本发明涉及零件内表面磨削或抛光，尤其涉及一种偏心式磁性磨具以及不锈钢细长管内抛光装置。
背景技术：
1、不锈钢细长管是指内径小于6mm，长径比大于40的不锈钢管，广泛应用于食品超高压杀菌、医疗人工血管和航空航天领域；其内壁表面质量的优劣直接关系到工程的稳定运行和服役年限，同时也是细长管加工与输送行业的首要要求。不锈钢细长管主要以冷/热拔加工为主，初始内表面粗糙度值大，并伴随氧化皮、微裂纹等缺陷，不仅降低了管的耐腐蚀性能和疲劳性能，同时也影响了流体的纯度。由于管内空间狭小且刚度较低，许多典型的抛光技术难以实现细长管内表面的加工，不仅费时费力费钱，而且其加工后的表面还是达不到服役性能的要求。目前，国内大部分细长管在使用前内表面一般不经过抛光处理，在恶劣的工作环境下容易出现薄弱区，从而发生破裂失效。
2、公开号为cn115673997a的专利文件中提出了一种细长管内表面磨料冲刷抛光工艺装置，该装置通过气泵施加压力，将注射器中的抛光液压入安装好的细长管内部，抛光液中含有固体抛光颗粒，可以实现对细长管内表面反复冲刷，降低细长管内表面的粗糙度值。该装置结构相对简单，但只适用于较短的管件，对于较长的管件，在加工过程中随着流体的流动，会出现压力不足的现象，从而导致管件加工不均匀。
3、专利号为cn211940129u的专利文件中提出了一种多根细长管同时加工的磁力研磨装置，该装置设计了一种磁极与支撑架相结合的结构，通过曲柄滑块机构推动研磨机构沿着细长管轴向方向运动，同时有电机带动细长管进行自转，从而实现内表面的加工。该装置一定程度上提高了加工效率，但是只是适用于短管，细长管由于刚度较低，在电机带动自转过程中会出现跳动现象；同时该装置使用磁性磨粒来进行加工，磁性磨粒在管道内相对自由，研磨力不大，会导致加工效果不好。
4、公开号为cn116749093a 的专利文件提出了一种磁性磨具的制备工艺及基于磁性磨具的细长管内抛光装置，采用烧结+电镀的组合工艺制备得到对称式磁性磨具，并与行星齿轮系抛光装置配合使用，可同时加工5根细长管，提高了加工效率，珩磨力较大，具有较好的加工效果。然而这种加工方法仍存在一定的缺点，电镀在磨具基体上的磨料容易脱落，使用寿命较短，加工一段时间后就得重新更换磨具；同时磨具为对称结构，预留的磨具与内表面之间的加工间隙会造成磨具跳动情况，进而影响加工精度；此外该装置只能加工特定内径与外径的细长管，自适应性较低。
5、由于不锈钢导热系数低、化学反应性高、加工空间有限，细长管难以实现内表面抛光。非传统的精加工技术，如离子束抛光、超声波抛光等非接触式加工方法，可以获得较高的表面质量，但这些抛光方法的加工效率极低；相比之下，化学抛光和电化学抛光的加工效率要高得多，但由于影响加工的因素很多，难以控制，并且对环境也有一定程度的危害，因此其应用范围受到很大限制；磨料流和磁流变抛光技术是目前较为适合细长管抛光的技术，但是可抛光的长度极限较低，对于长度达到5m的不锈钢细长管，液压缸无法提供足够大的压力来推动抛光介质，若降低粘度，加工效果又达不到。所以亟需开发一种符合要求的磨具以及基于该磨具的抛光装置，在提高不同直径不锈钢细长管内表面质量的同时，又具有较高的效率和经济性。
技术实现思路
1、为克服现有的细长管抛磨装置的抛磨效果差、抛磨效率低，不能加工较长的细长管的技术缺陷，本发明提供了一种偏心式磁性磨具以及不锈钢细长管内抛光装置。
2、本发明提供了一种偏心式磁性磨具，包括直四棱柱状的磁性基体和两块矩形隔板，磁性基体的截面为等腰梯形，两块矩形隔板分别贴合并覆盖磁性基体的两个倾斜的侧壁，磁性基体中嵌设有用于连接两块矩形隔板的至少一根连接臂，矩形隔板的远离磁性基体的侧壁上固定连接有陶瓷磨料基体，矩形隔板的远离磁性基体的侧壁上设置有至少一根连接条，连接条嵌入对应位置处的陶瓷磨料基体中；陶瓷磨料基体沿矩形隔板的整个长度方向布置，陶瓷磨料基体远离磁性基体的外侧壁设为弧状柱面，弧状柱面的轴线所在方向与磁性基体的长度方向平行。其中，弧状柱面为直线沿着弧线平行移动所形成的曲面。两个陶瓷磨料基体关于磁性基体对称布置，矩形隔板的面积与磁性基体的倾斜的侧壁面积相等。陶瓷磨料基体上用于连接矩形隔板的面积与矩形隔板的面积相等。采用这样的结构可以很好的解决磁性磨具在细长管中跳动的问题，即使磁性磨具尺寸稍小于管内径，外磁极会将磁性磨具吸到偏离管中心的位置，更好的将陶瓷磨料基体贴合到管件的内表面。
3、优选的，连接臂的长度方向与磁性基体的长度方向垂直，连接臂上沿其长度方向开有锚固长圆孔；连接条的长度方向与矩形隔板的长度方向相同，连接条沿其长度方向开有锚固长圆孔。磁性基体和陶瓷磨料基体能够穿过对应的锚固长圆孔，保证矩形隔板与磁性基体以及陶瓷磨料基体之间能紧固连接。
4、优选的，矩形隔板、连接臂以及连接条由镍钴合金或钴铬合金制成，且矩形隔板、连接臂以及连接条一体成型，连接条的数量为两根，连接臂的数量为两根。矩形隔板、连接臂以及连接条通过增材制造成型。镍钴合金或钴铬合金的强度高，实用性强，相容性好，这样设计合理。
5、本发明还公开了一种不锈钢细长管内抛光装置，包括多个本发明所述的偏心式磁性磨具，偏心式磁性磨具放置于细长管中，还包括进给组件和至少一组外磁场驱动抛光组件；
6、进给组件包括上支撑板、下支撑板、第一步进电机、两个推进导杆支撑盘和两组锥齿轮啮合副，上支撑板和下支撑板的左右两侧通过支撑侧板固定连接，推进导杆支撑盘沿水平方向布置且位于上支撑板和下支撑板之间；第一步进电机安装至上支撑板之上，且第一步进电机的输出轴通过联轴器连接有位于水平方向的驱动轴；锥齿轮啮合副包括相啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮，两个主动锥齿轮与驱动轴固定连接，两个主动锥齿轮的小端面相对布置且位于竖直方向上，两个从动锥齿轮位于两个主动锥齿轮之间，两个从动锥齿轮位于水平方向，从动锥齿轮固定连接有竖直转轴，竖直转轴的下端依次穿过上支撑板、推进导杆支撑盘并与下支撑板通过轴承转动连接；两个推进导杆支撑盘分别与两根竖直转轴固定连接；推进导杆支撑盘上设置有四根沿其径向布置的伸缩导杆，四根伸缩导杆沿推进导杆支撑盘的圆周均匀分布，伸缩导杆的外端部铰接有摩擦块，摩擦块的远离伸缩导杆的端部设置有与细长管外壁适配的弧形凹槽，八根伸缩导杆能够随推进导杆支撑盘转动，且转动过程中伸缩导杆外端部的摩擦块能够相对组成四对夹持部，夹持部用于夹持细长管；
7、外磁场驱动抛光组件包括底座、两个相平行的轮辐式挡环、两块相平行的磁极固定板以及中间环；轮辐式挡环包括同心设置的大环和小环，大环和小环之间连接有多对对称布置的径向连接杆，所有径向连接杆沿轮辐式挡环的圆周均匀分布；两个轮辐式挡环的大环通过四根轴向定位杆相连接，轴向定位杆沿大环的周向均匀布置，中间环位于两个小环的中间位置处；底座上固定连接有两块竖直支撑板，两块竖直支撑板相对的内侧水平延伸有圆环柱，两个圆环柱位于同一水平线上，圆环柱的轴线与竖直支撑板垂直，两个轮辐式挡环的小环分别通过轴承安装至两块竖直支撑板的圆环柱上；轮辐式挡环的其中一对径向连接杆上分别开有滑槽，两个轮辐式挡环的滑槽位置对称，两块磁极固定板沿轮辐式挡环的轴向安装至两个轮辐式挡环之间，两块磁极固定板对称设置在中间环的两侧，磁极固定板的两端部分别与两个轮辐式挡环上相对的滑槽滑动配合；中间环连接有四根沿其周向均匀分布的径向支撑杆，四根径向支撑杆与四根轴向定位杆位置对应；其中三根径向支撑杆为光滑连接杆，光滑连接杆的一端与中间环固定连接且另一端固定在对应的轴向定位杆上；剩余一根径向支撑杆为螺纹杆，螺纹杆的一端与中间环通过轴承转动连接，与螺纹杆位置对应的轴向定位杆上开有用于穿置螺纹杆的光滑通孔，其中一块磁极固定板的中间开有用于配合螺纹杆的螺纹通孔，另一块磁极固定板的中间开有光滑通孔，与螺纹杆位于同一轴线上的光滑连接杆穿过所述光滑通孔，另外两根位于同一轴线上的光滑连接杆均滑动配合有滑块，滑块铰接有两根连杆，滑块通过两根连杆分别与两块磁极固定板相铰接，四根连杆组成菱形连杆机构；转动螺纹杆能够带动两块磁极固定板沿滑槽移动，以及带动滑块沿光滑连接杆运动；两块磁极固定板相对的板面上均设置有安装槽，安装槽中固定连接有外磁铁；其中一个轮辐式挡环的大环外圆上固定有外齿圈，底座上设置有第二步进电机，第二步进电机的输出轴固定连接有主动直齿圆柱齿轮，主动直齿圆柱齿轮与外齿圈啮合用以驱动轮辐式挡圈转动；竖直支撑板的外部设置有用于调整细长管轴线高度的管路支撑组件；细长管在管路支撑组件的支撑作用下穿置在两个圆环柱和中间环中，且细长管的轴线、圆环柱的轴线以及中间环的轴线位于同一条直线上。
8、其中进给组件中，第一步进电机带动驱动轴转动，驱动轴带动锥齿轮啮合副的主动锥齿轮转动，两个主动锥齿轮的转动方向一致，两个主动锥齿轮带动两个从动锥齿轮的转动方向相反，从动锥齿轮带动竖直转轴转动，且两个竖直转轴的转动方向相反，两个竖直转轴带动推进导杆支撑盘的转动方向相反，伸缩导杆与其端部的摩擦块之间通过圆柱铰链连接副相连接，则摩擦块能绕伸缩导杆的端部转动。这是为了保证在伸缩导杆随推进导杆支撑盘转动的过程中，以便摩擦块上的弧形凹槽能更好的贴合不锈钢细长管的外表面。当其中一对夹持部中的摩擦块开始接触细长管工件时，随着推进导杆支撑盘的转动，伸缩导杆能沿其轴向移动。当其中一对夹持部与细长管接触时，细长管开始沿其轴向移动，随着推进导杆支撑盘的转动，当前夹持部松开细长管到下一对夹持部与细长管接触前，细长管保持不动，当下一对夹持部与细长管接触后，细长管将继续其轴向移动；因此，细长管工件的运动形式体现为间歇性周期轴向移动；在细长管静止的时间段内，偏心式磁性磨具在外磁场驱动抛光组件的驱动下，对细长管的内表面进行充分珩磨，以达到较好的抛光效果。
9、其中外磁场驱动抛光组件中，轮辐式挡环与轴向定位杆连接后形成镂空结构，镂空结构通过轴承安装至两块竖直支撑板的圆环柱上，该轴承为深沟球轴承。其中深沟球轴承的外圈贴合轮辐式挡环的小环的内圈，深沟球轴承的内圈贴合圆环柱的外圆周面。圆环柱为截面是圆环的柱体，圆环柱的中间开有轴向通孔，竖直支撑板具体为焊接在底座上。第二步进电机转动，驱动主动直齿圆柱齿轮转动，主动直齿圆柱齿轮带动轮辐式挡环转动，进而带动镂空结构整体转动。其中，轮辐式挡环的大环外圆通过胶粘的方式与外齿圈固定连接。转动螺纹杆能够带动两块磁极固定板沿滑槽相向或相背移动，以及带动滑块沿光滑连接杆相向或相背运动。两块滑块的重量相等，这是为了保证整体结构在转动过程中，能保持平衡。磁极固定板上的外磁铁与细长管内的偏心式磁性磨具配合，当镂空结构整体绕细长管的轴线转动时，会在细长管的外周形成一个旋转磁场，从而带动细长管内部的偏心式磁性磨具转动，实现细长管内表面的珩磨。具体珩磨过程中，第一步进电机和第二步进电机同时启动。同时，在珩磨时，将切削液导入细长管内部，以便带走抛光过程中产生的碎屑，同时起到降温、润滑的作用。
10、优选的，推进导杆支撑盘为圆形板状结构，推进导杆支撑盘的底壁圆心处固定连接有正方形支撑块，正方形支撑块的四个侧壁中心分别向外延伸有第一凸台，推进导杆支撑盘的底壁上设置有四组分别与四根伸缩导杆配合的限位卡环对，每组限位卡环对中均包括两个同轴且位于推进导杆支撑盘径向的限位卡环，伸缩导杆穿置在限位卡环对中，伸缩导杆的杆体上还设置有位于两个限位卡环之间的周向环边，周向环边与其两侧的限位卡环限位配合，伸缩导杆朝向正方形支撑块的端部设置有第二凸台，第二凸台与其相对的第一凸台之间设置有压缩弹簧。伸缩导杆穿过限位卡环对，且伸缩导杆的截面形状与限位卡环的形状一致。周向环边与限位卡环对配合，用以限制伸缩导杆的极限工位；压缩弹簧安装至第一凸台和第二凸台之间，能在弹力作用下，推动伸缩导杆沿其轴向运动；比如，当摩擦块处的压力消失后，压缩弹簧推动伸缩导杆沿其轴向向外运动。当与伸缩导杆相连的摩擦块开始接触细长管工件时，随着推进导杆支撑盘的转动，此时伸缩导杆在限位卡环中向压缩弹簧的方向移动，压缩弹簧逐渐被压缩，摩擦块对细长管的正压力fn逐渐增大，即摩擦力ff逐渐增大；当伸缩导杆的轴线与细长管轴线互相垂直时，此时正压力fn与摩擦力ff均达到最大值；随着推进导杆支撑盘持续转动，此时伸缩导杆在限位卡环中向远离压缩弹簧的方向移动，摩擦块对管的正压力fn逐渐减小，即摩擦力ff逐渐减小。摩擦块对细长管工件的摩擦力ff呈现先增大后减小的周期变化规律，在该周期中，当摩擦块对细长管工件的摩擦力ff大于细长管受到的其余摩擦力ff1时，摩擦合力会带动细长管沿轴向方向进给一定的距离，因此细长管工件的运动形式体现为间歇性周期轴向移动。
11、优选的，磁极固定板的安装槽包括左右两个区域，且两个区域的安装槽关于磁极固定板的螺纹通孔或光滑通孔对称分布，左右两个区域的安装槽中均设置有外磁铁，同一磁极固定板上的外磁铁磁极朝向相同，不同磁极固定板上的外磁铁磁极朝向相反。这样设置是为了保证磁极固定板处的重量保持平衡，使整体结构转动时，保持稳定。
12、优选的，不同磁极固定板上的外磁铁n极相对设置，偏心式磁性磨具的充磁方向为等腰梯形的磁性磨具的高所在方向。这样设置结构合理，磁极的布置满足珩磨加工需求。在第二步进电机的带动下，外磁铁跟随镂空结构整体着做回转运动，不同磁极固定板上的外磁铁n极相对设置，那么细长管内部的偏心式磁性磨具在吸引力和排斥力的作用下，将在细长管内做回转运动。
13、优选的，管路支撑组件包括螺纹调节杆和管路支撑杆，管路支撑杆沿其长度方向开有调节长圆孔，螺纹调节杆的一端与竖直支撑板的外壁通过第一铰接座转动连接，管路支撑杆的一端与竖直支撑板的外壁通过第二铰接座转动连接，第一铰接座位于第二铰接座上方，螺纹调节杆向下倾斜穿过管路支撑杆上的调节长圆孔，螺纹调节杆位于管路支撑杆之下的杆体上配合有调节螺母，在调节螺母的限位作用下管路支撑杆向上倾斜，且管路支撑杆的顶端设置有与细长管配合的卡槽。细长管置于管路支撑杆顶部的卡槽中，当调节螺母沿螺纹调节杆的轴向向上移动时，管路支撑杆会越来越立，细长管的高度越来越高。调整两块竖直支撑板上的管路支撑组件能将细长管的轴线调整至合适的高度。而且管路支撑组件的结构简单，操作方便，支撑效果好。当细长管的外径变化时，通过管路支撑组件能够确保细长管的轴线高度与外磁场驱动抛光组件的回转轴线高度保持一致。
14、优选的，外磁铁通过胶结的方式固定于磁极固定板的安装槽中；外磁铁为钕铁硼磁铁；磁极固定板采用45钢制成。45钢可以起到导磁的作用，以便形成完整的磁回路，避免磁漏，这样设置结构合理。
15、优选的，外磁场驱动抛光组件的数量为两组，且两组外磁场驱动抛光组件关于进给组件对称布置。这样设置结构合理，可提高珩磨效率。
16、本发明提供的技术方案与现有技术相比具有如下有益效果：偏心式磁性磨具的结构牢固，使用寿命长；磁性磨具采用偏心式结构，可以很好的解决由于间隙产生的跳动问题，即使磨具尺寸小于管内径，外磁极会将偏心式磁性磨具吸到偏离管中心的位置，更好的将磨具贴合到管件内表面，具有良好的加工效果；更加符合了小型化特点，便于安装；同时，通过本发明所述外磁场驱动抛光组件可实现外磁铁的间隙可调，因此不仅能适应不同外径的细长管，也可以间接改变珩磨力的大小，保证了加工过程的稳定性和可靠性；对细长管的刚度、长度、内外径尺寸等都具有较好的适应性，可加工的孔径可降至3mm以下，总长度≥5000mm；整个装置成本较低，易于批量化生产。
1.一种偏心式磁性磨具，其特征在于，包括直四棱柱状的磁性基体（101）和两块矩形隔板（104），磁性基体（101）的截面为等腰梯形，两块矩形隔板（104）分别贴合并覆盖磁性基体（101）的两个倾斜的侧壁，磁性基体（101）中嵌设有用于连接两块矩形隔板（104）的至少一根连接臂（105），矩形隔板（104）的远离磁性基体（101）的侧壁上固定连接有陶瓷磨料基体（103），矩形隔板（104）的远离磁性基体（101）的侧壁上设置有至少一根连接条（102），连接条（102）嵌入对应位置处的陶瓷磨料基体（103）中；陶瓷磨料基体（103）沿矩形隔板（104）的整个长度方向布置，陶瓷磨料基体（103）远离磁性基体（101）的外侧壁设为弧状柱面，弧状柱面的轴线所在方向与磁性基体（101）的长度方向平行。
2.根据权利要求1的一种偏心式磁性磨具，其特征在于，连接臂（105）的长度方向与磁性基体（101）的长度方向垂直，连接臂（105）上沿其长度方向开有锚固长圆孔（106）；连接条（102）的长度方向与矩形隔板（104）的长度方向相同，连接条（102）沿其长度方向开有锚固长圆孔（106）。
3.根据权利要求1的一种偏心式磁性磨具，其特征在于，矩形隔板（104）、连接臂（105）以及连接条（102）由镍钴合金或钴铬合金制成，且矩形隔板（104）、连接臂（105）以及连接条（102）一体成型，连接条（102）的数量为两根，连接臂（105）的数量为两根。
4.一种不锈钢细长管内抛光装置，其特征在于，包括多个如权利要求1~3任一项所述的一种偏心式磁性磨具，偏心式磁性磨具（1）放置于细长管（201）中，还包括进给组件（2）和至少一组外磁场驱动抛光组件（3）；
5.根据权利要求4所述的一种不锈钢细长管内抛光装置，其特征在于，推进导杆支撑盘（208）为圆形板状结构，推进导杆支撑盘（208）的底壁圆心处固定连接有正方形支撑块（219），正方形支撑块（219）的四个侧壁中心分别向外延伸有第一凸台（214），推进导杆支撑盘（208）的底壁上设置有四组分别与四根伸缩导杆（210）配合的限位卡环对（209），每组限位卡环对（209）中均包括两个同轴且位于推进导杆支撑盘（208）径向的限位卡环，伸缩导杆（210）穿置在限位卡环对（209）中，伸缩导杆（210）的杆体上还设置有位于两个限位卡环之间的周向环边（211），周向环边（211）与其两侧的限位卡环限位配合，伸缩导杆（210）朝向正方形支撑块（219）的端部设置有第二凸台（213），第二凸台（213）与其相对的第一凸台（214）之间设置有压缩弹簧（212）。
6.根据权利要求5所述的一种不锈钢细长管内抛光装置，其特征在于，磁极固定板（309）的安装槽（311）包括左右两个区域，且两个区域的安装槽（311）关于磁极固定板（309）的螺纹通孔或光滑通孔对称分布，左右两个区域的安装槽（311）中均设置有外磁铁（312），同一磁极固定板（309）上的外磁铁（312）磁极朝向相同，不同磁极固定板（309）上的外磁铁（312）磁极朝向相反。
7.根据权利要求6所述的一种不锈钢细长管内抛光装置，其特征在于，不同磁极固定板（309）上的外磁铁（312）n极相对设置，偏心式磁性磨具（1）的充磁方向为等腰梯形的磁性磨具的高所在方向。
8.根据权利要求6的一种不锈钢细长管内抛光装置，其特征在于，管路支撑组件包括螺纹调节杆（318）和管路支撑杆（320），管路支撑杆（320）沿其长度方向开有调节长圆孔（323），螺纹调节杆（318）的一端与竖直支撑板（303）的外壁通过第一铰接座（324）转动连接，管路支撑杆（320）的一端与竖直支撑板（303）的外壁通过第二铰接座（325）转动连接，第一铰接座（324）位于第二铰接座（325）上方，螺纹调节杆（318）向下倾斜穿过管路支撑杆（320）上的调节长圆孔（323），螺纹调节杆（318）位于管路支撑杆（320）之下的杆体上配合有调节螺母（319），在调节螺母（319）的限位作用下管路支撑杆（320）向上倾斜，且管路支撑杆（320）的顶端设置有与细长管（201）配合的卡槽（326）。
9.根据权利要求6的一种不锈钢细长管内抛光装置，其特征在于，外磁铁（312）通过胶结的方式固定于磁极固定板（309）的安装槽（311）中；外磁铁（312）为钕铁硼磁铁；磁极固定板（309）采用45钢制成。
10.根据权利要求6的一种不锈钢细长管内抛光装置，其特征在于，外磁场驱动抛光组件（3）的数量为两组，且两组外磁场驱动抛光组件（3）关于进给组件（2）对称布置。
