一种金属试样物理性能自动智能加工系统的制作方法

1.本发明涉及金属理化检验设备领域，特别涉及一种金属试样物理性能自动智能加工系统。


背景技术：

2.在研究材料基体组织性能和加工过程中的表面完整性过程中，需要对待观察材料进行切割，并在金相试样镶嵌机上制备用于组织观察的镶嵌试样，然后对镶嵌试样进行研磨和抛光制成金相观察试样，最后进行性能测试和观察。在这过程中，金相试样的研磨和抛光是最为重要也是最难控制的一步，往往需要经验熟练的制备人员长时间的研磨和反复的观察。
3.现有的手工磨样抛光机，其一般由电机和抛光盘组成，通过电机的带动抛光盘旋转，从而达到抛光的目的。在使用时，抛光人员需要通过手持金相试样，在不同粒度的砂纸上进行磨削。由于金相试样一般比较小，在上述研磨和抛光的过程中很难控制其抛光面的平整度和抛光质量。由于是手工操作，且抛光盘的转速较高，导致抛光人员在磨削的过程中，危险程度较高。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供一种金属试样物理性能自动智能加工系统。
5.其技术方案为，包括底台，所述底台上转动设置用于金属试样研磨的磨削盘，以及用于金属试样抛光的抛光盘，所述磨削盘和所述抛光盘上表面分别覆盖不同目数的砂纸，以及分别驱动所述磨削盘和抛光盘旋转的驱动机构；所述底台的一侧中部固定设置圆形管状的立柱，所述立柱上转动设置传动箱，所述传动箱远离所述立柱的一端转动设置升降杆，所述升降杆的下端固定设置用于金属试样夹持的夹持机构，所述传动箱内设置调节单元，所述调节单元驱动所述升降杆升降，以及用于驱动所述升降杆旋转的连动单元；所述磨削盘和所述抛光盘的一侧分别设置一个水龙头，每个所述水龙头分别通过管道连通储液箱，所述储液箱内存放抛光液。
6.优选为，所述驱动机构包括分别与所述磨削盘和所述抛光盘同轴固定连接的从动锥齿，每个所述从动锥齿上分别啮合一个主动锥齿，每个所述主动锥齿分别通过支架与所述底台转动连接；所述底台内固定设置驱动电机，所述驱动电机的电机轴上同轴固定设置传动轴，所述传动轴的外侧套设轴套，所述轴套与所述传动轴径向固定轴向滑动，所述轴套与其中一个所述主动锥齿啮合；所述底台内设置切换单元，所述切换单元控制所述轴套与不同的所述主动锥齿啮合。
7.优选为，所述切换单元包括转动设置在所述底台上的拨杆，所述拨杆的中部与所
述底台转动连接，所述拨杆的一端设置半圆弧状的拨叉，所述拨叉的开口端两端分别转动设置一个滚轮，所述拨杆的另一端延伸至所述底台的外侧；所述轴套的中部平行设置两个导向环，两个所述导向环之间形成导槽，所述滚轮在所述导槽内滚动。
8.优选为，所述连动单元包括转动设置在所述底台内的主动链轮，所述主动链轮套设在所述轴套的外侧，所述主动链轮与所述轴套径向固定轴向滑动，所述底台的一侧转动设置从动链轮，所述从动链轮与所述主动链轮通过链条连接；所述从动链轮的一侧同轴固定设置中间锥齿，所述中间锥齿上啮合传动锥齿，所述传动锥齿与所述立柱同轴。
9.优选为，所述中间锥齿与所述主动锥齿的轴线平行、齿牙相背。
10.优选为，所述传动锥齿的一侧同轴固定设置输入轴，所述输入轴在所述立柱内转动，所述输入轴的一端延伸到所述传动箱内并同轴固定设置主动带轮；所述升降杆的外侧套设从动带轮，所述从动带轮与所述升降杆径向固定轴向滑动，所述从动带轮与所述主动带轮通过传动带连接。
11.优选为，所述调节单元包括与所述传动箱滑动连接的升降架，所述升降架与所述升降杆在竖直面的投影平行，所述升降架的上端与所述升降杆的上端转动连接，所述升降架背离所述升降杆的一侧固定设置齿条，所述传动箱上转动设置齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合；所述齿轮的两端分别同轴固定设置的两个操作手柄，两个所述操作手柄对向设置在所述传动箱两侧。
12.优选为，所述夹持机构包括圆柱状的固定座，所述固定座的中部滑动设置移动板，所述移动板的侧壁阵列设置若干个支杆，每个所述支杆的端部分别转动连接一个夹持杆，每个所述夹持杆的下端均转动设置一个夹块，所述移动板朝所述夹块的一侧固定设置顶杆，所述顶杆靠近所述夹块的一端固定设置上顶板；所述固定座的侧壁下端转动设置连杆，所述连杆与所述夹持杆的中部转动连接；还包括设置在所述固定座上部的微调单元。
13.优选为，所述微调单元包括与所述固定座转动连接的蜗轮，所述蜗轮的一侧啮合蜗杆，所述蜗杆与所述固定座转动连接，所述蜗轮的一侧同轴固定设置螺杆；所述升降板的中部开设螺纹孔，所述螺杆与所述螺纹孔螺纹连接。
14.优选为，所述固定座的轴线与所述升降杆的轴线平行。
15.本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：将研磨和抛光结合在同一设备上，试样抛光效率高，能够实现试样的自动夹持，提高试样抛光过程中的稳定性，提高使用过程中的安全性。
附图说明
16.图1为本发明实施例的整体结构示意图。
17.图2为图1去除传动箱的结构示意图。
18.图3为图2的a部分放大示意图。
19.图4为本发明实施例的底台内部结构示意图。
20.图5为本发明实施例的夹持机构示意图。
21.其中，附图标记为：1、底台；1-1、磨削盘；1-2、抛光盘；1-3、立柱；1-4、传动箱；1-5、升降杆；1-6、水龙头；2、驱动机构；2-1、从动锥齿；2-2、主动锥齿；2-3、驱动电机；2-4、传动轴；2-5、轴套；2-6、切换单元；2-61、拨杆；2-62、拨叉；2-63、滚轮；2-64、导槽；3、调节单元；3-1、升降架；3-2、齿条；3-3、齿轮；3-4、操作手柄；4、连动单元；4-1、主动链轮；4-2、从动链轮；4-3、链条；4-4、中间锥齿；4-5、传动锥齿；4-6、输入轴；4-7、主动带轮；4-8、从动带轮；4-9、传动带；5、夹持机构；5-1、固定座；5-2、移动板；5-3、夹持杆；5-4、夹块；5-5、连杆；5-6、上顶板；5-7、微调单元；5-71、蜗轮；5-72、蜗杆；5-73、螺杆；10、金属试样。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
26.实施例1参见图1至图5，本发明提供一种金属试样物理性能自动智能加工系统，包括底台1，底台1上转动设置用于金属试样10研磨的磨削盘1-1，以及用于金属试样10抛光的抛光盘1-2，磨削盘1-1和抛光盘1-2上表面分别覆盖不同目数的砂纸，磨削盘1-1根据金属试样10实际的需求选择320目到2000目的砂纸，抛光盘1-2采用金刚石砂纸，抛光盘1-2为金属试样10抛光的最后一道工序，对来至磨削盘1-1的金属试样10进行镜面抛光。以及分别驱动磨削盘1-1和抛光盘1-2旋转的驱动机构2；底台1的一侧中部固定设置圆形管状的立柱1-3，立柱1-3上转动设置传动箱1-4，传动箱1-4远离立柱1-3的一端转动设置升降杆1-5，升降杆1-5的下端固定设置用于金属试样10夹持的夹持机构5，传动箱1-4内设置调节单元3，调节单元3驱动升降杆1-5升降，以及用于驱动升降杆1-5旋转的连动单元4；
磨削盘1-1和抛光盘1-2的一侧分别设置一个水龙头1-6，每个水龙头1-6分别通过管道连通储液箱，储液箱内存放抛光液。
27.在对金属试样10进行研磨、抛光时，需要不断的向磨削盘1-1和抛光盘1-2上滴注抛光液，抛光液通常采用a12o3、mgo或cr2o3等细粉末粒度约为0.3-1μm在水中的悬浮液。
28.驱动机构2包括分别与磨削盘1-1和抛光盘1-2同轴固定连接的从动锥齿2-1，每个从动锥齿2-1上分别啮合一个主动锥齿2-2，每个主动锥齿2-2分别通过支架与底台1转动连接；底台1内固定设置驱动电机2-3，驱动电机2-3优先选用调速电机，通过驱动电机2-3的调速旋钮控制驱动电机2-3的转速，同时驱动电机2-3的开关及调速旋钮设置在底台1上，便于使用者进行操作；驱动电机2-3的电机轴上同轴固定设置传动轴2-4，传动轴2-4的外侧套设轴套2-5，轴套2-5与传动轴2-4径向固定轴向滑动，轴套2-5与其中一个主动锥齿2-2啮合；底台1内设置切换单元2-6，切换单元2-6控制轴套2-5与不同的主动锥齿2-2啮合。
29.切换单元2-6包括转动设置在底台1上的拨杆2-61，拨杆2-61的中部与底台1转动连接，拨杆2-61的一端设置半圆弧状的拨叉2-62，拨叉2-62的开口端两端分别转动设置一个滚轮2-63，拨杆2-61的另一端延伸至底台1的外侧；轴套2-5的中部平行设置两个导向环，两个导向环之间形成导槽2-64，滚轮2-63在导槽2-64内滚动。
30.切换机构能够使轴套2-5每次只能与驱动磨削盘1-1或驱动盘的主动锥齿2-2啮合，当需要对金属试样10进行研磨时，调节拨杆2-61延伸至底台1外侧的一端，使轴套2-5与驱动磨削盘1-1的主动锥齿2-2啮合，驱动电机2-3驱动磨削盘1-1旋转，进而对金属试样10进行研磨；当研磨完成后，调节拨杆2-61，使轴套2-5与驱动抛光盘1-2的主动锥齿2-2啮合，驱动电机2-3驱动抛光盘1-2旋转，实现对金属试样10的抛光。
31.连动单元4包括转动设置在底台1内的主动链轮4-1，主动链轮4-1套设在轴套2-5的外侧，主动链轮4-1与轴套2-5径向固定轴向滑动，底台1的一侧转动设置从动链轮4-2，从动链轮4-2与主动链轮4-1通过链条4-3连接；从动链轮4-2的一侧同轴固定设置中间锥齿4-4，中间锥齿4-4上啮合传动锥齿4-5，传动锥齿4-5与立柱1-3同轴。
32.中间锥齿4-4与主动锥齿2-2的轴线平行、齿牙相背。
33.中间锥齿4-4的齿牙与主动锥齿2-2的齿牙相背设置你，能够使驱动电机2-3在驱动主动锥齿2-2和中间锥齿4-4旋转时，中间锥齿4-4与主动锥齿2-2的旋转方向相反，进而使得夹持机构5和磨削盘1-1和抛光盘1-2的旋转方向相反，在进行金属试样10研磨或抛光时，能够使金属试样10与磨削盘1-1和抛光盘1-2之间的相对速度较大，同时由于夹持机构5不断带动金属试样10进行旋转，使得金属试样10的研磨效果和抛光效果好，能够降低金属试样10研磨及抛光的时间，提高金属试样10的加工效率。
34.传动锥齿4-5的一侧同轴固定设置输入轴4-6，输入轴4-6在立柱1-3内转动，输入轴4-6的一端延伸到传动箱1-4内并同轴固定设置主动带轮4-7；升降杆1-5的外侧套设从动带轮4-8，从动带轮4-8与升降杆1-5径向固定轴向滑
动，从动带轮4-8与主动带轮4-7通过传动带4-9连接。
35.调节单元3包括与传动箱1-4滑动连接的升降架3-1，升降架3-1与升降杆1-5在竖直面的投影平行，升降架3-1的上端与升降杆1-5的上端转动连接，升降架3-1背离升降杆1-5的一侧固定设置齿条3-2，传动箱1-4上转动设置齿轮3-3，齿轮3-3与齿条3-2啮合；齿轮3-3的两端分别同轴固定设置的两个操作手柄3-4，两个操作手柄3-4对向设置在传动箱1-4两侧。
36.当需要进行金属试样10的研磨或抛光时，调节传动箱1-4的位置，使夹持机构5位于磨削盘1-1或抛光盘1-2的上方，传动箱1-4与立柱1-3的连接处可设置锁紧螺栓，通过锁紧螺栓实现传动箱1-4位置的固定，随后启动驱动电机2-3，驱动电机2-3带动磨削盘1-1或抛光盘1-2中的一个进行旋转，同时能够通过连动单元4带动升降杆1-5进行旋转，由操作者转动操作手柄3-4，使操作手柄3-4带动齿轮3-3进行转动，齿轮3-3驱动升降架3-1向底台1移动，直至金属试样10接触磨削盘1-1或抛光盘1-2，当金属试样10研磨或抛光1分钟至3分钟时，取下金属试样10，观测金属试样10端面的研磨或抛光效果，若效果达到检测需求，将金属试样10进行下一步检测，若效果达不到检测需求，将金属试样10重新进行研磨或抛光。
37.夹持机构5包括圆柱状的固定座5-1，固定座5-1的中部滑动设置移动板5-2，移动板5-2的侧壁阵列设置若干个支杆，每个支杆的端部分别转动连接一个夹持杆5-3，每个夹持杆5-3的下端均转动设置一个夹块5-4，移动板5-2朝夹块5-4的一侧固定设置顶杆，顶杆靠近夹块5-4的一端固定设置上顶板5-6；上顶板5-6能够对金属试样10的位置进行限制，同时在使用时能够给金属试样10施加一定的下压力，提高金属试样10在磨削与抛光时的效果；固定座5-1的侧壁下端转动设置连杆5-5，连杆5-5与夹持杆5-3的中部转动连接；还包括设置在固定座5-1上部的微调单元5-7。
38.微调单元5-7包括与固定座5-1转动连接的蜗轮5-71，蜗轮5-71的一侧啮合蜗杆5-71，蜗杆5-71与固定座5-1转动连接，蜗轮5-71的一侧同轴固定设置螺杆5-73；升降板的中部开设螺纹孔，螺杆5-73与螺纹孔螺纹连接。
39.当需要夹持金属试样10时，通过旋转蜗杆5-71，带动蜗轮5-71进行转动，进行使升降板向下移动，带动夹持杆5-3的下端向金属试样10靠近，直至夹块5-4实现对金属试样10的夹持，需要松开金属试样10时，反向转动蜗杆5-71，取下金属试样10。
40.固定座5-1的轴线与升降杆1-5的轴线平行。
41.固定座5-1的轴线与升降杆1-5的轴线平行，能够使升降杆1-5在旋转时，带动夹持机构5沿升降杆1-5的轴线进行旋转，能够使夹持机构5与磨削盘1-1或抛光盘1-2之间的相对速度较大，有助于提高研磨或抛光效果，降低研磨、抛光的时间。
42.本发明使用时，根据金属试样10的不同选择不同的砂纸目数，并将砂纸相对应的放置在磨削盘1-1与抛光盘1-2上，并打开水龙头1-6，由操作者调节夹持机构5实现对金属试样10的夹持，拨动拨杆2-61，使轴套2-5与驱动磨削盘1-1的主动锥齿2-2啮合，驱动电机2-3驱动磨削盘1-1旋转，由操作者转动操作手柄3-4，使操作手柄3-4带动齿轮3-3进行转动，齿轮3-3驱动升降架3-1向底台1移动，直至金属试样10接触磨削盘1-1，当金属试样10研磨1分钟至3分钟后，取下金属试样10，观测金属试样10端面的研磨效果，若效果达到检测需求，将夹持机构5移动至抛光盘1-2的上方，进行镜面抛光处理。
43.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。