[发明专利]一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置及方法在审

专利信息
申请号: 201910529489.4 申请日: 2019-06-19
公开(公告)号: CN110202420A 公开(公告)日: 2019-09-06
发明(设计)人: 肖峻峰;王强;牛牧原;许剑锋;刘祥;罗优明;吴佳理 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: B24B1/00 分类号: B24B1/00
代理公司: 华中科技大学专利中心 42201 代理人: 张彩锦;曹葆青
地址: 430074 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 液压单元 抛光腔 磁流变抛光液 励磁线圈 旋转磁场 磁流变抛光装置 抛光工件 抛光 抛光技术领域 上下往复运动 表面损伤 流体辅助 抛光过程 预设压力 轴线旋转 可控性 容纳腔 导通 磁场 分设 通电 容纳 外部
【说明书】:

本发明属于流体辅助微纳抛光技术领域,并具体公开了一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置及方法,其包括上液压单元、下液压单元、抛光腔和励磁线圈,上液压单元和下液压单元分设于抛光腔两端,并与抛光腔导通形成用于容纳磁流变抛光液的容纳腔,磁流变抛光液在上液压单元和下液压单元的共同作用下达到预设压力并做上下往复运动;抛光腔的内部用于放置待抛光工件,其外部套装有励磁线圈,通过对励磁线圈通电以在抛光腔内形成绕抛光腔轴线旋转的磁场,磁流变抛光液在旋转磁场的作用下运动以实现待抛光工件的抛光。本发明具有结构简单、抛光过程可控性强、效率高、抛光均匀,没有表面损伤等优点。

技术领域

本发明属于流体辅助微纳抛光技术领域,更具体地,涉及一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置及方法。

背景技术

磁流变抛光利用磁流变抛光液在磁场中的流变性进行抛光,当磁流变抛光液处于梯度磁场时,其黏滞性明显增强,成为具有黏塑性的宾汉流体,并且形成软固体突起,突起相当于小柔性磨头,而一旦离开磁场,又立刻变成流动的液体。当柔性磨头和被加工的工件表面接触并有相对运动时,就会在工件表面与之接触的区域产生剪切力,从而去除工件表面材料,对工件进行抛光。磁流变抛光中实际抛光的小磨头的形状、硬度完全由磁场控制,而且由于磁流变液的流动,小磨头不断被更新,所以不存在磨损或是变形的问题,可保证在整个抛光过程中工作特性函数的一致性,从而可以准确控制材料的去除。磁流变抛光是一种柔性抛光,抛光后的工件不存在下表面破坏层。

传统的磁流变抛光都是利用励磁装置形成抛光头进行抛光,励磁装置可以分为永磁式和电磁式,永磁式磁流变抛光装置采用永磁铁励磁,结构更为简单紧凑,能够抛光表面复杂的光学器件;电磁式磁流变抛光装置相对于永磁式更具有灵活性,可以通过控制电流的强弱来控制发生流变的磁流变抛光带的硬度,将磁流变抛光带的硬度降低一些可以消除残留在工件表面的中高频误差,而在低频误差为主的区域可以适当增加电流强度使抛光带硬度增加,而且可以通过控制电场的有无实现抛光液的组合和更新。传统磁流变抛光由于抛光头较大,通常只能对工件外表面进行抛光,对于一些内孔内腔型工件的内壁,抛光头较大,无法深入内壁进行抛光。

当然也出现了一些可加工内壁的磁流变抛光装置,例如CN108788937A公开了一种旋转磁极的磁流变抛光装置,其用于抛光管状工件的内壁,其通过机械运动来形成运动的磁场,利用皮带传动将电机的转动传递到主轴,主轴上固定有磁极加持装置,主轴转动从而使一定分布方式的磁极旋转,磁极旋转形成旋转的磁场,磁流变液处于待抛光管状工件内,进液口和出液口设置在工件夹持装置的两端,工作时,磁流变液在旋转磁场的驱动下作旋转运动,并且产生流变效应,用于抛光管状工件的内壁。该装置运动为复合运动,一方面是磁极的旋转运动;另一方面,在管状工件的轴线方向,通过滚珠丝杠带动工件,工件在轴线方向上能够做往复的直线运动,以增强抛光效率和抛光均匀性。该专利所提出的装置在能源转换上,电能转化为机械能再转化成旋转的磁场,过程繁琐,易造成能量损耗,装置结构复杂,空间上不够紧凑,加工范围窄,仅限于管状工件。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置及方法,其利用电激励形成旋转磁场,以使得磁流变抛光液作为抛光头对工件进行抛光,克服了传统磁流变抛光中抛光头不能加工内孔内腔的缺点,相比于传统电磁式励磁装置更为紧凑灵活,并且在能量转换效率和抛光效率方面,有了很大的提升,具有结构简单、抛光过程可控性强、效率高、抛光均匀,没有表面损伤等特点。

为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提出了一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置,该装置包括上液压单元、下液压单元、抛光腔和励磁线圈,其中:

所述上液压单元和下液压单元分设于所述抛光腔的两端,并且均与抛光腔导通,以形成用于容纳磁流变抛光液的容纳腔,该磁流变抛光液在所述上液压单元和下液压单元的共同作用下达到预设压力并做上下往复运动;

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