阅读说明：本技术 一种用于加工金属板件表面的电磁强化研磨设备 (Electromagnetic reinforced grinding equipment for processing surface of metal plate ) 是由 刘晓初 谢鑫成 段伟建 黄建枫 高伟林 萧金瑞 梁忠伟 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种用于加工金属板件表面的电磁强化研磨设备,包括加工箱体、装夹机构以及电磁加速机构,所述加工箱体内设有与待加工工件的加工平面的形状相同的内腔,该内腔构成加工通道；所述装夹机构将待加工工件装夹固定在加工箱体的顶部,使得工件的加工平面朝下正对着加工通道；所述电磁加速机构包括脉冲螺旋线圈和脉冲电源,所述脉冲螺旋线圈环绕在加工箱体的外侧壁上,所述脉冲螺旋线圈在通电后内部的磁场与加工通道竖向延伸的方向相同；竖直方向上,脉冲螺旋线圈所处的位置位于放置在加工通道中静态下的研磨钢珠的位置之上。该电磁强化研磨设备能够同时对工件的整个加工表面进行加工,具有较高的加工效率；在实际加工过程中,危险性较小。(The invention discloses an electromagnetic reinforced grinding device for processing the surface of a metal plate, which comprises a processing box body, a clamping mechanism and an electromagnetic accelerating mechanism, wherein an inner cavity with the same shape as a processing plane of a workpiece to be processed is arranged in the processing box body, and the inner cavity forms a processing channel; the clamping mechanism clamps and fixes a workpiece to be processed at the top of the processing box body, so that a processing plane of the workpiece faces downwards and faces towards the processing channel; the electromagnetic acceleration mechanism comprises a pulse spiral coil and a pulse power supply, the pulse spiral coil surrounds the outer side wall of the processing box body, and the magnetic field inside the pulse spiral coil after being electrified is the same as the vertical extending direction of the processing channel; in the vertical direction, the pulse spiral coil is located above the position of the grinding steel ball which is placed in the machining channel in a static state. The electromagnetic reinforced grinding equipment can be used for simultaneously processing the whole processing surface of a workpiece, and has higher processing efficiency; in the actual processing process, the danger is less.)

一种用于加工金属板件表面的电磁强化研磨设备

技术领域

本发明涉及金属件强化研磨加工装置，具体涉及一种用于加工金属板件表面的电磁强化研磨设备。

背景技术

随着现代工业技术的快速发展，各行各业对机械装备的安全可靠性能和寿命要求越来越高；一般地，各种机械装备均由多个零部件组成，所以零部件的物理和机械性能直接影响到机械装备的性能以及使用寿命。因此，为了提高各种零部件的机械性能，在零部件成型后，还需要对其进行强化加工，在微观结构上改变其性能。

现有技术中，对工件表面进行加工的技术有很多，其中，喷丸式强化加工是通过高速钢珠、钢丸对工件(例如飞机机翼、飞机壁板、阀片、导轨等对表面的物理性能要求较高的零部件)进行撞击，在工件的表面产生残余应力层的加工手段，能够大幅地提高工件表面的性能。例如，授权公告号为CN 102909660 B的发明专利公开了一种喷丸强化装置，在该喷丸强化装置中，通过高压气体把钢丸混合后输送到喷枪，继而从喷枪高速地喷向工件。虽然上述喷丸强化装置能够自动地对工件的表面进行喷丸加工，且具有不错的加工效率以及适用性。

但是同时存在以下的不足：

1、在该喷丸强化装置中，主要通过高压气体对研磨料(例如钢珠等)进行输送以及加速，使得研磨料(例如钢珠等)可以高速地从喷嘴喷出，形成定点式的碰撞，如果喷嘴的位置不动，则需要驱动工件相对喷嘴移动，依次将其待加工表面移动至喷嘴前接受撞击，对于表面尺寸较大的工件来说，其强化加工的效率有待提高，尤其是例如飞机机翼、飞机壁板、阀片等对表面的物理性能要求较高的金属板件。

2、上述强化研磨机的驱动方式为气动式，在实际的应用过程中，需要高压设备提供高压的气体，通过管道循环地对研磨料进行输送，在加工期间，需要十分注意，以防存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种用于加工金属板件表面的电磁强化研磨设备，该电磁强化研磨设备能够同时对金属板件的整个加工表面进行加工，具有较高的加工效率；而且在实际加工过程中，危险性较小。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于加工金属板件表面的电磁强化研磨设备，包括加工箱体、装夹机构以及电磁加速机构，其中，

所述加工箱体内设有与待加工工件的加工平面的形状相同的内腔，该内腔构成加工通道；所述装夹机构通过固定待加工工件的边沿的方式将其装夹在加工箱体的顶部，所述待加工工件的加工平面朝下正对着所述加工通道；

所述电磁加速机构包括用于通电生成磁场的脉冲螺旋线圈和用于提供高压的脉冲电流的脉冲电源，所述脉冲螺旋线圈环绕在加工箱体的外侧壁上，所述脉冲螺旋线圈在通电后内部形成的磁场方向与加工通道竖向延伸的方向相同；在竖直方向上，所述脉冲螺旋线圈所处的位置位于放置在加工通道中静态下的研磨钢珠的位置之上。

上述电磁强化研磨设备的工作原理是：

工作时，先将研磨钢珠均匀地平铺投放在加工通道中的底部，然后通过装夹机构将待加工工件(金属板件，例如飞机机翼、飞机壁板、阀片、导轨等对表面的物理性能要求较高的零部件)装夹在加工箱体的顶部，使得待加工的表面朝下，正对着所述加工通道。接通脉冲电源，使得高压脉冲电流流经脉冲螺旋线圈，在此过程中，脉冲螺旋线圈周围会产生强力的磁场，由于脉冲螺旋线圈位于研磨钢珠的之上，而且内部的磁场方向与加工通道竖向延伸的方向相同，所以加工通道中的磁场相当于悬置在研磨钢珠正上方的无形的强力磁铁，吸引着研磨钢珠往上加速运动。

进一步，研磨钢珠受到磁力加速后，高速地往上移动，直至撞击在位于加工通道的顶部的工件上，多个研磨钢珠分别撞击在工件的加工表面的不同位置上，从而逐渐形成强化研磨层。其中，当研磨钢珠靠近脉冲螺旋线圈的内部时，切断电源，磁场消失(避免磁场对研磨钢珠进行后段移动时的干扰)，此时研磨钢珠仍会以较高的速度往上移动，直至撞击到工件上。研磨钢珠撞击工件后，会在重力和反弹力的作用下沿着加工通道下落，回到加工通道的底部。再次接通电源，使得回落后的研磨钢珠重新获得驱动力，再次往上移动，高速地撞击在工件的加工表面上，继而再回落；依次循环，实现对工件的表面的强化加工，直至加工完成。

本发明的一个优选方案，其中，所述脉冲螺旋线圈至少为两个，且沿着竖直方向环绕在加工箱体的外侧壁上；所述脉冲螺旋线圈并联连接在脉冲电源上。上述结构，设置多个并联的脉冲螺旋线圈，在加工过程中，从下往上依次接通电源，依次生成磁场，这样可以依次通过多个电磁场对研磨钢珠进行加速，从而达到更高的加工速度。

本发明的一个优选方案，其中，所述研磨钢珠在静态下均匀地铺在加工通道的底部，重叠后的层数不超过两层。在本优选中，设置合理的研磨钢珠数量，既可均匀铺满加工通道的底部，达到同时加工的效果，又能避免研磨钢珠之间发生运动干涉，作无用功。

优选地，所述研磨钢珠的直径为0.5-6mm。

本发明的一个优选方案，其中，所述装夹机构包括夹持支架和紧固螺钉，所述夹持支架位于加工箱体的外侧，且设有多个装夹通道；在装夹状态下，待加工工件的边沿放置在装夹通道中，所述紧固螺钉延伸至装夹通道中将该工件固定。

优选地，所述夹持支架的底部与加工箱体的底部通过固定螺栓固定连接，使得整个强化加工设备的结构更加紧凑。

本发明的一个优选方案，其中，所述加工箱体由非磁性材料制成。在实际应用中，可选用铝材作为材料，或者其他具备高强度的非金属材料。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中的电磁强化研磨设备，能够同时对工件的整个加工表面进行加工，具有较高的效率。

2、本发明中采用电流产生的磁场作为动力，驱动研磨钢珠往上高速撞击在工件的加工表面上，研磨钢珠可在加工通道中上下循环地移动，实现了最简单、跨越最小的循环加工路径，而无需采用输送管道和喷射头等辅助，这样既实现了循环加工，又具备结构简单、设备体型小等优点。

3、与传统的高压式喷气驱动方式相比，本发明通过电流产生的磁场力，具有更直接、更稳定的特点，能够为研磨钢珠提供更大的动力，满足一些需要进行高强度加工的场合。

4、由于本发明中的研磨钢珠均匀地平铺投放在加工通道中，经过电磁场加速后，全体研磨钢珠同时往上移动，同时对工件的整个加工表面进行加工，不仅具有较高的效率，而且还能获得效果比较均匀的强化层。

5、除了进行强化研磨加工，还可以通过本发明的设备对工件表面进行清洁、除锈等维护工作，同时提高工件表面的硬度、提升工件抗腐蚀效果、提升工件耐磨性。

附图说明

图1为本发明中的用于加工金属板件表面的电磁强化研磨设备的其中一种

具体实施方式

的剖面图。

图2为本发明中的用于加工金属板件表面的电磁强化研磨设备的另一种具体实施方式的剖面图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1，本实施例中的用于加工金属板件表面的电磁强化研磨设备，包括加工箱体1、装夹机构以及电磁加速机构，其中，所述加工箱体1内设有与待加工金属板件a的加工平面的形状相同的且为空心结构的内腔(本实施例中以方形的金属板件a为例)，该内腔构成加工通道；所述装夹机构将待加工金属板件a装夹固定在加工箱体1的顶部，所述待加工金属板件a的加工平面朝下正对着所述加工通道，非工作状态下用于对金属板件表面进行撞击加工的研磨钢珠随意分布在加工通道的底部；所述电磁加速机构包括用于通电生成磁场的脉冲螺旋线圈2和用于提供高压的脉冲电流的脉冲电源，所述脉冲螺旋线圈2环绕在加工箱体1的外侧壁上，所述脉冲螺旋线圈2在通电后内部形成的磁场方向与加工通道竖向延伸的方向相同；在竖直方向上，所述脉冲螺旋线圈2所处的位置位于放置在加工通道中静态下的研磨钢珠(本实施例中的研磨钢珠为具备磁性的金属球体)的位置之上。

参见图1，所述研磨钢珠在静态下均匀地铺在加工通道的底部，重叠后的层数不超过两层；所述研磨钢珠的直径为0.5-6mm。在本优选中，设置合理的研磨钢珠数量，既可均匀铺满加工通道的底部，达到同时加工的效果，又能避免研磨钢珠之间发生运动干涉，作无用功。

参见图1，所述装夹机构包括夹持支架3和紧固螺钉4，所述夹持支架3位于加工箱体1的外侧，且设有多个装夹通道；在装夹状态下，待加工金属板件a的边沿放置在装夹通道中，所述紧固螺钉4延伸至装夹通道中将该金属板件a固定。

进一步，所述夹持支架3的底部与加工箱体1的底部通过固定螺栓固定连接，使得整个强化加工设备的结构更加紧凑。

本实施例中，所述加工箱体1由非磁性材料制成。在实际应用中，可选用铝材作为材料，或者其他具备高强度的非金属材料。

参见图1，本实施例中的电磁强化研磨设备的工作原理是：

工作时，先将研磨钢珠均匀地平铺投放在加工通道中的底部，然后通过装夹机构将待加工金属板件a(例如飞机机翼、飞机壁板、阀片、导轨等对表面的物理性能要求较高的零部件)装夹在加工箱体1的顶部，使得待加工的表面朝下，正对着所述加工通道。接通脉冲电源，使得高压脉冲电流流经脉冲螺旋线圈2，在此过程中，脉冲螺旋线圈2周围会产生强力的磁场，由于脉冲螺旋线圈2位于研磨钢珠的之上，而且内部的磁场方向与加工通道竖向延伸的方向相同，所以加工通道中的磁场相当于悬置在研磨钢珠正上方的无形的强力磁铁，吸引着研磨钢珠往上加速运动。

进一步，研磨钢珠受到磁力加速后，高速地往上移动，直至撞击在位于加工通道的顶部的金属板件a上，多个研磨钢珠分别撞击在金属板件a的加工表面的不同位置上，从而逐渐形成强化研磨层。其中，当研磨钢珠靠近脉冲螺旋线圈2的内部时，切断电源，磁场消失(避免磁场对研磨钢珠进行后段移动时的干扰)，此时研磨钢珠仍会以较高的速度往上移动，直至撞击到金属板件a上。研磨钢珠撞击金属板件a后，会在重力和反弹力的作用下沿着加工通道下落，回到加工通道的底部。再次接通电源，使得回落后的研磨钢珠重新获得驱动力，再次往上移动，高速地撞击在金属板件a的加工表面上，继而再回落；依次循环，实现对金属板件a的表面的强化加工，直至加工完成。

实施例2

参见图2，与实施例1不同的是，所述脉冲螺旋线圈2至少为两个，且沿着竖直方向环绕在加工箱体1的外侧壁上；所述脉冲螺旋线圈2并联连接在脉冲电源上。当然，脉冲螺旋线圈2也可以为三个、四个甚至更多。上述结构，设置多个并联的脉冲螺旋线圈2，在加工过程中，从下往上依次接通电源，依次生成磁场，这样可以依次通过多个电磁场对研磨钢珠进行加速，从而达到更高的加工速度。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。