本發(fā)明屬于磁力研磨技術領域，尤其是涉及一種大長徑比細長管內(nèi)表面的拋光裝置及其方法。

背景技術：

由各類合金管材組成的管路系統(tǒng)是設備的生命線，廣泛應用于航空航天、石油化工和機械制造等領域。管材內(nèi)表面質量將直接影響到設備的使用壽命。受使用環(huán)境的限制，很多管材都是長徑比較大的薄壁細長管（內(nèi)徑為2mm-6mm），加工時普通工具很難進入，肉眼無法觀察，傳統(tǒng)的拋光方式很難完成。利用磁力研磨法能夠克服傳統(tǒng)方法帶來的局限性，能夠對管材的內(nèi)表面進行超精密拋光。

中國專利公開（公告）號cn103624634b，公開了一種厚壁陶瓷管內(nèi)表面磁力研磨拋光方法及其裝置，該裝置主要利用陶瓷管工件旋轉，并在工件內(nèi)部添加v型磁鐵作為輔助拋光工具，通過磁性研磨粒子與陶瓷管工件內(nèi)表面間的相對運動來實現(xiàn)研磨拋光。由于方法僅局限于對大口徑的陶瓷管工件進行內(nèi)表面研磨拋光，且由于磁研磨粒子的運動形式單一，容易對工件表面造成劃傷。

中國專利公開（公告）號cn202137643u，提出了一種細長管內(nèi)壁拋光機，該裝置通過電機帶動工件旋轉，并在管件側面配置纏繞有線圈的鐵芯，對線圈通以交流電，鐵芯將產(chǎn)生直線往復式交變磁場，帶動管腔內(nèi)部的磁性研磨粒子沿管件軸向進行直線往復式運動。該裝置由于其管腔內(nèi)無輔助拋光裝置，實際參與加工的磁性研磨粒子較少，研磨效率并不高，況且線圈通電后，發(fā)熱嚴重，需配有相應的散熱裝置，否則會存在安全隱患。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單，操作方便，研磨效率高，能夠有效的對細長管內(nèi)表面進行超精密加工的大長徑比細長管內(nèi)表面的拋光裝置及其方法。

本發(fā)明的目的是通過下述技術方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明的大長徑比細長管內(nèi)表面的拋光裝置，其特征在于包括機床床體、設置在此機床床體上的移動機構，設置在所述機床床體上的工件夾持機構，設置在所述機床床體上的研磨機構，

所述的移動機構包括設置在所述機床床體上的絲杠導軌，與此絲杠導軌相連接的絲杠驅動電機，設置在所述絲杠導軌上的溜板ⅰ和溜板ⅱ，設置在所述機床床體上且間隔一段距離的光電開關ⅰ和光電開關ⅱ，

所述的工件夾持機構包括設置在所述機床床體上的卡盤，設置在所述溜板ⅰ上且與所述卡盤相對的軸承座組件，

所述的研磨機構包括與所述的卡盤相連接的超聲波發(fā)生器，設置在所述溜板ⅱ上的磁力研磨裝置，所述的磁力研磨裝置包括外部研磨裝置和內(nèi)部研磨裝置，所述的外部研磨裝置包括底座，設置在此底座上的磁軛，與此磁軛相連接的外部磁極，與此外部磁極相連接的聚磁裝置，所述的內(nèi)部研磨裝置為設置在細長管內(nèi)部的輔助磁極。

所述的外部磁極數(shù)量為兩個且呈90度排列，排列方式分別為n-s極和s-n極。

所述的輔助磁極為徑向充磁的圓柱體磁極，此圓柱體磁極的橫截面直徑為2mm-4mm。

所述的外部磁極和輔助磁極均為釹鐵硼永磁鐵材料。

一種利用大長徑比細長管內(nèi)表面的拋光裝置的細長管內(nèi)表面拋光方法，其特征在于包括以下步驟：

a.所述細長管工件的內(nèi)表面與輔助磁極間留有1mm的加工間隙，將平均粒徑為180μm-250μm的磁性研磨粒子與水基研磨液按體積比1：3混合后，均勻填充在加工間隙內(nèi)；

b.將所述細長管工件夾持在超聲波發(fā)生器上，開啟超聲波發(fā)生器使細長管工件做軸向超聲振動，振動頻率為0-19khz，振幅為0-20μm；

c.所述的卡盤帶動超聲波發(fā)生器做勻速旋轉運動，轉速為500r/min-2000r/min；

d.所述溜板箱ⅰ上的外部研磨裝置，在溜板箱ⅰ的帶動下沿所述的絲杠導軌移動，并在所述的光電開關ⅰ和光電開關ⅱ之間反復勻速移動，移動速度為50mm/min-100mm/min。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明的大長徑比細長管內(nèi)表面的拋光裝置及其方法將超聲波振動附加到傳統(tǒng)磁力研磨加工過程中，使磁性研磨粒子對細長管內(nèi)表面產(chǎn)生高頻沖擊作用，并且在細長管內(nèi)腔添加輔助磁極，輔助磁極可以與外部磁極形成磁回路，單位空間內(nèi)的磁感應強度增加，研磨壓力也隨之增大，材料去除量大約是傳統(tǒng)磁力研磨的1.5倍；另外外部磁極呈90度排列，排列方式分別為n-s極和s-n極，可以與細長管內(nèi)腔的輔助磁極形成磁回路，增大了單位空間的磁感應強度，提高研磨效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明加工區(qū)域部分的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明加工原理結構示意圖。

圖4為單個磁性研磨粒子的運動軌跡示意圖。

圖5為利用粗糙度測量儀測量表面粗糙度值研磨前后對比圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1、2、3、4和5所示，本發(fā)明的大長徑比細長管內(nèi)表面的拋光裝置，其特征在于包括機床床體、設置在此機床床體上的移動機構，設置在所述機床床體上的工件夾持機構，設置在所述機床床體上的研磨機構，

所述的移動機構包括設置在所述機床床體上的絲杠導軌13，與此絲杠導軌13相連接的絲杠驅動電機15，設置在所述絲杠導軌13上的溜板ⅰ11和溜板ⅱ12，設置在所述機床床體上且間隔一段距離的光電開關ⅰ14和光電開關ⅱ16，

所述的工件夾持機構包括設置在所述機床床體上的卡盤1，設置在所述溜板ⅰ11上且與所述卡盤1相對的軸承座組件9，

所述的研磨機構包括與所述的卡盤1相連接的超聲波發(fā)生器2，設置在所述溜板ⅱ12上的磁力研磨裝置，所述的磁力研磨裝置包括外部研磨裝置和內(nèi)部研磨裝置，所述的外部研磨裝置包括底座，設置在此底座上的磁軛4，與此磁軛4相連接的外部磁極5，與此外部磁極5相連接的聚磁裝置6，所述的內(nèi)部研磨裝置為設置在細長管3內(nèi)部的輔助磁極7。

所述的外部磁極數(shù)量為兩個且呈90度排列，排列方式分別為n-s極和s-n極。

所述的輔助磁極7為徑向充磁的圓柱體磁極，此圓柱體磁極的橫截面直徑為2mm-4mm。

所述的外部磁極和輔助磁極7均為釹鐵硼永磁鐵材料。

一種利用大長徑比細長管內(nèi)表面的拋光裝置的細長管內(nèi)表面拋光方法，其特征在于包括以下步驟：

a.所述細長管3的內(nèi)表面與輔助磁極7間留有1mm的加工間隙，將平均粒徑為180μm-250μm的磁性研磨粒子8與水基研磨液按體積比1：3混合后，均勻填充在加工間隙內(nèi)；

b.將所述細長管3夾持在超聲波發(fā)生器2上，開啟超聲波發(fā)生器2使細長管3做軸向超聲振動，振動頻率為0-19khz，振幅為0-20μm；

c.所述的卡盤1帶動超聲波發(fā)生器2做勻速旋轉運動，轉速為500r/min-2000r/min；

d.所述溜板箱ⅰ11上的外部研磨裝置，在溜板箱ⅰ11的帶動下沿所述的絲杠導軌13移動，并在所述的光電開關ⅰ14和光電開關ⅱ16之間反復勻速移動，移動速度為50mm/min-100mm/min。

細長管3被超聲波發(fā)生器2夾持，并在卡盤1的帶動下做旋轉運動；所述外部磁極5定位安裝在溜板箱ⅰ11上并在絲杠導軌13的帶動下進行軸向反復運動；輔助磁極7在外部磁極5的吸附下保持與其同步的軸向運動；輔助磁極7放置于所述細長管3的內(nèi)部，并跟細長管3的內(nèi)表面間留有1mm的加工間隙，將平均粒徑200μm的磁性研磨粒子8與水基研磨液混合后，均勻填充在加工間隙內(nèi)；當溜板箱ⅰ11接觸到光電開關ⅰ14時，絲杠驅動電機15就會改變轉向，使溜板箱ⅰ11往相反的方向運動，直到接觸另一端的光電開關ⅱ16，絲杠驅動電機15就會再次改變轉向，如此循環(huán)運動；超聲波發(fā)生器2使細長管3做軸向超聲振動，振動頻率為0-19khz，振幅為0-20μm；卡盤1帶動超聲波發(fā)生器2做勻速旋轉運動，轉速為500r/min-2000r/min。振動的引入使得磁性研磨粒子8作“z”字型運動（如圖5所示），研磨路程增加；磁性研磨粒子8的加工位置變動頻繁，提高了磁性研磨粒子8的切削能力及研磨效率。

所述軸承座組件9定位安裝在溜板箱ⅱ12上，用于防止細長管3在旋轉時發(fā)生偏心現(xiàn)象。

實施例1，將其表面粗糙度值約為2.2μm的細長管3用本發(fā)明的裝置和方法進行研磨，研磨前，細長管3內(nèi)表面留有明顯的凹坑、凸起以及明顯的加工紋理，且表面粗糙度輪廓的波峰和波谷較大（如圖5中a所述），研磨加工過程中，磁性研磨粒子8在劃擦切削工件內(nèi)表面的同時，會高頻振動沖擊工件內(nèi)表面，該過程類似于機械噴丸，并且振動的加入使磁性研磨粒子8的翻滾和更新的作用增強，磁性研磨粒子8充分參與研磨，加工后的工件表面形貌更加細密、均勻一致，此時的表面粗糙度值可達0.15μm（如圖5中b所示）；細長管3內(nèi)表面經(jīng)本發(fā)明方法加工后的原始波峰波谷已被去除，加工后的表面輪廓趨于平整。

本發(fā)明的大長徑比細長管內(nèi)表面的拋光裝置及其方法將超聲波振動附加到傳統(tǒng)磁力研磨加工過程中，使磁性研磨粒子8對細長管3內(nèi)表面產(chǎn)生高頻沖擊作用，并且在細長管3內(nèi)腔添加輔助磁極7，輔助磁極7可以與外部磁極5形成磁回路，單位空間內(nèi)的磁感應強度增加，研磨壓力也隨之增大，材料去除量大約是傳統(tǒng)磁力研磨的1.5倍；另外外部磁極5呈90度排列，排列方式分別為n-s極和s-n極，可以與細長管3內(nèi)腔的輔助磁極7形成磁回路，增大了單位空間的磁感應強度，提高研磨效率。