[发明专利]一种磁流变弹性体变刚度气囊抛光装置及抛光方法

说明书

本发明公开了一种磁流变弹性体变刚度气囊抛光装置及抛光方法，通过在抛光气囊基座的一端固定有抛光气囊，抛光气囊基座端部与抛光气囊之间形成气压腔室，抛光气囊腔壁内通过气压调节和磁场调节使得抛光气囊有一定的柔性，保证抛光气囊同待抛光工件表面接触时变形，从而达到抛光气囊和工件面型相吻合，避免将抛光气囊面型误差复制到待抛光工件表面；同时通过气压和磁场调控使抛光气囊具有足够高的刚度和硬度来保证工件的材料去除率，通过磁场调控抛光气囊内部非磁性磨粒位姿分布以及磨具与工件接触区域内应力分布和游离磨粒运动状态，实现整合固结磨粒和游离磨粒的半固结磨料抛光，优化了固结磨料抛光过程中工件亚表面损伤较严重和游离磨料抛光过程中抛光效率低的问题。

技术领域

本发明属于工件抛光技术领域，具体涉及一种磁流变弹性体变刚度气囊抛光装置及抛光方法。

背景技术

超精密复杂曲面零件在光学、电子、能源、生物等高端工程领域不可或缺，其制造材料绝大部分是难加工材料，加工效率较为低下，且在超精密抛光过程中表面和亚表面损伤难于控制，“高效”和“低损”难以同时满足的矛盾也是一直以来超精密加工领域的瓶颈问题，常规方法难以满足复杂曲面零件超精密制造过程对加工效率和加工质量的复合需求。自20世纪90年代起，出现了包括小磨头数控抛光、气囊抛光、应力盘抛光、离子束抛光等一系列面向复杂曲面零件加工的超精密加工工艺，其中气囊抛光技术因其工艺过程灵活、抛光质量高、加工成本低廉等特点被广泛使用。气囊抛光过程中弹性气囊与待加工工件表面直接接触，气囊气压与气囊材料本身力学性能对磨具与工件间接触区域内的磨料运动状态产生直接影响，进而对工件抛光过程的材料去除效率与表面抛光质量产生影响。本发明提出一种基于磁流变弹性体材料的柔性接触气囊抛光装置及方法，利用磁流变弹性体材料在磁场响应下刚度可控、可逆的性能特点调控磨具与工件间接触区域内应力分布与磨粒运动状态，以实现复杂曲面零件高效、低损的超精密加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁流变弹性体变刚度气囊抛光装置及抛光方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁流变弹性体变刚度气囊抛光装置，包括刀柄转轴、磁控装置以及固定于刀柄转轴端部的抛光气囊基座，抛光气囊基座的一端固定有抛光气囊，抛光气囊基座端部与抛光气囊之间形成气压腔室，抛光气囊材料为磨粒复合磁流变弹性体材料，抛光气囊基座上设有连通气压腔室和气源的气流通道；磁控装置包括第一电磁铁和第二电磁铁，第一电磁铁设置于气压腔室内，第二电磁铁设置于用于放置待抛光工件的工作台上。

进一步的，抛光气囊与抛光气囊基座之间通过螺纹固定圈密封连接，在抛光气囊基座一端设置外螺纹，螺纹固定圈与抛光气囊基座通过螺纹连接，抛光气囊上端设有压紧部，抛光气囊上端的压紧部夹持于螺纹固定圈与抛光气囊基座之间，完成气密连接。

进一步的，刀柄转轴外圈套设有套筒，套筒上端开设有连接于气源的进气孔，套筒内壁开设连通进气孔的出气孔，刀柄转轴上设有轴向通气孔，刀柄转轴的轴向通气孔一端与抛光气囊基座上的气流通道连通，刀柄转轴侧壁设有连通轴向通气孔的径向通气孔，刀柄转轴上的径向通气孔能够与套筒的出气孔连通。

进一步的，刀柄转轴能够相对套筒转动，刀柄转轴侧壁沿周向开设有通气槽，套筒与刀柄转轴通过密封垫密封，套筒上的出气孔位于通气槽内。

进一步的，刀柄转轴上的径向通气孔与套筒的出气孔同轴时连通。

进一步的，套筒上端的进气孔通过导气管连接有气泵，导气管上设有开关阀，刀柄转轴上安装有轴承座，刀柄转轴与轴承座之间安装有轴承。

一种基于磁流变弹性体变刚度气囊抛光装置的抛光方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

s1)、将抛光气囊安装在抛光设备主轴上；