專利名稱：磁力拋光加工中心機(jī)床磁性磨料自動更換裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種磁力拋光加工中心機(jī)床的磁性磨料自動更換裝置及方法，屬于磁性磨料自動更換技術(shù)，尤其涉及一種利用磁場強(qiáng)弱程度來控制磨料吸附量的技術(shù)，屬于金屬零件表面拋光加工設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在磁力拋光加工過程中，一方面，由于磁性磨料的粗細(xì)和成分對加工的效率和質(zhì)量有直接影響，加工通常要進(jìn)行多遍才能完成，從第一遍到最后一遍的多遍加工中，磁性磨料需要由粗到細(xì)進(jìn)行更換，以求得到高的加工效率和高的加工質(zhì)量；另一方面，磁性磨料由于磨損存在一定的使用壽命，超過一定的加工時間磁性磨料的加工能力就會喪失，為了保證加工的質(zhì)量，在同一遍的加工中，磁性磨料也需要定時更換。
用廢的磁性磨料需要放回廢料斗，磁性磨料如何更換、何時更換？每次更換量的多少如何控制？如何保證不同編號磁性磨料的選取準(zhǔn)確無誤？這些問題都是磁力拋光加工中心機(jī)床使用中需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、實用的磁性磨料自動更換裝置及方法，實現(xiàn)磁性磨料準(zhǔn)確、高效率的更換。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種磁力拋光加工中心機(jī)床的磁性磨料自動更換裝置及方法，其特征在于磁力拋光加工中心機(jī)床主軸下方固定安裝電磁拋光頭，電磁拋光頭下方的工具磁極下端吸附磁性磨料，磁性磨料按編號的不同放置在磁性磨料庫對應(yīng)編號的磨料斗中，廢磨料斗設(shè)置在磁性磨料庫的一側(cè)，磨料斗和廢磨料斗均固定在磁性磨料庫的底座上，磁性磨料庫固定安裝在工作臺上。磁性磨料的自動更換方法包括相同編號磁性磨料的自動更換和不同編號磁性磨料的自動更換。自動更換過程如果工具磁極吸附有磁性磨料，控制系統(tǒng)首先控制工具磁極移動至廢磨料斗的上方，斷開電磁線圈的電流，讓磨料落入廢磨料斗中；然后控制工具磁極按照程序設(shè)置的磨料號移動到相應(yīng)編號的磨料斗中，給電磁線圈接通設(shè)定大小的弱電流，讓工具磁極吸附到一定量的磁性磨料，控制工具磁極上移一定距離，再控制電磁線圈切換到設(shè)定大小的強(qiáng)電流，讓工具磁極將磁性磨料吸牢。所述的電磁拋光頭包括磁芯、電磁線圈和工具磁極，磁芯在電磁線圈的中心，電磁線圈連接電流控制器，磁芯的上端的柄端固定在磁力拋光加工中心機(jī)床主軸的下端，磁芯的下端通過螺紋配合連接工具磁極，工具磁極端部設(shè)置若干矩形槽。工具磁極的端部設(shè)置3-10個矩形槽，矩形槽用于改變工具磁極端部的磁場分布。使用時，電磁線圈的電流由控制系統(tǒng)通過電流控制器進(jìn)行控制，通電后工具磁極產(chǎn)生的磁場將磁性磨料牢固地吸附。工具磁極的端部為平面時為平頭磁極，用于平面加工；當(dāng)工具磁極的端部為一球面時為球頭磁極，用于曲面加工。
所述的磁性磨料庫固定安裝在工作臺的一側(cè)，磁性磨料庫采用非導(dǎo)磁材料制作，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，磨料斗和廢磨料斗固定在磁性磨料庫的底座上，底座設(shè)置螺紋定位孔，螺栓和螺母通過螺紋定位孔將磁性磨料庫固定在工作臺上，磨料斗為圓柱狀容腔，容腔深度50mnT80mm，廢磨料斗設(shè)置在磁性磨料庫的一側(cè)，廢磨料斗的容積為磨料斗容腔容積的4倍以上。磁性磨料庫用于放置不同粗細(xì)和成分的磁性磨料，實現(xiàn)磁性磨料由粗到細(xì)的更換，從而加工出高表面質(zhì)量的工件。每個磨料斗都有一個編號，根據(jù)需要不同的磨料斗放入不同的編號的磁性磨料，便于加工中磁性磨料的選取和自動更換。磨料斗和廢磨料斗可方便的固定和取下。一種磁力拋光加工中心機(jī)床磁性磨料的自動更換方法，包括工作臺(13)水平移動控制裝置、磁力拋光加工中心機(jī)床主軸的電氣驅(qū)動機(jī)構(gòu)和電磁拋光頭的電流控制器分別連接控制系統(tǒng)，其特征在于具體步驟為1)將加工所需的不同粒度的磁性磨料分別放入磁性磨料庫的不同容腔中，然后進(jìn)行編號，再將編號輸入控制系統(tǒng)中的參數(shù)控制區(qū)；2)通過計時器來記錄磁性磨料的工作時間，控制系統(tǒng)控制電磁拋光頭移動到磁性磨料庫的上方，切斷電磁拋光頭的電磁線圈的電流，使刀具的工具磁極失去磁力，磁性磨料自動脫落；3 )控制系統(tǒng)控制電磁拋光頭移動到磁性磨料庫盛放下一工步所需磁性磨料的容腔上方，將工具磁極插入容腔，將電磁線圈接通弱電流線路，讓工具磁極端部吸到磁性磨料，然后控制電磁拋光頭，帶動工具磁極上移一定距離，離開容腔；4)電磁線圈自動切換到強(qiáng)電流線路，讓工具磁極將磁性磨料吸牢，滿足拋光需要；更換完畢。所述的不同編號磁性磨料的自動更換過程為控制工具磁極移動到磁性磨料庫廢磨料斗的上方設(shè)定位置，斷開電磁線圈的電流，使工具磁極失去磁力，磁性磨料便會自動落入廢磨料斗中。然后根據(jù)程序設(shè)定的磨料號，控制工具磁極移動到相應(yīng)編號的磨料斗中的設(shè)定位置，給電磁線圈接通設(shè)定大小的弱電流，讓工具磁極吸附磁性磨料，控制工具磁極上移到設(shè)定位置，再給電磁線圈接通設(shè)定大小的強(qiáng)電流，讓工具磁極將磁性磨料吸牢。最后控制工具磁極移動到指定的加工位置，繼續(xù)進(jìn)行加工。這樣就完成了不同編號磁性磨料的自動更換。所述的相同編號磁性磨料的自動更換過程為控制系統(tǒng)對磁性磨料的加工時間進(jìn)行計時，在加工時間達(dá)到設(shè)定值后，控制系統(tǒng)控制加工過程暫停，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行磁性磨料自動更換程序記憶當(dāng)前的加工位置和磨料號，控制工具磁極移動到磁性磨料庫廢磨料斗的上方設(shè)定位置，斷開電磁線圈的電流，使工具磁極失去磁力，磁性磨料便會自動落入廢磨料斗中。然后根據(jù)記憶的磨料號，控制工具磁極移動到相應(yīng)編號的磨料斗中的設(shè)定位置，給電磁 線圈接通設(shè)定大小的弱電流，讓工具磁極吸附磁性磨料，控制工具磁極上移到設(shè)定位置，再給電磁線圈接通設(shè)定大小的強(qiáng)電流，讓工具磁極將磁性磨料吸牢。最后控制工具磁極移動到記憶的加工位置，繼續(xù)進(jìn)行被中斷的加工。這樣每隔一定的加工時間，磁性磨料便會自動更換一次。本發(fā)明磁力拋光加工中心機(jī)床的磁性磨料自動更換裝置及方法所具有的有益效果是(I)磨料斗采用非導(dǎo)磁材料制作，不帶有磁性，不能被磁化，防止對磁性磨料的吸附；(2)磨料斗可以非常方便地進(jìn)行安裝和拆卸，便于磨料的放置和清空；
(3)對不同粗細(xì)和成分的磁性磨料進(jìn)行編號，放置于磨料庫相應(yīng)編號的磨料斗中，便于磁性磨料的自動選取和更換；(4)磁性磨料的自動更換使得磁性磨料由粗到細(xì)的更換、磁性磨料失去拋光能力時的更換可以實現(xiàn)自動化；(5)在磁性磨料的更換過程中，采用設(shè)定電磁線圈中電流大小的辦法，來控制磁性磨料在工具磁極上的吸附量。


圖I為本發(fā)明的電磁拋光頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的磁性磨料庫與工作臺的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的磁性磨料庫的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的磁性磨料庫的俯視圖；其中I、螺栓2、工具磁極3、矩形槽4、柄端5、電磁線圈6、磁芯7、螺紋孔8、螺紋定位孔9、磁性磨料庫10、底座11、螺栓12、螺母13、工作臺14、減速箱15、伺服電機(jī)16、定位孔17、廢磨料斗18、磨料斗。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進(jìn)一步描述實施例I :如圖I所不，電磁拋光頭包括磁芯6、電磁線圈5和工具磁極2,磁芯6的上端固定在主軸下端，磁芯6在電磁線圈5的中心，電磁線圈5是由Imm直徑的紫銅線均勻纏繞而成，磁芯6的下端開有螺紋孔7，工具磁極2上端的螺栓I與磁芯6上的螺紋孔7連接，工具磁極2包括平頭磁極和球頭磁極，工具磁極2下端開有3-10個矩形槽3，用于改變工具磁極2端部的磁場分布。使用時,磁芯6的上端固定安裝在磁力拋光加工中心機(jī)床的主軸上，電流控制器連接磁力拋光加工中心機(jī)床的控制系統(tǒng)。通電后電磁線圈5的電流由控制系統(tǒng)通過電流控制器進(jìn)行控制，通電后工具磁極2產(chǎn)生的磁場將磁性磨料牢固地吸附。實施例2 如圖2、圖3、圖4所述的磁性磨料庫9固定安裝在工作臺13的一側(cè)，磁性磨料庫9采用非導(dǎo)磁材料制作，磁性磨料庫9包括10-17個盛放磁性磨料的磨料斗18、I個廢磨料斗17、底座10，磨料斗18和廢磨料斗17可以固定在底座10上，底座10上設(shè)置螺紋定位孔8，螺紋定位孔8用于通過螺栓11和螺母12將磁性磨料庫9與工作臺13連接在一起。磨料斗18和廢磨料斗17均為圓柱狀容腔，容腔的大小和深度與工具磁極2相適應(yīng)，呈規(guī)則排列設(shè)置，廢磨料斗17設(shè)置在磨料斗18的一側(cè)，廢磨料斗17的容積為磨料斗18的容腔容積的4倍以上。磨料斗18和廢磨料斗17均為可拆卸結(jié)構(gòu)，磨料斗18和廢磨料斗17的底座上均設(shè)置有定位孔16，定位孔16與定位銷配合用于將磨料斗18和廢磨料斗17分別固定在底座10上。一種磁力拋光加工中心機(jī)床磁性磨料的自動更換方法，包括工作臺13水平移動控制裝置、磁力拋光加工中心機(jī)床主軸的電氣驅(qū)動機(jī)構(gòu)和電磁拋光頭的電流控制器分別連接控制系統(tǒng)，其特征在于具體步驟為1)將加工所需的不同粒度的磁性磨料分別放入磁性磨料庫(9)的不同容腔中，然后進(jìn)行編號，再將編號輸入控制系統(tǒng)中的參數(shù)控制區(qū)；2)通過計時器來記錄磁性磨料的工作時間，控制系統(tǒng)控制電磁拋光頭移動到磁性磨料庫9的上方，切斷電磁拋光頭的電磁線圈5的電流，使刀具的工具磁極失去磁力，磁性磨料自動脫落；3)控制系統(tǒng)控制電磁拋光頭移動到磁性磨料庫9盛放下一工步所需磁性磨料的容腔上方，將工具磁極2插入容腔，將電磁線圈5接通弱電流線路，讓工具磁極2端部吸到磁性磨料，然后控制電磁拋光頭，帶動工具磁極2上移一定距離，離開容腔；4)電磁線圈5自動切換到強(qiáng)電流線路，讓工具磁極2將磁性磨料吸牢，滿足拋光需要；更換完畢。加工中心機(jī)床控制系統(tǒng)加工程序啟動前，要設(shè)定好加工遍數(shù),設(shè)定好每一遍加工所使用的磁性磨料編號，根據(jù)各種磁性磨料的使用壽命，設(shè)定好使用的每一種編號磁性磨料的定時更換時間，并輸入編制好的加工程序。運行加工程序后，加工中心機(jī)床控制系統(tǒng)首先按照磁性磨料更換的方法，控制工具磁極2到磁性磨料庫9相應(yīng)的磨料斗18吸附第一遍所設(shè)定的磁性磨料。不同編號磁性磨料的自動更換過程為控制工具磁極2移動到磁性磨料庫9廢磨料斗17的上方設(shè)定位置，斷開電磁線圈5的電流，使工具磁極2失去磁力，磁性磨料便會自動落入廢磨料斗17中。然后根據(jù)程序設(shè)定的磨料號，控制工具磁極2移動到相應(yīng)編號的磨料斗18中的設(shè)定位置，給電磁線圈5接通設(shè)定大小的弱電流，讓工具磁極2吸附磁性磨料，控制工具磁極2上移到設(shè)定位置，再給電磁線圈5接通設(shè)定大小的強(qiáng)電流，讓工具磁極2將磁性磨料吸牢。最后控制工具磁極2移動程序指定的加工位置，繼續(xù)進(jìn)行加工。這樣就完成了不同編號磁性磨料的自動更換。相同編號磁性磨料的自動更換過程為控制系統(tǒng)對磁性磨料的加工時間進(jìn)行計時，在加工時間達(dá)到設(shè)定值后，控制系統(tǒng)控制加工過程暫停，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行磁性磨料自動更換程序記憶當(dāng)前的加工位置和磨料號，控制工具磁極2移動到磁性磨料庫9廢磨料斗17的上方設(shè)定位置，斷開電磁線圈5的電流，使工具磁極2失去磁力，磁性磨料便會自動落入廢磨料斗17中。然后根據(jù)記憶的磨料號，控制工具磁極2移動到相應(yīng)編號的磨料斗18中的設(shè)定位置，給電磁線圈5接通設(shè)定大小的弱電流，讓工具磁極2吸附磁性磨料，控制工具磁極2上移到設(shè)定位置，再給電磁線圈5接通設(shè)定大小的強(qiáng)電流，讓工具磁極2將磁性磨料吸牢。最后控制工具磁極2移動到記憶的加工位置，繼續(xù)進(jìn)行被中斷的加工。這樣每隔一定的加工時間，磁性磨料便會自動更換一次。
權(quán)利要求
1.一種磁力拋光加工中心機(jī)床的磁性磨料自動更換裝置，其特征在于磁力拋光加工中心機(jī)床主軸下方固定安裝電磁拋光頭，電磁拋光頭下方的工具磁極(2)下端吸附磁性磨料，磁性磨料按編號的不同放置在磁性磨料庫(9)對應(yīng)編號的磨料斗(19)中，廢磨料斗(17)設(shè)置在磁性磨料庫(9)的一側(cè)，磨料斗(18)和廢磨料斗(17)均固定在磁性磨料庫(9)的底座(10 )上，磁性 磨料庫(9 )固定安裝在工作臺(13 )上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁力拋光加工中心機(jī)床的磁性磨料自動更換裝置，其特征在于所述的電磁拋光頭包括磁芯(6)、電磁線圈(5)和工具磁極(2),磁芯(6)在電磁線圈(5)的中心，電磁線圈(5)連接電流控制器,磁芯(6)的上端的柄端(4)固定在磁力拋光加工中心機(jī)床主軸的下端,磁芯(6)的下端通過螺紋配合連接工具磁極(2)，工具磁極(2)端部設(shè)置若干矩形槽(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁力拋光加工中心機(jī)床的磁性磨料自動更換裝置，其特征在于所述的工具磁極(2)端部為平頭磁極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁力拋光加工中心機(jī)床的磁性磨料自動更換裝置，其特征在于所述的工具磁極(2)端部為球頭磁極。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁力拋光加工中心機(jī)床的磁性磨料自動更換裝置，其特征在于所述的磁性磨料庫(9)固定安裝在工作臺(13)的一側(cè)，磁性磨料庫(9)采用非導(dǎo)磁材料制作，磁性磨料庫(9)包括10-17個盛放磁性磨料的磨料斗(18)、I個廢磨料斗(17)、底座(10 )和螺紋定位孔(8 )，磨料斗(18 )和廢磨料斗(17 )固定在磁性磨料庫(9 )的底座(10 )上，底座(10)設(shè)置螺紋定位孔(8)，螺栓(11)和螺母(12)通過螺紋定位孔(8)將磁性磨料庫(9)固定在工作臺(13)上，磨料斗(18)為圓柱狀容腔，容腔深度50mnT80mm，廢磨料斗(17)設(shè)置在磁性磨料庫(9)的一側(cè)，廢磨料斗(17)的容積為磨料斗(18)容腔容積的4倍以上。
6.一種磁力拋光加工中心機(jī)床磁性磨料的自動更換方法，包括工作臺(13)水平移動控制裝置、磁力拋光加工中心機(jī)床主軸的電氣驅(qū)動機(jī)構(gòu)和電磁拋光頭的電流控制器分別連接控制系統(tǒng)，其特征在于具體步驟為 1)將加工所需的不同粒度的磁性磨料分別放入磁性磨料庫(9)的不同容腔中，然后進(jìn)行編號，再將編號輸入控制系統(tǒng)中的參數(shù)控制區(qū)； 2)通過計時器來記錄磁性磨料的工作時間，控制系統(tǒng)控制電磁拋光頭移動到磁性磨料庫(9)的上方，切斷電磁拋光頭的電磁線圈(5)的電流，使刀具的工具磁極失去磁力，磁性磨料自動脫落； 3)控制系統(tǒng)控制電磁拋光頭移動到磁性磨料庫(9)盛放下一工步所需磁性磨料的容腔上方，將工具磁極(2)插入容腔，將電磁線圈(5)接通弱電流線路，讓工具磁極(2)端部吸到磁性磨料，然后控制電磁拋光頭，帶動工具磁極(2)上移一定距離，離開容腔； 4)電磁線圈(5)自動切換到強(qiáng)電流線路，讓工具磁極(2)將磁性磨料吸牢，滿足拋光需要；更換完畢。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁力拋光加工中心機(jī)床的磁性磨料自動更換方法，其特征在于所述的下一工步所采用磁性磨料粒度與當(dāng)前不一致時，不同編號磁性磨料的自動更換過程為控制工具磁極(2)移動到磁性磨料庫(9)廢磨料斗(17)的上方設(shè)定位置，斷開電磁線圈(5)的電流，使工具磁極(2)失去磁力，磁性磨料便會自動落入廢磨料斗(17)中；然后根據(jù)程序設(shè)定的磨料號，控制工具磁極(2)移動到相應(yīng)編號的磨料斗(18)中的設(shè)定位置，給電磁線圈(5)接通設(shè)定大小的弱電流，讓工具磁極(2)吸附磁性磨料，控制工具磁極(2)上移到設(shè)定位置，再給電磁線圈(5)接通設(shè)定大小的強(qiáng)電流，讓工具磁極(2)將磁性磨料吸牢；最后控制工具磁極(2)移動到指定的加工位置，繼續(xù)進(jìn)行加工。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁力拋光加工中心機(jī)床的磁性磨料自動更換方法，其特征在于所述的下一工步所采用磁性磨料粒度與當(dāng)前一致時，相同編號磁性磨料的自動更換過程為控制系統(tǒng)對磁性磨料的加工時間進(jìn)行計時，在加工時間達(dá)到設(shè)定值后，控制系統(tǒng)控制加工過程暫停，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行磁性磨料自動更換程序記憶當(dāng)前的加工位置和磨料號，控制工具磁極(2)移動到磁性磨料庫(9)廢磨料斗(17)的上方設(shè)定位置，斷開電磁線圈(5)的電流，使工具磁極(2)失去磁力，磁性磨料便會自動落入廢磨料斗(17)中；然后根據(jù)記憶的磨料號，控制工具磁極(2)移動到相應(yīng)編號的磨料斗(18)中的設(shè)定位置，給電磁線圈(5)接通設(shè)定大小的弱電流，讓工具磁極(2)吸附磁性磨料，控制工具磁極(2)上移到設(shè)定位置，再給電磁線圈(5)接通設(shè)定大小的強(qiáng)電流，讓工具磁極(2)將磁性磨料吸牢；最后控制工具磁極(2)移動到記憶的加工位置，繼續(xù)進(jìn)行被中斷的加工。這樣每隔一定的加工時間，磁性磨料便會自動更換一次。
全文摘要
一種磁力拋光加工中心機(jī)床的磁性磨料自動更換裝置及方法，屬于金屬零件表面拋光加工設(shè)備領(lǐng)域。其特征在于磁力拋光加工中心機(jī)床主軸下方固定安裝電磁拋光頭，電磁拋光頭下方的工具磁極下端吸附磁性磨料，磁性磨料按編號的不同放置在磁性磨料庫對應(yīng)編號的磨料斗中，廢磨料斗設(shè)置在磁性磨料庫的一側(cè)，磨料斗和廢磨料斗均固定在磁性磨料庫的底座上，磁性磨料庫固定安裝在工作臺上。磁性磨料自動更換方法包括相同和不同編號磁性磨料的自動更換，自動更換過程為電磁線圈接通弱電流，讓工具磁極吸附到一定量的磁性磨料，控制工具磁極上移一定距離，再切換到強(qiáng)電流，將磁性磨料吸牢。本發(fā)明用于實現(xiàn)磁力拋光過程中磁性磨料的自動更換。
文檔編號B24B41/00GK102837229SQ20121036265
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者趙玉剛, 姜文革 申請人:山東理工大學(xué)