[发明专利]一种剪切增稠-电泳复合抛光方法

说明书

一种剪切增稠‑电泳复合抛光方法，包括如下步骤：1)选用工件夹具，将其安装在机械臂上；2)将工件装夹在工件夹具上；3)配置具有剪切增稠‑电泳复合效应的抛光液，并将抛光液置于输液管内；4)将抛光液输入到抛光盘上，启动主轴带动抛光盘；5)启动剪切增稠效应控制用机械臂、电泳效应控制用直流电源，在机械臂的作用下，工件表面接触具有剪切增稠‑电泳复合效应的抛光液，并提供载荷，主动控制工件微转动，同时电源电极两端产生磨料颗粒的电泳效应，形成抛光液与工件表面的高度吻合与材料去除，实现剪切增稠‑电泳复合抛光。本发明提供一种高效的、低/无表面损伤或亚表面损伤的剪切增稠‑电泳复合超精密抛光方法。

技术领域

本发明属于超精密加工技术领域，具体是涉及一种剪切增稠-电泳复合抛光方法。

背景技术

超精密加工技术在现代科学技术的重要组成部分，在众多领域中广泛应用。例如蓝宝石、单晶硅及各功能性陶瓷等硬脆难加工材料和轴承元件等材料的加工方面；各种复杂曲面的高精度、低损伤、美观等方面。利用超精密加工技术，可以获得低表面粗糙度、低/无表面损伤或亚表面损伤的工件表面。

抛光是超精密加工的一种，是指能够使得工件在机械、化学或电化学的作用下，降低工件表面粗糙度，提高工件表面光洁度的超精密加工工艺。剪切增稠抛光是近年来提出的新型抛光工艺，剪切增稠抛光是利用具有剪切增稠效应的非牛顿流体作为基液，其中加入磨料颗粒制成抛光液，因剪切作用形成剪切增稠柔性磨具，在速度与载荷的作用下，实现工件表面进行材料去除的抛光工艺。剪切增稠抛光下的工件具有更小的表面粗糙度，造成的表面损伤或亚表面损伤小，具有来源广泛，低成本等特点。

在直流电场中，带电微粒总是向着电性相反的电极移动的现象称为电泳现象。胶体溶液具有电泳现象，由于胶体微粒表面积大，能吸附带电荷的离子，使胶粒带电，当在电场作用下，胶体微粒可向某一极定向移动。

已公开中国发明专利(CN201810095554.2)，专利名称：一种高效超精密剪切增稠-化学协同抛光方法。本发明利用液流边界主动约束与抛光液流流动主动控制、剪切增稠与绿色化学作用协同，提高加工效率、精度，并扩展可加工材料及面形。该专利优点在于可加工材料广、加工面型多样、抛光液环保，利用了剪切增稠效应，使该抛光方法为柔性抛光，提高材料去除确定性，表面变质层少。在磨粒对于抛光的效果相比，利用电泳效应，能够加灵活的增加抛光时的瞬时载荷，更加有效的对工件进行抛光。

已授权中国发明专利(CN201210192915.8)，专利名称：一种基于非牛顿流体剪切增稠效应的超精密曲面抛光方法。该方法在具有剪切增稠效应的非牛顿流体中添加磨料制成抛光液，抛光过程中，抛光液与工件表面具有一定的相对速度，抛光区域的抛光液因剪切作用产生剪切增稠效应，形成剪切增稠柔性磨具，实现对曲面的超精密抛光。但由于该抛光方法仅仅依靠单一剪切增稠效应对工件产生微切削形成材料去除，抛光效率仍有提升空间。

已授权中国发明专利(CN201410436510.3)，专利名称：基于非牛顿流体剪切增稠与电解复合效应的超精密加工方法。该专利优点在于能够有效的解决电解抛光工件表面易存有斑点的问题，提高加工效率；缺点在于对可加工工件的面形适应性差，不能解决材料去除的确定性问题，难以实现工件材料的确定性抛光和高面形精度，限制了可加工材料(具有导电性能)的范围，电解液属于非环保物质，对环境影响大、环保处理成本高。

已授权中国发明专利(CN201310207632.0)，专利名称：基于介电泳效应的抛光方法及其专有设备。该专利利用调频调压控制器控制交流电源产生非均匀电场，极化抛光液和磨粒，并将其移动到抛光垫上实现对工件的抛光。由于对抛光液和磨粒的极化作用，抵消了部分了离心力，延长了抛光液与磨粒在抛光垫上的存续时间，降低了工件的表面粗糙度，但只限于抛光平面工件，无法抛光曲面工件。