[发明专利]一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置及制备方法

说明书

本发明涉及精密加工的技术领域，更具体地，涉及一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置及制备方法，包括静电纺丝组件、粉碎组件及用于筛选得到带电粒子、复合粒子和不带电粒子的筛选组件，所述静电纺丝组件包括磁性粒子供应组件、聚合物供应组件以及纺丝组件，所述聚合物内含有磨料粒子、且所述聚合物包裹于磁性粒子外周，所述纺丝组件与磁性粒子供应组件、聚合物供应组件连通，所述粉碎组件包括电磁铁压块、第一驱动电机及设于电磁铁压块正下方的磨盘，所述电磁铁压块与第一驱动电机连接。本发明磨料粒子由游离状态变为固着状态，保证磨料粒子对工件的有效作用，同时减少颗粒之间相互作用的影响，可提高磨料粒子利用率，保证抛光效果的均匀性。

技术领域

本发明涉及精密加工的技术领域，更具体地，涉及一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置及制备方法。

背景技术

电流变液和磁流变液属于智能材料，在外场作用下产生流变效应，其黏度和屈服应力会急剧增大，表现为类似固体的力学性质，材料流变过程具有可逆性和可控性。利用电流变液、磁流变液和电磁流变液的流变特性对硬脆材料进行抛光加工已成为先进加工技术研究的热点之一，利用电磁流变液的协同效应来进行抛光加工时，电磁流变液中的一种或几种具有电磁流变液效应的固相颗粒在外场作用下会按照一定规律排列，然后混入其中的磨料颗粒被俘获、约束在呈链状分布的固相颗粒之间，形成“柔性微磨头”，“柔性微磨头”对接触的工件表面进行微切削，从而完成对工件表面的抛光。

电磁流变液作为抛光媒介，其性能优劣将直接影响电流变抛光效果，制备电磁流变液固相粒子一般采用以下几种方法：(1)使用两种分散粒子分别产生电流变效应和磁流变效应，如使用羰基铁粉加氧化铁作为固相颗粒，变压器油作为分散相；(2)使用复合技术制备复合粒子，如在磁性颗粒外面包覆一层或多层高介电常数的物质；(3)使用一种既能产生电流变效应和磁流变效应的分散粒子，如Fe₃O₄颗粒。然而，这种电磁流变液存在诸多问题：(1)在使用两种分散粒子分别产生电流变效应和磁流变效应的情况下，会因为不同性能的粒子在不同的场作用下分离，容受电场作用的粒子和容受磁场作用的粒子所受到的力会有所不同，这导致两种颗粒无法均匀夹持磨料粒子，无法有效俘获、约束磨粒，对磨料的利用率低，无法保证加工均匀性；(2)磨料粒子是另外加入的，由于磨料是靠复合粒子的夹持作用，磨料质量上的差异或者由于团聚现象导致的大颗粒则会沉在下方，真正对工件起作用的是上方较细的磨料和复合粒子，破坏上方的复合粒子的结构，从而影响工件的材料去除效果；(3)在使用既能产生电流变效应和磁流变效应的分散粒子的情况下，会加速该种粒子的磨损。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置及制备方法，提高磨料的利用率、减少磁场和电场的匹配困难，提高工件的表面质量和材料去除率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，包括静电纺丝组件、粉碎组件及用于筛选得到带电粒子、复合粒子和不带电粒子的筛选组件，静电纺丝组件包括磁性粒子供应组件、聚合物供应组件以及纺丝得到带磁性的复合纳米纤维的纺丝组件，聚合物内含有磨料粒子、且所述聚合物包裹于磁性粒子外周，所述纺丝组件与磁性粒子供应组件、聚合物供应组件连通，所述粉碎组件包括电磁铁压块、第一驱动电机及设于电磁铁压块正下方的磨盘，所述电磁铁压块与第一驱动电机连接，带磁性的复合纳米纤维可牵引至电磁铁压块与磨盘之间研磨粉碎。

本发明的电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，采用静电纺丝技术，将聚合物和磨料粒子的混合物作为外壳，磁性粒子作为内核，将磨料粒子由游离态变为固着态，保证复合粒子的有效包裹：减少颗粒之间相互作用的影响，提高磨料粒子利用率，保证抛光效果的均匀性；磁性粒子不与工件表面作用，降低磁性粒子磨损的可能，延长使用寿命；复合粒子同时具备电流变效应和磁流变效应，可降低抛光过程中对电场和磁场匹配调节的困难。