[发明专利]大流量磁流变液回收装置

说明书

技术领域

本发明属于精密光学抛光加工技术领域，涉及一种大流量磁流变液回收装置。

背景技术

磁流变抛光技术始于上世纪70年代，1974年前苏联传热传质研究所的W.I.Kordonski将磁流变液用于机械加工中。到上世纪90年代初，W.I.Kordonski与美国罗彻斯特大学光学制造中心合作，提出并验证了确定性磁流变抛光技术用于非球面加工的概念。近年来，美国QED公司已经将磁流变抛光技术推向商业化。

目前，国防科技大学在我国对该技术研究最为领先，他们拥有自主研发的抛光机，并且在抛光算法，尤其是在机床的误差分析方面做了深入的研究，取得较好的研究成果。

现在广泛使用的磁流变抛光装置，主要由主动轮机械系统和磁流变液循环系统组成。磁流变液由载液、铁磁微粒、研磨抛光剂和辅助添加剂组成。工作机理为利用磁流变液在磁场中的流变性对工件进行抛光，磁流变液由抛光轮带入抛光区域，在抛光区域高强度的梯度磁场中，磁流变液变硬，成为具有粘塑性的Bingham介质，并形成缎带突起。当这种介质流经工件与运动盘之间的狭缝时，对工件表面与之接触的区域产生较大剪切力，实现工件材料去除。抛光区“柔性抛光模”的大小和形状可由抛光参数(抛光轮转速、抛光轮与光学元件距离等)实时控制，又能确保在该抛光条件下抛光磨头的稳定性，从而实现对工件表面的确定性加工。

磁流变抛光技术在小口径光学元件的加工中得到了广泛的运用，取得了较好的抛光效果。但对于大口径光学元件而言，由于光学元件材料去除量随口径的三次方增长，SiC材料还有硬度高、耐磨性好的特点，抛光效率成为制约其应用的突出问题。在现有情况下，增加抛光效率，主要有两点途径：

1、使用更大的磁流变液供给喷头，从而提高缎带突起的高度和宽度，增加去除函数面积；

2、提高去除效率提高抛光轮运动速度，线速度的提高可以提升单位时间磨头带走工件表面材料的速度，从而提高去除效率。

而这两点都对磁流变液供给循环速度提出了更高的要求，目前供给方面和抛光区磁场强度方面不存在限制问题，但是大流量磁流变液的回收一直是制约磁流变抛光用于大口径光学元件高效率加工的关键。其中一个重要原因是大口径光学元件与小口径元件安装方式存在很大区别。

对于小口径元件，现有磁流变抛光的安装方式是：抛光轮在固定位置自转，抛光液在抛光轮上方循环，并形成缎带突起，工件的加工面朝下，与缎带突起相对运动，同时工件可以随夹具在空间运动，完成抛光过程。这种安装方式的好处在于：磁流变液脱离抛光区后，在重力作用下，可以直接回收,十分方便。而对于大口径光学元件，由于其质量和体积巨大，不可能沿用小口径加工中广泛使用的安装方式。

目前对于1m量级及以上口径的光学加工，采用的工装是：工件固定在转台上静止或随转台缓慢转动，加工面朝上，抛光轮位于其上方，磁流变液从抛光轮下方进入，形成缎带突起，与加工面相对运动。现有抛光液的回收，是利用磁铁在非抛光区的磁场作用，磁流变液被吸附于抛光轮上，直到通过最高点后，使用回收接头在重力作用下，将其从抛光轮上分离下来。这样的循环方式模仿了小口径的回收方式，利用非抛光区的微弱磁场，使其随抛光轮运动，达到最高点。

但是这样的循环回收方式直接限制了磁流变液的最大流量，因为非抛光区磁场强度与抛光区的相差十余倍，更大的喷头意味着更多的磁流变液，这对非抛光区磁场力提出更大要求，并且抛光区最适宜磁场强度已经固定的情况下，非抛光区磁场也就被限制了。另外去除效率与抛光轮转速正相关，而转速过大，磁场力不足以提供抛光液吸附力，磁流变液会被甩出抛光轮，不能顺利回收。

发明内容

本发明为了解决现有的磁流变液回收装置限制流量和转速的问题，提供一种大流量磁流变液回收装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种大流量磁流变液回收装置，包括：

设置在磁流变液刚刚脱离抛光区的附近位置、与抛光轮保持柔性线接触的回收头，其去用来接收由抛光轮底部甩出的磁流变液；

与所述回收头相连的真空发生装置，其用来提供回收磁流变液的动力。

在上述技术方案中，所述回收头还连接有重力分离装置，其包括：与所述回收头相连的回收管和与所述回收管相连的分离件；

所述分离件可使由所述回收头吸入的磁流变液在重力作用下与空气分离。

在上述技术方案中，所述分离件还连接有底座，该底座内设有可由伺服电机通过传动轴带动的分离叶片；转动的分离叶片可使磁流变液与部分残余空气进行二次分离。