專利名稱：用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種表面精加工設備，特別涉及陶瓷球表面研磨設備，具體為一種用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置。
背景技術：
近年來，隨著科學技術的進步，滾動軸承的使用環(huán)境和條件越來越多樣化。目前，正在開發(fā)具有耐磨、耐熱、耐腐蝕等優(yōu)良特性的陶瓷球軸承，氮化硅(Si3N4)基陶瓷材料負荷特性的研究表明，氮化硅非常適合作滾動軸承材料。但由于陶瓷材料加工工藝性差，用傳統(tǒng)的磨削加工方法加工陶瓷球效率低、加工成本高。
磁流體是一種由納米級強磁性粒子分散到載體中形成的膠體懸浮液，它是一種感磁性流體。磁流體研磨是利用磁性流體所具有的液體流動性和磁性材料的磁性以及外磁場的作用，來保持磨料與工件之間產(chǎn)生相對運動而達到研磨和光整工件表面的一種精加工方法。雖然磁流體研磨的原理是本領域技術人員公知的，但目前有關磁流體研磨的裝置或設備，特別是用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置或設備未見相關文獻的報道。

發(fā)明內容
本實用新型解決目前沒有用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置或設備的問題，提供一種用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置。
本實用新型是采用如下技術方案實現(xiàn)的用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，包含機殼，機殼底部設有由N、S極交叉排列的各永磁體構成的磁體裝配，磁體裝配上部設有通過彈性聯(lián)接件與機殼內壁聯(lián)接固定的浮板，浮板上固定有軸承，軸承上部固定有圓臺狀托盤，機殼內還固定有導向環(huán)，在機殼頂部(即圓臺狀托盤和導向環(huán)上部)設有被驅動的砂輪，被驅動的砂輪下表面、導向環(huán)的內側面及圓臺狀托盤的錐面形成陶瓷球放置空間，機殼內腔(包括浮板上、下的空間)充入磁流體。所述的磁流體是在公知載體中分散磁性顆粒和非磁性硬粒子(或稱磨粒)而形成的。所述的磁流體是本領域的技術人員公知且容易制備的。磁體裝配產(chǎn)生的等磁力線在中心磁鐵上方呈凹形，添加的磨粒就懸浮其上。當沒有外磁場作用時，磁流體僅受重力作用；當有外磁場(即磁體裝配產(chǎn)生的磁場)作用時，磁流體除受重力場產(chǎn)生的重力外，還受到外磁場產(chǎn)生的磁力，由于磁流體中的磁性顆粒非常小，可以視為大分子，按分子電流的觀點來討論它們的磁化時，每個固相顆粒就可以用一個分子電流環(huán)來代替，所以電流環(huán)在外磁場中受到的磁力就構成了磁流體的磁力。當外磁場具有所需要的強度和梯度時，它對磁流體的作用與重力場相比，可以在數(shù)值上大很多倍。此時，磁流體中的非磁性物質也產(chǎn)生比在重力場中大許多倍的浮力，這種浮力使這些非磁性硬粒子在高速下(由于被加工件旋轉)微切削工件表面而達到研磨的目的。當要增加磨粒浮力時，可增大垂直方向的磁場梯度；當要增大保持力時，可增加水平方向的磁場梯度。采用單塊磁體很難達到很高的磁感應強度，即使達到很高的強度，漏磁量也將很大，將永久磁體合理地交叉布置，能夠提高永久磁體的利用率。
本實用新型針對陶瓷球的市場需求日益增加而現(xiàn)有表面研磨技術不能保證陶瓷球高表面質量、球體精度及加工成本昂貴的現(xiàn)狀，研制了簡易而靈活的陶瓷球磁流體研磨裝置，并對其中的主要結構參數(shù)進行了設計。該磁流體研磨裝置加工質量好，被加工件表面精度高，有較高的表面質量和形狀精度，不會在加工件表面形成新的加工變質層，適應加工材料廣，尤其適用于陶瓷球的表面加工、研磨，也可用于其它有復雜形面的工件的表面精加工。


圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為磁體裝配的結構示意圖；圖中，1-機殼，2-磁體裝配，3-彈性聯(lián)接件，4-浮板，5-軸承，6-圓臺狀托盤，7-導向環(huán)，8-被驅動的砂輪，9-密封腔，10-驅動軸，11-陶瓷球。
具體實施方式
用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，包含機殼1，機殼底部設有由N、S極交叉排列的各永磁體構成的磁體裝配2，磁體裝配2上部設有通過彈性聯(lián)接件3與機殼內壁聯(lián)接固定的浮板4，浮板4上固定有軸承5(采用推力軸承)，軸承上部固定有圓臺狀托盤6，機殼內還固定有導向環(huán)7，在機殼頂部(即圓臺狀托盤和導向環(huán)上部)設有被驅動的砂輪8，被驅動的砂輪8下表面、導向環(huán)7的內側面及圓臺狀托盤6的錐面形成陶瓷球放置空間，機殼內腔充入磁流體。磁體裝配2由十二個永久磁體構成，相鄰磁鐵間極性不同。浮板4可用非導磁的鋁板或其它材料制成(浮板一定不能導磁，因為它和磁鐵近距離，如果導磁，它會受到很大的磁力，會影響到磁流體研磨)。所述的彈性聯(lián)接件3的作用是使浮板實現(xiàn)與機殼的彈性活動聯(lián)接，使浮板可上下移動；該彈性聯(lián)接件3可以是彈簧(拉簧)，也可以是由硅膠制成的隔板，且隔板沿浮板周邊連續(xù)分布，使浮板下形成密封的腔9，這樣，浮板下的磁流體與浮板上的磁流體相互隔開，使浮板下的磁流體不需要經(jīng)常更換而能使用更長時間。為了驅動砂輪8，在砂輪8的上部設有驅動軸10。砂輪8采用金剛石砂輪，它具有更高的研磨效率。將該研磨裝置放置于立式轉床的工作臺上，砂輪上部的驅動軸10與轉床主軸相連。由于磁體裝配2產(chǎn)生不同的磁場，它對浮板4產(chǎn)生一個磁浮動，浮動隨著浮板4與磁體裝配之間的距離的增大而增大。隨著驅動軸3的旋轉，陶瓷球11在砂輪8的接觸面受到摩擦力，沿著導向環(huán)的軸線旋轉(同時圓臺狀托盤6也能夠自由旋轉)，在接觸面發(fā)生了材料的去除，同時磁流體中的非磁性硬粒子在高速下微切削陶瓷球表面而達到研磨的目的。陶瓷球的形狀與理想球面的偏差會引起圓臺狀托盤6的上下運動，圓臺狀托盤6的上下運動修正了陶瓷球的外形誤差。磁流體以水、煤油或水銀等作為載液，以四氧化三鐵顆粒作為分散于載體中的磁性顆粒，以#320金剛石微?；騇1AL2O3微粒作為分散于載液中的非磁性硬粒子(磨粒)。
磁體裝配中的永磁體采用燒結釹鐵硼永磁體(Br為1.2T左右)。而磁體裝配中單塊磁體的寬度a過大或過小對陶瓷球的研磨加工均不利，經(jīng)過實驗得出磁體裝配中單塊磁體的寬度a在6～12mm范圍內。寬度在此范圍內，陶瓷球有較佳的研磨效果。
權利要求1.一種用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，包含機殼(1)，其特征為機殼底部設有由N、S極交叉排列的各永磁體構成的磁體裝配(2)，磁體裝配(2)上部設有通過彈性聯(lián)接件(3)與機殼內壁聯(lián)接固定的浮板(4)，浮板(4)上固定有軸承(5)，軸承上部固定有圓臺狀托盤(6)，機殼內還固定有導向環(huán)(7)，在機殼頂部設有被驅動的砂輪(8)，被驅動的砂輪(8)下表面、導向環(huán)(7)的內側面及圓臺狀托盤(6)的錐面形成陶瓷球放置空間，機殼內腔充入磁流體。
2.如權利要求1所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，其特征為彈性聯(lián)接件(3)是由硅膠制成的隔板，且隔板沿浮板周邊連續(xù)分布，使浮板下形成密封的腔(9)。
3.如權利要求1或2所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，其特征為在砂輪(8)的上部設有驅動軸(10)。
4.如權利要求1或2所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，其特征為磁體裝配中的永磁體采用燒結釹鐵硼永磁體，并且磁體裝配中單塊磁體的寬度a在6～12mm范圍內。
5.如權利要求3所述的用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，其特征為磁體裝配中的永磁體采用燒結釹鐵硼永磁體，并且磁體裝配中單塊磁體的寬度a在6～12mm范圍內。
專利摘要本實用新型為用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置，涉及陶瓷球表面研磨設備。本實用新型解決目前沒有用于陶瓷球表面研磨的磁流體研磨裝置或設備的問題。該磁流體研磨裝置包含機殼，機殼底部設有由N、S極交叉排列的各永磁體構成的磁體裝配，磁體裝配上部設有通過彈性聯(lián)接件與機殼內壁聯(lián)接固定的浮板，浮板上固定有軸承，軸承上部固定有圓臺狀托盤，機殼內還固定有導向環(huán)，在機殼頂部設有被驅動的砂輪，被驅動的砂輪下表面、導向環(huán)的內側面及圓臺狀托盤的錐面形成陶瓷球放置空間，機殼內腔充入磁流體。該研磨裝置加工質量好，不會在加工件表面形成新的加工變質層，尤其適用于陶瓷球的表面加工、研磨，也可用于其它有復雜形面的工件的表面精加工。
文檔編號B24B37/02GK2860737SQ20062002346
公開日2007年1月24日 申請日期2006年1月23日 優(yōu)先權日2006年1月23日
發(fā)明者沈興全, 李耀明 申請人:中北大學