運動對工件進行研磨作業，它是將設置在旋轉托盤上的強磁體不對稱放置，使磁力研磨機的磁作用區增大；在安裝旋轉托盤的機架與盛裝容器的支撐臺上設置調節旋轉托盤與盛裝容器間距離的調磁距裝置，使磁力研磨機的操作更加便捷。將磁力研磨機旋轉托盤上的強磁體設置為兩對，相鄰兩強磁體的磁極相反且不對稱放置，這樣就可使磁力研磨機的中間無磁區域減少，容器內的磁作用區域增大，減少磨削加工時的死角，使磁力研磨機的效率和加工效果進一步提升。調磁距裝置，可降低強磁體對磨針的作用力，使卸料時容器能輕松抬起，在放置容器時減少容器與支撐臺的碰撞。該類型的磁力研磨機不能加工通用工件，而且必須在容器內使用，操作復雜，加工效率不高。
實用新型內容根據以上現有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、操作方便、用于復雜曲面自動數字化掃描、數控加工程序自動編制，復雜曲面自動拋光加工和加工過程中磁性磨料自動更換的一種磁力拋光加工中心機床。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種磁力拋光加工中心機床，包括底座和立柱，其特征在于底座上固定設置工作臺底座，在工作臺底座上安裝有手動控制升降臺機構，其手動操作軸固定在工作臺底座上，工作臺底座上設置工作臺，工作臺底座通過燕尾導軌與工作臺左右滑動連接，工作臺的右端固定安裝工作臺橫向驅動機構，工作臺上左端固定安裝磁性磨料庫，所述的工作臺底座在豎直方向上與立柱上的導軌上下滑動相連，立柱下方固定在底座上，立柱上部固定安裝主軸縱向驅動機構，在主軸縱向驅動機構的導軌上設置可以前后滑動的主軸箱，主軸箱內部固定安裝有主軸自動控制升降機構和主軸轉速控制機構，主軸自動控制升降機構和主軸轉速控制機構分別位于主軸箱的下端和上端，在主軸自動控制升降機構的下方固定安裝電磁拋光頭，電磁拋光頭下方吸附磁性磨料，不同粒度的磁性磨料放置在磁性磨料庫的不同磨料斗中，電磁拋光頭(16)與磁性磨料庫(9)相適應。所述的磁性磨料是一種具有切削能力的鐵基顆粒增強型復合材料，相當于普通加工時的刀具，拋光使用的磁性磨料有多種制備方法，包括機械混合法、粘接法、燒結法、等離子噴涂法、反應鑄造法、復合鍍層法等，而常用的制備方法為燒結法和粘接法。燒結法是目前磁性磨料制備最常用的方法，根據具體燒結條件的不同，它又分為常壓燒結、熱壓燒結、激光燒結、微波燒結等。雖然燒結法已應用于實踐，但利用該方法制備的磁性磨料結合強度不足，在機械粉碎、篩分過程中有相當部分的磨料相與鐵磁相分離，耐用度下降。粘結法根據所選用粘結劑的不同分為無機粘結和有機粘結，是將一定比例、混合均勻的鐵磁性粉末和磨料粉末用粘結劑粘結在一起，然后固化，再機械粉碎、篩選，制成不同粒度的磁性磨料粉末。粘結法工藝簡單，容易實現，成本較低；但組織疏松，結合差，密度低，熱穩定性差，磨粒相容易脫落，壽命較短。加工時用到的磁性磨料需要根據工件表面要達到的粗糙度要求來選擇，粒度大的磨料加工效率比較高，但獲得的工件表面較粗糙；粒度小的磨料較高效率低，但加工后的工件表面粗糙度低。因此應該按照加工工件的要求來選擇合適的磁性磨料。磁力拋光加工的工作原理為利用工具磁極產生的磁性吸附磁性磨料,使磁性磨料按磁力線方向緊密而有規律地排列起來，形成“磨料軟刷子”，主電動機通過連接機構帶動工具磁極旋轉，三個伺服電動機分別驅動工作臺和主軸箱運動，而工具磁極通過主軸安裝在主軸箱中，這樣就使工具磁極與工作臺發生相對運動，從而完成對工件表面的拋光加工。磁性磨料庫可以盛放不同粒度的磁性磨料，相當于普通加工中心的刀庫。具體的實施方案是所述的手動控制升降臺機構包括圓錐滾子軸承、軸承壓蓋、螺母、螺桿、軸承壓蓋、刻度盤、手動軸、鍵、軸套、深溝球軸承和錐齒輪，螺母固定在底座上，螺桿與螺母配合形成動力傳輸機構，螺桿的上端通過工作臺底座下方的孔深入工作臺底座中，在與工作臺底座下方的孔相交的部位螺桿的軸肩上固定有圓錐滾子軸承，軸承壓蓋將圓錐滾子軸承壓緊在工作臺底座下方，在螺桿最上端的軸肩上通過鍵和螺母將錐齒輪固定，錐齒輪與另一錐齒輪相嚙合，相嚙合的錐齒輪通過鍵和螺母固定在手動軸最左端的軸肩上，手動軸通過成對安裝的深溝球軸承與工作臺底座最右側的孔固定連接，兩個深溝球軸承之間固定有軸套，軸承壓蓋將深溝球軸承固定在手動軸的軸肩上，刻度盤通過鍵固定在手動軸的最右端。手動操作手動軸旋轉，實現工作臺的升降。所述的工作臺橫向驅動機構包括絲杠、蓋板、伺服電動機、軸套、鍵、齒輪、螺母、彈簧卡圈、變速箱殼體和深溝球軸承，伺服電動機固定安裝在變速箱殼體的右側，變速箱殼體的左側固定安裝在橫向運動的工作臺的最右側，伺服電動機的輸出軸通過變速箱殼體右側的孔深入到變速箱殼體內，齒輪通過鍵與伺服電動機的輸出軸連接在一起，軸套安裝在齒輪的右側，螺母安裝齒輪的左側，所述的齒輪與另一齒輪相嚙合，相嚙合的齒輪通過鍵固定連接在絲杠最右側的軸肩上，齒輪的右側安裝有螺母，絲杠的右端通過深溝球軸承與變速箱殼體左側的孔相連，彈簧卡圈將深溝球軸承固定在絲杠的軸肩上，絲杠與螺母相配合，螺母固定在工作臺上。伺服電動機通過齒輪減速帶動絲杠旋轉，實現通過工作臺橫向運動。同時固定在工作臺的磁性磨料庫實現橫向運動，實現磁性磨料的自動更換和拋光加工。所述的磁性磨料庫包括10-17個盛放磁性磨料的磨料斗、I個廢磨料斗、底座和螺紋定位孔，磨料斗和廢磨料斗設置在底座上，底座設置螺紋定位孔，螺紋定位孔用于通過螺栓和螺母將磁性磨料庫與工作臺連接在一起，磨料斗設置圓柱狀容腔，容腔與工具磁極的端部相適應，廢磨料斗設置在磨料斗的一側，廢磨料斗的容積為磨料斗的容腔容積的4倍以上。磁性磨料庫用于放置不同粒度磁性磨料，實現磁性磨料由粗到細的更換，從而加工出高光潔度的工件。磨料斗采用工程塑料制作，數量為10 17個，每個磨料斗都有一個標號。根據需要不同的磨料斗放入不同的磁性磨料，便于加工中磁性磨料的自動更換。每個磨料斗均可方便的固定和取下。所述的主軸縱向驅動機構包括導軌、絲杠、深溝球軸承、螺母、齒輪、鍵、軸套、軸承壓蓋和伺服電動機，伺服電動機固定安裝在變速箱殼體的右側，變速箱殼體的左側固定安裝在縱向導軌的最右側，伺服電動機的輸出軸通過變速箱殼體右側的孔深入到變速箱殼體內，齒輪通過鍵與伺服電動機的輸出軸連接在一起，螺母將齒輪固定在伺服電動機輸出軸的軸肩上，所述的齒輪與另一齒輪相嚙合，相嚙合的齒輪也是通過鍵固定連接在絲杠的最右端，齒輪的左側安裝有軸套，齒輪的右側安裝有螺母，軸套的左側安裝有深溝球軸承，深溝球軸承的左端緊靠在絲杠最右端的軸肩上，軸承壓蓋將深溝球軸承緊壓在導軌最右端的孔上，絲杠與螺母配合連接，螺母固定在主軸箱上。所述的主軸自動控制升降機構包括滑套、主軸、螺母、推力球軸承、軸套、深溝球軸承、軸承壓蓋、伺服電動機、連軸套、鍵、絲杠和螺母座，伺服電動機固定在主軸箱的上端，伺服電動機的輸出軸通過連軸套和鍵與絲杠的上端固定連接，絲杠的上端通過深溝球軸承與主軸箱上端的孔固定連接，深溝球軸承的下端固定在絲杠最上端的軸肩上，螺母和軸承壓蓋將深溝球軸承分別固定在絲杠上和主軸箱上，絲杠的下端通過深溝球軸承與主軸箱的下端固定連接，絲杠與螺母配合連接在一起，螺母通過螺母座固定在滑套上，滑套固定在主軸上，在滑套的上端固定有推力球軸承和深溝球軸承，兩個軸承之間通過軸套間隔開來，深溝球軸承的上端固定有軸套和螺母，主軸的上端與花鍵套通過過盈配合固定連接在一起。所述的主軸轉速控制機構包括主電動機、螺母、深溝球軸承、軸承壓蓋、V帶、V帶輪、鍵和花鍵套，主電動機固定在主軸箱上，主電動機的輸出軸通過V帶與V帶輪連接，V帶輪通過鍵與花鍵套的上端固定連接，V帶輪的上端固定有螺母，花鍵套的下端通過深溝球軸承與主軸箱上端的孔相連，螺母和軸承壓蓋分別固定在深溝球軸承的上方和下方。電磁拋光頭包括磁芯、電磁線圈和工具磁極組成，磁芯上均勻纏繞著電磁線圈，磁芯的上端固定安裝在主軸自動升降機構的下端，磁芯下端的螺紋孔與工具磁極上端的螺栓通過螺紋配合連接在一起，工具磁極的端部設置3-10個矩形槽。使用時，電磁線圈的電流由控制系統通過電流驅動器進行控制。通電后工具磁極產生磁力，將磁性磨料牢固地吸附在工具磁極上。所述的導電測頭包括絕緣體和金屬導體兩部分組成，絕緣體和金屬導體通過螺紋固定在一起，金屬導體通過接線柱與外部檢測電路相連。本實用新型整體上具有如下優點(I)磨料庫用于放置不同粒度的磁性磨料，并且可以根據需要按照控制程序進行磁性磨料的更換；磨料斗不帶有磁性，不能被磁化，防止對磁性磨料的吸附；(2)磁性磨料的自動更換使得磁性磨料由粗到細的更換、磁性磨料失去拋光能力時的更換實現自動化；(3)在磁性磨料的更換過程中，采用較小的線圈電流來控制磁性磨料在工具磁極上的吸附量；(4)在加工過程中采用的工具磁極其球頭半徑比導電測頭球頭半徑正好小加工間隙值，使得數字化掃描過程中記錄的數據可直接用于加工程序的編制，不需要進行曲面擬合、求等距面和干涉檢查等后置處理，加工程序的生成不僅速度快，而且準確可靠，而且保證了工具磁極與加工表面之間間隙的均勻性。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為圖1的左視圖；圖3為本實用新型的手動控制升降臺機構的結構示意圖；圖4為本實用新型的工作臺橫向驅動機構的結構示意圖；圖5為本實用新型的磁性磨料庫的結構示意圖；圖6為本實用新型的圖5的俯視圖；圖7為本實用新型的主軸縱向驅動機構的結構示意圖；圖8為本實用新型的主軸自動控制升降機構和主軸轉速控制機構的結構示意圖；圖9為本實用新型的電磁拋光頭的結構示意圖；圖10為本實用新型的導電測頭的結構示意圖；其中1、底座2、工作臺底座 3、絲杠螺母座 4、絲杠 5、端蓋 6、深溝球軸承7、螺母8a、螺栓8b、螺母9、磁性磨料庫9a、螺紋定位孔9b、磨料斗9c、廢磨料斗9d、定位孔9e、底座10、立柱11、主軸箱12、防護蓋13、主電動機14、防護蓋 15、伺服電動機 16、電磁拋光頭 17、磁芯夾持機構 18、軸套 19、縱向運動導軌20、主軸轉速控制機構 21、主軸自動控制升降機構 22、絲杠 23、螺母 24、齒輪25、鍵26、軸套27、伺服電動機28、鍵29、齒輪30、螺母31、軸承壓蓋32、深溝球軸承33、變速箱殼體34、工作臺35、燕尾導軌36、軸承壓蓋37、刻度盤38、手動軸39、鍵40、軸套41、深溝球軸承42、鍵43、錐齒輪44、螺母45、錐齒輪46、螺母47、鍵48、圓錐滾子軸承49、軸承壓蓋50、螺母51、螺桿52、蓋板53、伺服電動機54、軸套55、鍵56、齒輪57、螺母58、螺母59、鍵60、齒輪61、彈簧卡圈62、變速箱殼體63、深溝球軸承64、滑套65、主軸66、推力球軸承67、螺母68、深溝球軸承69、軸套70、螺母71、螺母72、深溝球軸承73、軸承壓蓋74、V帶75、V帶輪76、鍵77、螺母78、花鍵套79、伺服電動機80、連軸套81、鍵82、螺母83、軸承壓蓋84、深溝球軸承85、軸套86、絲杠87、螺母座88、深溝球軸承89、推力球軸承90、軸套91、深溝球軸承92、彈簧卡頭93、螺栓94、工具磁極95、矩形槽96、柄端97、電磁線圈98、磁芯99、螺紋孔100、導電測頭100a、絕緣體100b、金
屬導體。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述實施例1 :如圖1、圖2所示，底座I上固定設置工作臺底座2，在工作臺底座2上安裝有手動控制升降臺機構，其手動操作軸38固定在工作臺底座2上，工作臺底座2上設置工作臺34，工作臺底座2通過燕尾導軌35與工作臺34左右滑動連接，工作臺34的右端固定安裝工作臺橫向驅動機構，工作臺34上左端固定安裝磁性磨料庫9，所述的工作臺底座2在豎直方向上與立柱10上的導軌上下滑動相連，立柱10下方固定在底座I上，立柱10上部固定安裝主軸縱向驅動機構，在主軸縱向驅動機構的導軌19上設置可以前后滑動的主軸箱11，主軸箱11內部固定安裝有主軸自動控制升降機構21和主軸轉速控制機構20，它們分別位于主軸箱11的下端和上端，在主軸自動控制升降機構21的下方末端固定安裝電磁拋光頭16的磁芯17，磁芯17通過螺紋配合連接工具磁極16或導電測頭100，工具磁極16下方吸附磁性磨料，不同粒度的磁性磨料放置在磁性磨料庫9的不同磨料斗9b中，導電測頭100作為曲面數字化掃描的測頭。如圖3所示，手動控制升降臺機構包括圓錐滾子軸承48、軸承壓蓋49、螺母50、螺母44、螺母46、螺桿51、軸承壓蓋36、刻度盤37、手動軸38、鍵39、軸套40、深溝球軸承41、鍵42、鍵47和錐齒輪43、錐齒輪45，螺母50固定在底座I上，螺桿51與螺母50配合形成動力傳輸機構，螺桿51的上端通過工作臺底座2下方的孔深入工作臺底座2中，在與工作臺底座2下方的孔相交的部位螺桿51的軸肩上固定有圓錐滾子軸承48，軸承壓蓋49將圓錐滾子軸承48壓緊在工作臺底座2下方，在螺桿51最上端的軸肩上通過鍵47和螺母46將錐齒輪45固定，錐齒輪45與錐齒輪43相嚙合，錐齒輪43通過鍵42和螺母44固定在手動軸38最左端的軸肩上，手動軸38通過成對安裝的深溝球軸承41與工作臺底座2最右側的孔固定連接，兩個深溝球軸承41之間固定有軸套40，軸承壓蓋36將深溝球軸承41固定在手動軸38的軸肩上，刻度盤37通過鍵39固定在手動軸38上。如圖4所示，工作臺橫向驅動機構包括絲杠4、蓋板52、伺服電動機53、軸套54、鍵55、鍵59、齒輪56、齒輪60、螺母57、螺母58、螺母3、彈簧卡圈61、變速箱殼體62和深溝球軸承63，伺服電動機53固定安裝在變速箱殼體62的右側，變速箱殼體62的左側固定安裝在橫向運動的工作臺34的最右側，伺服電動機53的輸出軸通過變速箱殼體62右側的孔深入到變速箱殼體62內，齒輪56通過鍵55與伺服電動機53的輸出軸連接在一起，軸套54安裝在齒輪56的右側，螺母57安裝齒輪56的左側，所述的齒輪56與齒輪60相嚙合，齒輪60通過鍵59固定連接在絲杠4最右側的軸肩上，齒輪60的右側安裝有螺母58，絲杠4的右端通過深溝球軸承63與變速箱殼體62左側的孔相連，彈簧卡圈61將深溝球軸承63固定在絲杠4的軸肩上，絲杠4再與螺母3相配合，螺母3固定在工作臺34上。[0039]如圖5、圖6所示，磁性磨料庫9包括10-17個盛放磁性磨料的磨料斗％、I個廢磨料斗9c、底座9e和螺紋定位孔9d，磨料斗9b和廢磨料斗9c設置在底座9e上，底座9e設置螺紋定位孔9d，螺紋定位孔9d用于通過螺栓和螺母將磁性磨料庫9與工作臺34連接在一起，磨料斗％設置圓柱狀容腔，容腔與工具磁極的最大尺寸相適應，廢磨料斗9c設置在磨料斗9b的一側，廢磨料斗9c的容積為磨料斗9b的容腔容積的4倍以上。磁性磨料庫9用于放置不同粒度的磁性磨料，實現磁性磨料由粗到細的更換，從而加工出高光潔度的工件。廢磨料斗9c容積較大，可以容納多個磨料斗9b使用后的廢磨料。磨料斗9b和廢磨料斗9c采用工程塑料制作,不帶有磁性,不能被磁化，各個磨料斗均呈規則排列設置，容腔深度50mm 80mm。磨料斗9b和廢磨料斗9c均可方便的固定和取下，磨料斗9b的底面設置定位孔9d，定位孔9d與定位銷配合用于將磨料斗9b固定在底座9e上。磨料斗9b和廢磨料斗9c均由一面兩孔定位，即底面和對角線位置設置的兩個定位孔9d。如圖7所示，主軸縱向驅動機構包括導軌19、絲杠22、深溝球軸承32、螺母23、螺母30、齒輪24、齒輪29、鍵25、鍵28、軸套18、軸套26、軸承壓蓋31和伺服電動機27，伺服電動機27固定安裝在變速箱殼體33的右側，變速箱殼體33的左側固定安裝在縱向導軌19的最右側，伺服電動機27的輸出軸通過變速箱殼體33右側的孔深入到變速箱殼體33內，齒輪24通過鍵25與伺服電動機27的輸出軸連接在一起，螺母23將齒輪24固定在伺服電動機27輸出軸的軸肩上，所述的齒輪24與另一齒輪29相嚙合，齒輪29也是通過鍵28固定連接在絲杠22的最右端，齒輪29的左側安裝有軸套18，齒輪29的右側安裝有螺母30，軸套18的左側安裝有深溝球軸承32，深溝球軸承32的左端緊靠在絲杠22最右端的軸肩上，軸承壓蓋31將深溝球軸承32緊壓在導軌19最右端的孔上，絲杠22與螺母30配合連接，螺母30固定在主軸箱11上。如圖8所示，主軸自動控制升降機構21包括滑套64、主軸65、螺母67、螺母70、螺母82、推力球軸承66、軸套85、軸承69、深溝球軸承68、深溝球軸承84、深溝球軸承88、軸承壓蓋83、伺服電動機79、連軸套80、鍵81、絲杠86和螺母座87，伺服電動機79固定在主軸箱11的上端，伺服電動機79的輸出軸通過連軸套80和鍵81與絲杠86的上端固定連接，絲杠86的上端通過深溝球軸承84與主軸箱11上端的孔固定連接,深溝球軸承84的下端固定在絲杠86最上端的軸肩上，螺母82和軸承壓蓋83將深溝球軸承84分別固定在絲杠86上和主軸箱11上，絲杠86的下端通過深溝球軸承88與主軸箱12的下端固定連接，絲杠86與螺母87配合連接在一起，螺母87通過螺母座固定在滑套64上，滑套64固定在主軸65上，在滑套64的上端固定有推力球軸承66和深溝球軸承68，兩個軸承之間通過軸套85間隔開來，深溝球軸承68的上端固定有軸套69和螺母70，主軸65的上端與花鍵套78通過過盈配合固定連接在一起。主軸轉速控制機構20包括主電動機15、螺母71、螺母77、深溝球軸承72、軸承壓蓋73、V帶74、V帶輪75、鍵76和花鍵套78，主電動機15固定在主軸箱11上，主電動機15的輸出軸通過V帶74與V帶輪75連接，V帶輪75通過鍵76與花鍵套78的上端固定連接，V帶輪75的上端固定有螺母77，花鍵套78的下端通過深溝球軸承72與主軸箱11上端的孔相連，螺母71和軸承壓蓋73分別固定在深溝球軸承72的上方和下方。本實用新型在工作時，主電動機13通過V帶74將動力輸送至V帶輪75，V帶輪75通過鍵76和螺母77將動力傳送至花鍵套78，花鍵套78又與主軸65固定連接在一起，主軸65再通過磁芯夾持機構17將動力傳送至電磁拋光頭16。如圖9所示，電磁拋光頭16包括磁芯98、電磁線圈97和工具磁極94組成，磁芯98上均勻纏繞著電磁線圈97，電磁線圈97設置連接電流控制器，磁芯98的上端固定安裝在主軸自動控制升降機構21的下端，磁芯98下端的螺紋孔99與工具磁極94上端的螺栓93通過螺紋配合連接在一起，工具磁極94的端部設置3-10個矩形槽95。如圖10所示，導電測頭100包括絕緣體IOOa和金屬導體IOOb兩部分組成，絕緣體IOOa和金屬導體IOOb通過螺紋配合連接在一起，金屬導體IOOb通過接線柱與外部檢測電路相連。工作原理和過程三個伺服電動機79、27、53分別控制工作臺34和電磁拋光頭16在各自坐標方向的移動，從而實現電磁拋光頭16相對于工作臺34的三坐標聯動(I)工具磁極相對工作臺的在豎直方向上的運動是通過主軸自動控制升降機構21和手動控制升降臺機構共同實現的，主軸自動控制升降機構21的動力源為伺服電動機79，伺服電動機79輸出的動力通過連軸套80和鍵81傳遞給絲杠86，絲杠86與螺母87配合連接在一起，從而將絲杠86的轉動轉化為螺母87的上下移動，螺母87通過螺母座固定在滑套64上，滑套64固定在主軸65上，主軸65又通過磁芯夾持機構17與電磁拋光頭16固定在一起，從而實現了電磁拋光頭16的上下移動；而手動控制升降臺機構是通過人力來調節的，當人力作用于手動軸38時，手動軸38發生轉動，手動軸38又通過鍵42和螺母44將動力傳送至錐齒輪43，由于錐齒輪43與錐齒輪45相嚙合，而錐齒輪45又通過鍵47和螺母46固定在螺桿51上，故實現了螺桿51的轉動，螺桿51與螺母50配合連接，而螺母固定在底座I上，因此螺桿51不僅做轉動而且還在上下移動，螺桿51又通過圓錐滾子軸承48和軸承壓蓋49固定在工作臺底座2上，由此螺桿51的復合運動轉化為工作臺34的上下移動。工具磁極相對工作臺34的在豎直方向上的運動就是通過電磁拋光頭16的上下移動和工作臺34的上下移動共同實現的。(2)主軸縱向運動的動力源為伺服電動機27，伺服電動機27將動力傳送至固定在其輸出軸上的齒輪24，由于齒輪24與齒輪29相嚙合，而齒輪29固定在絲杠22上，因此動力傳送至絲杠22上，再通過絲杠22與螺母的配合，將絲杠22的轉動轉變為主軸箱11的移動，從而實現了主軸箱11的縱向移動。(3)工作臺橫向移動是由伺服電動機53驅動的，伺服電動機53通過變速箱62降速后輸出更低的轉速和更大的轉矩，同時變速箱62將動力傳送至絲杠4，絲杠4再通過與螺母3的配合將動力傳送至工作臺34，工作臺34就在燕尾導軌35上橫向移動。(4)磁性磨料的更換過程為磁性磨料的自動更換由計時器控制，定時更換中斷服務程序對磁性磨料的更換進行控制，從而實現磁性磨料的自動更換。主程序啟動后，工步設為1、遍數設為1，磨料定時更換程序初始化；更換磨料，磨料定時更換時間清零；請用加工運行程序；設定遍數；設定工步；加工完畢，則將磁性磨料放回磨料庫，關閉定時中斷服務程序。如果未加工完畢，則繼續運行遍數加1，或者工步加I的同時遍數也加I,直至加工完畢。[0056]具體的同種磨料的更換是按照定時方式來進行的控制系統中的磨料定時更換中斷服務程序控制定時器計時，在加工時間到達之后，控制系統就強制加工過程暫停，并轉去執行中斷服務程序。中斷服務程序控制工具磁極94移動到磁性磨料庫9中廢磨料斗9c的上方，切斷電磁線圈97的電流，使工具磁極94失去磁力，磁性磨料便會自動落入廢磨料斗9c中。然后根據當前的工步號，控制工具磁極94移動到相應的磨料斗中，將電磁線圈97接通弱電流(該電流的大小事先調好，使磁極吸收一定量的磁磨料)線路，讓工具磁極94吸到磨料，然后控制工具磁極94上移一定距離，再自動切換到強電流線路，讓磁極將磁磨料吸牢。最后控制工具磁極94移動到原處，繼續進行中斷的加工。這樣每隔一定的加工時間，磨料會自動更換一次。不同種磨料的更換加工時每當一個工步結束，控制系統就會控制工具磁極94移動至磨料斗9b的上方，將吸附的磨料都要自動放回原來的磨料斗9b中，然后再移動到新的工步所對應的磨料斗中，將電磁線圈97接通弱電流吸附一定的磁性磨料，控制工具磁極94上移一定距離后，再自動切換到強電流，這樣就完成了磨料的自動更換。(5)復雜曲面的數字化掃描測量與編程測頭與工件表面接觸時會引起測量信號的電平變化。在測頭不接觸工件時，由于光電隔離器的發光二極管不導通，光敏三極管截止，輸出給并行口 8255的電平是高電平。當測頭與工件(一定是金屬件)表面接觸時，發光二極管導通，光敏三極管也導通，輸出給8255的信號就由高電平變為低電平。測頭抬起，輸出電平又會變為高電平。在光電隔離器輸出的電平為低電平時，控制系統對測頭位置的坐標進行記錄，從而得到一個測點的坐標。測量時測量頭由一側開始運動，測頭在控制系統的自動控制下下移，當接觸到工件時，測頭停止移動，系統自動記下測頭的當前坐標，然后將測頭抬高規定的位移Iv然后向另一側移動，測頭每移動一步，控制系統都要檢測測頭是否接觸工件表面，如果接觸，則停止右移并記錄測頭的位置坐標，然后上移距離％，再繼續移動。如果測頭在移動規定的距離10時，仍沒有接觸工件，則也要停止右移，而轉為下移，接觸到工件，記錄測頭位置坐標。如此進行測量，直到測完程序規定的所有路徑。在測量的過程中，測頭的球心軌跡處于輪廓表面的等距面上，采用導電測頭的半徑等于磁極球頭半徑與加工間隙之和，則測點連線所形成的軌跡，就可以作為工具磁極加工時運動的軌跡，然后再按照ISO代碼的程序格式直接記錄成數控加工程序。
權利要求1.一種磁力拋光加工中心機床,包括底座(I)和立柱(10)，其特征在于底座(I)上固定設置工作臺底座(2 )，在工作臺底座(2 )上安裝有手動升降臺機構，其手動操作軸(38 )固定在工作臺底座(2 )上，工作臺底座(2 )上設置工作臺(34)，工作臺底座(2 )通過燕尾導軌(35)與工作臺(34)左右滑動連接，工作臺(34)的右端固定安裝工作臺橫向驅動機構，工作臺(34)上左端固定安裝磁性磨料庫(9)，所述的工作臺底座(2)在豎直方向上與立柱(10)上的導軌上下滑動相連，立柱(10)下方固定在底座(I)上，立柱(10)上部固定安裝主軸縱向驅動機構，在主軸縱向驅動機構的導軌(19)上設置可以前后滑動的主軸箱(11)，主軸箱(11)內部固定安裝有主軸自動控制升降機構(21)和主軸轉速控制機構(20)，主軸自動控制升降機構(21)和主軸轉速控制機構(20)分別位于主軸箱(11)的下端和上端，在主軸自動控制升降機構(21)的下方固定安裝電磁拋光頭(16),電磁拋光頭(16)下方吸附磁性磨料，不同粒度的磁性磨料放置在磁性磨料庫(9)的不同磨料斗(9b)中，電磁拋光頭(16)與磁性磨料庫(9)相適應。
2.根據權利要求1所述的磁力拋光加工中心機床，其特征在于所述的手動控制升降臺機構包括圓錐滾子軸承(48)、軸承壓蓋(49)、螺母(50、44、46)、螺桿(51)、軸承壓蓋(36)、刻度盤(37)、手動軸(38)、鍵(39、42、47)、軸套(40)、深溝球軸承(41)和錐齒輪(43、45)，螺母(50)固定在底座(I)上，螺桿(51)與螺母(50)配合形成動力傳輸機構，螺桿(51)的上端穿過工作臺底座(2 )下方的孔深入工作臺底座(2 )中通過鍵(47 )和螺母(46 )安裝錐齒輪(45 )，螺桿(51)在與工作臺底座(2 )下方的孔相交的部位螺桿(51)的軸肩上固定有圓錐滾子軸承(48)，軸承壓蓋(49)將圓錐滾子軸承(48)壓緊在工作臺底座(2)下方，錐齒輪(45 )與錐齒輪(43 )相嚙合，錐齒輪(43 )通過鍵(42 )和螺母(44)固定在手動軸(38 ) —端的軸肩上，手動軸(38)通過成對安裝的深溝球軸承(41)與工作臺底座(2)的通孔固定連接，兩個深溝球軸承(41)之間固定有軸套(40 ),軸承壓蓋(36 )將深溝球軸承(41)固定在手動軸(38)的軸肩上，刻度盤(37)通過鍵(39)固定在手動軸(38)的最右端。
3.根據權利要求1所述的磁力拋光加工中心機床，其特征在于所述的工作臺橫向驅動機構包括絲杠(4)、蓋板(52)、伺服電動機(53)、軸套(54)、鍵(55、59)、齒輪(56、60)、螺母(57、58、3)、彈簧卡圈(61)、變速箱殼體(62)和深溝球軸承(63)，伺服電動機(53)固定安裝在變速箱殼體(62)的右側，變速箱殼體(62)的左側固定安裝在橫向運動的工作臺(34)的最右側，伺服電動機(53)的輸出軸通過變速箱殼體(62)右側的孔深入到變速箱殼體(62)內，齒輪(56)通過鍵(55)與伺服電動機(53)的輸出軸連接在一起，軸套(54)安裝在齒輪(56)的右側，螺母(57)安裝齒輪(56)的左側，所述的齒輪(56)與齒輪(60)相嚙合，齒輪(60 )通過鍵(59 )固定連接在絲杠(4 )最右側的軸肩上，齒輪(60 )的右側安裝有螺母(58)，絲杠(4)的一端通過深溝球軸承(63)與變速箱殼體(62)左側的孔相連，彈簧卡圈(61)將深溝球軸承(63)固定在絲杠(4)的軸肩上，絲杠(4)再與螺母(3)相配合，螺母(3)固定在工作臺(34)上。
4.根據權利要求1所述的磁力拋光加工中心機床，其特征在于所述的磁性磨料庫(9)包括10-17個盛放磁性磨料的磨料斗(％)、I個廢磨料斗(9c)、底座(9e)和螺紋定位孔(9a)，磨料斗(9b )和廢磨料斗(9c )可以固定在底座(9e )上，底座(9e )設置螺紋定位孔(9a)，螺紋定位孔(9a)用于通過螺栓和螺母將磁性磨料庫(9)與工作臺(34)連接在一起，磨料斗(9b )為圓柱狀容腔，容腔深度50mm 80mm，廢磨料斗(9c )設置在磨料斗(9b )的一偵牝廢磨料斗(9c)的容積為磨料斗(9b)容腔容積的4倍以上。
5.根據權利要求1所述的磁力拋光加工中心機床，其特征在于所述的主軸縱向驅動機構包括導軌(19)、絲杠(22)、深溝球軸承(32)、螺母(23、30)、齒輪(24、29)、鍵(25、28)、軸套(18、26)、軸承壓蓋(31)和伺服電動機(27)，伺服電動機(27)固定安裝在變速箱殼體(33 )的右側，變速箱殼體(33 )的左側固定安裝在縱向導軌(19 )的最右側，伺服電動機(27 )的輸出軸通過變速箱殼體(33 )右側的孔深入到變速箱殼體(33 )內，齒輪(24 )通過鍵(25 )與伺服電動機(27 )的輸出軸連接在一起，螺母(23 )將齒輪(24)固定在伺服電動機(27 )輸出軸的軸肩上，所述的齒輪(24)與另一齒輪(29)相嚙合，齒輪(29)通過鍵(28)固定連接在絲杠(22 )的最右端，齒輪(29 )的右側安裝有螺母(30 )，齒輪(29 )的左側安裝有軸套(18 )，軸套(18)的左側安裝有深溝球軸承(32)，深溝球軸承(32)的左端緊靠在絲杠(22)最右端的軸肩上，軸承壓蓋(31)將深溝球軸承(32)緊壓在導軌(19)最右端的孔上，絲杠(22)與螺母(30 )配合連接，螺母(30 )固定在主軸箱(11)上。
6.根據權利要求1所述的磁力拋光加工中心機床,其特征在于所述的主軸自動控制升降機構(21)包括滑套(64)、主軸(65)、螺母(67、70、82)、推力球軸承(66)、軸套(85、69)、深溝球軸承(68、84、88)、軸承壓蓋(83)、伺服電動機(79)、連軸套(80)、鍵(81)、絲杠(86)和螺母座(87)，伺服電動機(79)固定在主軸箱(11)的上端，伺服電動機(79)的輸出軸通過連軸套(80 )和鍵(81)與絲杠(86 )的上端固定連接，絲杠(86 )的上端通過深溝球軸承(84 )與主軸箱(11)上端的孔固定連接,深溝球軸承(84 )的下端固定在絲杠(86 )最上端的軸肩上，螺母(82)和軸承壓蓋(83)將深溝球軸承(84)分別固定在絲杠(86)上和主軸箱(11)上,絲杠(86)的下端通過深溝球軸承(88)與主軸箱(12)的下端固定連接,絲杠(86)與螺母(87)配合連接在一起，螺母(87)通過螺母座固定在滑套(64)上，滑套(64)固定在主軸(65 )上，在滑套(64 )的上端固定有推力球軸承(66 )和深溝球軸承(68 )，兩個軸承之間通過軸套(85)間隔開來，深溝球軸承(68)的上端固定有軸套(69)和螺母(70)，主軸(65)的上端與花鍵套(78)通過過盈配合固定連接在一起。
7.根據權利要求1所述的磁力拋光加工中心機床，其特征在于所述的主軸轉速控制機構(20)包括主電動機(15)、螺母(71、77)、深溝球軸承(72),軸承壓蓋(73)、V帶(74)、V帶輪(75 )、鍵(76 )和花鍵套(78 )，主電動機(15 )固定在主軸箱(11)上，主電動機(15 )的輸出軸通過V帶(74)與V帶輪(75)連接，V帶輪(75)通過鍵(76)與花鍵套(78)的上端固定連接，V帶輪(75)的上端固定有螺母(77)，花鍵套(78)的下端通過深溝球軸承(72)與主軸箱(11)上端的孔相連，螺母(71)和軸承壓蓋(73)分別固定在深溝球軸承(72)的上方和下方。
8.根據權利要求1所述的磁力拋光加工中心機床，其特征在于所述的電磁拋光頭(16)包括磁芯(98)、電磁線圈(97)和工具磁極(94)組成，磁芯(98)上均勻纏繞著電磁線圈(97),磁芯(98)上端的柄端(96)固定在主軸自動控制升降機構(21)的下方,磁芯下端的螺紋孔(99)與工具磁極(94)上端的螺栓(93)通過螺紋配合連接在一起，工具磁極(94)的端部設置3-10個矩形槽(95)。
9.根據權利要求1或8所述的磁力拋光加工中心機床，其特征在于所述的電磁拋光頭(16)的磁芯(98)通過螺紋配合設置導電測頭(100)，所述的導電測頭(100)包括絕緣體(IOOa)和金屬導體(100b)兩部分，絕緣體(100a)和金屬導體(100b)通過螺紋配合連接在一起，金屬導體( IOOb)通過接線柱與外部檢測電路相連。
專利摘要一種磁力拋光加工中心機床，屬于復雜曲面自動拋光加工技術領域。其特征在于底座上固定工作臺底座、手動升降臺機構與工作臺(34)，工作臺(34)上固定安裝工作臺橫向驅動機構和磁性磨料庫(9)，立柱(10)上部固定安裝主軸縱向驅動機構和主軸箱(11)，主軸箱(11)內部固定安裝有主軸自動控制升降機構(21)和主軸轉速控制機構(20)，主軸自動控制升降機構(21)的下方固定安裝電磁拋光頭(16)，電磁拋光頭(16)下方吸附磁性磨料，不同粒度的磁性磨料放置在磁性磨料庫(9)的不同磨料斗中。本實用新型用于復雜曲面的自動數字化掃描、數控加工程序自動編制、拋光過程中磁性磨料的自動更換椰復雜曲面的自動拋光加工。
文檔編號B24B51/00GK202825442SQ20122049484
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者趙玉剛, 姜文革 申請人:山東理工大學