[实用新型]毛细管内壁的磁流变抛光装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及毛细管内壁的磁流变抛光装置与方法，属于精密器件抛光、磨削加工技术领域。

背景技术

随着现代科学高精端技术的发展，毛细管的应用日趋广泛，如在生物工程检验分析中广泛应用的高效毛细管电泳分析技术、化学化工等领域常用的色谱分析等。不同应用领域对毛细管的性能要求不同，但多数领域都希望毛细管内壁具有高光滑度，这样可以有效降低毛细管的更换率，减少经济成本，同时，使分析测试结果更加稳定、精确。例如，在毛细管电泳分析中使用同种材料制成的石英毛细管进行同种实验，内壁具有高光滑度的毛细管能够进行电泳分析的次数是其他内壁具有普通光滑度的毛细管的几十倍。

目前，改善毛细管内壁粗糙度的主要方法有：内涂层法、化学抛光法、光学抛光法。其中，内涂层法所涉及的镀膜工艺复杂，条件要求苛刻，不易操作，应用范围非常有限；化学抛光法相对比较容易，但经抛光后的表面常形成不稳定的易变质层，从而影响应用效果；光学抛光法中，传统的光学抛光主要以定型的抛光模抛光内径大且较短的毛细管，对于大量使用的较长且内径越来越小的毛细管，则无法发挥作用。因此，对细长毛细管内壁进行高效处理，延长毛细管的使用寿命，提高分析测试等应用成效，降低经济成本，已成为毛细管研究领域的重要课题。

近几年内，在光学抛光方面，开始采用磁流变技术，该技术应用过程中，可通过调整磁流变液配方，得到具有高度柔软性的磁流变液；所得磁流变液在磁力作用下，能够形成与抛光面相吻合的抛光模，进而能够有效避免抛光面受损；同时，可通过改变磁场的方向和强度，调控磁流变液的状态及其进行抛光的速度和强度；此外，磁流变液本身稳定性高，能够重复利用，利于节约成本，且抛光后的抛光面易于清洗，无磁流变液成分残留。

现有技术中，发明专利ZL 200810030898.1公开了一种用于大口径非球面光学零件的磁流变抛光装置，它包括机床、抛光装置、磁流变抛光液循环系统以及与以上各组件相连的控制系统，机床具有四个或四个以上的自由度，抛光装置固定于机床上并位于机床上待加工工件的正上方。该发明结构紧凑、易于操控、加工能力强，但仅限于大口径非球面光学零件的磁流变抛光。

发明专利ZL 200480016662.2公开了一种用于对微特征工件进行机械和/或化学-机械抛光的抛光机以及方法，所述抛光机包括具有支撑表面的台、支撑表面所承载的具有空腔的下垫、承载微特征工件的相关承载器组件、以及使空腔中磁流变液产生磁场的磁场源。该发明利用所设置的空腔中的磁流变液对工件进行抛光，所涉及的工件可以为具有微特征的电子器件、机械器件、存储元件等多种器件，抛光效果好，但其基本限于对器件外表面的抛光处理。

综上，目前应用磁流变抛光技术可以将器件的表面粗糙度加工到0.5nm以下的超精度，但多数为大部件及微器件的外表面抛光，而类似内径只有几十微米的毛细管等微小器件的内部抛光还有待研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种毛细管内壁的磁流变抛光装置与方法，充分提高毛细管内壁的光滑度，从而延长毛细管的使用寿命，提高分析测试等应用成效，降低损耗，减少成本，并有助于实现对非磁性材料制成的类似毛细管的其他微小器件内部的高效处理。

本实用新型提供的毛细管内壁的磁流变抛光装置，包括支撑体、磁场控制器、驱动系统，其中，在支撑体上设置磁流变液注入器和振动装置。

本实用新型解决问题的技术方案是：所述磁流变液注入器竖直设置在支撑体上，所述磁场控制器与所述振动装置设置在磁流变液注入器两端之间的支撑体上；所述磁场控制器、磁流变液注入器及振动装置均由所述驱动系统控制。

所述磁流变液注入器包括基座、活塞、液缸、连接件，其中，活塞、液缸及连接件依次对称设置在基座的两端，活塞与连接件分别位于液缸的两端，活塞与液缸内壁接触，且活塞能够在液缸内灵活移动，以便于保持磁流变液的灵活流动；连接件固定在液缸的一端，能够便于放置及固定待抛光的毛细管；活塞、液缸及连接件的对称设置，能够保障待抛光毛细管固定充分，并保证磁流变液注入器能够在驱动系统的控制下进行磁流变液的注入和抽取。

所述磁场控制器包括电磁铁及缠绕在电磁铁上的线圈，其数量依据待抛光毛细管的长度设置，能够为多个并在支撑体上分段设置，同时，所述磁场控制器也能够在驱动系统的控制下改变磁场强度、方向及位置。

所述振动装置，包括振动杆及与所述振动杆相连的扣环，其数量依据待抛光毛细管的长度及其内径的大小进行设置，能够为多个并在支撑体上分段设置；所述振动装置能够在驱动系统的控制下改变振动幅度和强度。