[发明专利]一种微细结构化表面光整加工方法、介质及装置有效
申请号: | 201710002212.7 | 申请日: | 2017-01-03 |
公开(公告)号: | CN106584218B | 公开(公告)日: | 2019-01-01 |
发明(设计)人: | 田业冰;范增华;刘志强;赵玲玲;范硕 | 申请(专利权)人: | 山东理工大学 |
主分类号: | B24B1/00 | 分类号: | B24B1/00;B24B31/10;H01F7/02 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 255049 山东省淄博*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 微细 结构 表面光 加工 方法 介质 装置 | ||
1.一种微细结构化表面特制磁性剪切增稠光整介质,其特征在于:
(1)所述光整介质的成份由磨料、磁性介质、分散相、分散介质、氧化剂、活化剂和PH调节剂组成;磨料选用金属氧化物磨料、碳化硅、石榴石或金刚石,粒度为1-200 μm;磁性介质选用羟基铁,粒度为1-50 μm;分散相选用碳酸钙、二氧化硅、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),粒径小于1 μm;分散介质选用水、盐溶液、乙二醇(EG)、丙二醇(PG)、丁二醇(BG)、聚乙二醇(PEG)或者矿物油;氧化剂和活化剂选用过氧化钠、次氯酸钠、高锰酸钾或者过氧化钙;PH调节剂选用碳酸钠、碳酸钾或者碳酸氢钠;
(2)所述光整介质的制造工艺流程包括:利用油浴搅拌法或球磨法在超声辅助下将分散相与分散介质混合,制成分散体系,固体质量含量为10%-80%;当分散相的粒径为1 nm-100 nm,选用油浴搅拌法与超声分散法相结合的方式制作所述分散体系,在70-90℃油浴温度下,将定量的分散相缓慢加入分散介质中,并在超声辅助下进行机械搅拌1-2 h,控制速度范围200-350 r/min,直至分散相充分且均匀地分散到分散介质中,制成分散体系;当分散相的粒径为100 nm-1 μm时,选用球磨法与超声分散法结合的方式制作所述分散体系,运用磨球干磨定量的分散相0.5-1 h,随后加入定量的分散介质在超声辅助下进行球磨3-5h,制成所述分散体系;将定量所述分散体系与定量磨料、磁性介质、氧化剂、活化剂、PH调节剂混合,在超声辅助下进行球磨1-2 h,制成磨料分散体系,并置入真空干燥箱内24 h,控制温度范围20-27℃,除去所述磨料分散体系中的气泡,制造成特制磁性剪切增稠光整介质。
2.根据权利要求1所述的一种微细结构化表面特制磁性剪切增稠光整介质的表面光整加工方法,其特征在于:所述方法主要通过以下基本步骤实现:
(1)电磁线圈(3-2)绕制在线圈底座上(3-3);
(2)待光整的微细结构化零件(2-4)通过三轴精密电动位移平台(2-6)调整至磁场作用区域;
(3)垂直分布的两对电磁线圈(3-2)通电后形成的磁场力施加于特制磁性剪切增稠光整介质(4-2)上;
(4)三轴精密电动位移平台(2-6)控制待光整的微细结构化零件(2-4)至磁场作用区,依靠其行程控制实现加工件的精密定位;
(5)通过控制施加于电磁线圈(3-2)的磁场驱动信号和调整主轴(2-1)转动速度,改变特制磁性剪切增稠光整介质(4-2)和微细结构化零件(2-4)间的作用力和作用方式,进而实现对特制磁性剪切增稠光整介质(4-2)的数字化智能控制;
(6)电磁线圈(3-2)施加高频信号产生的径向振动磁场力以及辅助线圈(2-10)产生的轴向振动磁场力,进一步提高微细结构表面光整加工效率。
3.根据权利要求2所述的一种微细结构化表面光整加工方法,其特征在于:通过调整两对电磁线圈导磁体(1-1)的相对位置,产生不同分布磁力线(1-2),当远距离配置条件下,产生内部封闭磁场,在重叠区(1-3)内,特征磁性剪切增稠光整介质(4-2)处于稳定状态,在高速主轴(2-1)的带动下高速相对运动,实现微细结构化表面柔性光整;当近距离配置条件下,产生磁场聚集凸起的特制磁性剪切增稠光整介质(4-2)可作为柔性光整“小型聚集磨具”(1-4),实现微细结构化表面柔性光整。
4.根据权利要求2或3所述的一种微细结构化表面光整加工方法的操作装置,其特征在于:所述装置包括磁场控制单元(2-3)、运动控制单元、辅助线圈(2-10)控制单元;磁场控制单元(2-3)主要包括高速主轴(2-1)、主轴连接板(2-2)、导磁体(3-1)、电磁线圈(3-2)、线圈底座(3-3);所述主轴连接板(2-2)一端连接高速主轴(2-1),另一端连接电磁线圈底座(3-3);所述电磁线圈(3-2)绕制在电磁线圈底座(3-3)上;运动控制单元主要包括三轴精密电动位移平台(2-6),提供微细结构化零件(2-4)的三自由度移动;辅助线圈(2-10)控制单元主要包括主要辅助线圈(2-10)、连接板(2-11),所述连接板一端连接辅助线圈(2-10),另一端连接在三轴精密电动位移平台(2-6)上,且放置在待光整微细结构化零件(2-4)的下方。
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