[发明专利]主动控制剪切作用与温度诱导梯度增稠抛光方法

说明书

一种主动控制剪切作用与温度诱导梯度增稠抛光方法，包括以下步骤：1)选用工件夹具；2)将工件装夹在工件夹具上；3)配置具有温度诱导梯度增稠效应的抛光液，并将抛光液置于抛光液箱内；4)启动主轴和水泵，将抛光液输入到抛光盘上，使得抛光液在抛光盘上相对运动，形成抛光液循环系统；5)使工件在大剪切作用下粗抛；6)使用温度传感器，监测到抛光液的温度T℃，启动变温棒，每隔一段时间梯度调整抛光液温度、结合主动剪切速率控制，即每隔一段时间抛光液粘度增大，造成抛光液梯度增稠，实现温度诱导梯度增稠抛光。本发明提供一种抛光效率较高、抛光过程可控性和灵活性良好的主动控制剪切温度诱导梯度增稠抛光方法。

技术领域

本发明属于超精密加工技术领域，具体是涉及一种主动控制剪切作用与温度诱导梯度增稠抛光方法。

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、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。剪切增稠流体的粘度随着温度的下降，粘度变大。

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

已公开中国发明专利(CN201810122104.8)，专利名称：一种高效超精密剪切增稠-化学协同抛光加工装置。该专利实施设备包括抛光工具、抛光工具夹具、抛光固动盘、防尘罩及抛光液循环装置。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，使该抛光为柔性抛光，提高材料去除确定性，表面变质层少；缺点在于抛光过程中，无法定向改变工件抛光区域抛光液粘度，使得抛光过程缺少灵活性。

已授权中国实用新型专利(CN 201410436897.2)，专利名称：非牛顿流体剪切增稠与电解复合效应的超精密加工装置，包括抛光工具、抛光工具夹具、工件夹具和抛光池，所述工件夹具的导电件与电源阳极连接，所述抛光工具夹具的导电件与电源阴极连接。在具有剪切增稠效应的非牛顿流体中添加磨粒或微粉制备出抛光液，并添加电解液成分，使抛光液即具有电解作用又具有剪切增稠效果。电源通电后，在阳极工件与阴极抛光工具间产生电化学反应，工件表面的金属被电解溶解，随之工件表面会形成一层妨碍电化学反应的氧化膜。工件表面凸起处的氧化膜首先被磨掉，暴露出新鲜金属，电化学反应得以在凸起处继续进行。而凹陷处的氧化膜未被去除，化学反应受到阻碍，该处金属得到了保护。同时由于电流的尖峰效应，凸起处电场强度大，对金属的腐蚀能力也强，加上剪切增稠作用下磨粒对工件表面凸起处的去除作用更强，这几方面的共同作用影响，使得工件表面凸起处迅速被去除，表面粗糙度也迅速减小。该专利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。但由于该抛光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。