[实用新型]一种离体式磁流变抛光用泵送循环装置

说明书

本发明公开了一种离体式磁流变抛光用泵送循环装置，包括储液罐和搅拌桨，所述储液罐的输出端用于通过传送管与磁流变抛光用离心泵泵体的输入端连接，储液罐的输入端用于通过传送管与磁流变抛光用离心泵泵体的输出端连接；所述搅拌桨用于搅拌储液罐内的磁流变抛光液。本发明结合常规磁流变抛光泵送循环系统的设计原理，通过采用分体式设计，将储液腔与泵送腔进行分离，增大了磁流变抛光液储液的存储体积空间，利于在储液腔内进行直接冷却和搅拌均化，不受泵送腔本身复杂结构的限制。利于提高磁流变抛光用泵送循环系统对大粘度范围磁流变抛光液的泵送效率，改善对高粘度磁流变抛光液匀化效果及冷却效果。

技术领域

本发明涉及磁流变抛光加工技术领域，特别涉及一种用于磁流变抛光机床上的磁流变抛光液匀化、供给、循环系统，具体来说是一种离体式磁流变抛光用泵送循环装置。。

背景技术

磁流变抛光是利用磁流变液的流变性来进行加工的一种确定性可控柔性光学制造技术。与传统抛光技术相比，该技术具有加工精度高、收敛效率快和加工表面缺陷少等显著工艺特点，能够高效、低成本地解决平面及非球面的超精密加工难题，被誉为光学制造界的革命性技术，具有良好的应用前景。

作为磁流变抛光机床的核心部分，磁流变抛光循环系统承担着磁流变抛光液的泵送和匀化任务，抛光过程中抛光液的持续、稳定循环更新是保持磁流变抛光缎带抛光去除效率稳定的前提，同时减少抛光液中磁性颗粒的团聚是保证抛光质量的基础。传统磁流变抛光过程中主要应用的是中粘度的磁流变抛光液，然而，随着极端制造领域的不断发展，碳化硅、蓝宝石等超硬材料以及硫化锌、KDP晶体等软质材料对磁流变抛光工艺提出了更高的要求，中等粘度的磁流变抛光液难以实现这些材料的高质量、高效率抛光要求，然而，高粘度和低粘度磁流变抛光液对磁流变抛光的抛光液泵送循环系统提出了新的挑战，亟需开发满足大粘度范围磁流变抛光液的泵送循环系统。

水基磁流变抛光液主要由磁性颗粒(羰基铁粉)、抛光颗粒、去离子水和活性剂组成。一方面，抛光液中磁性颗粒含量高、密度大，极易沉降、团聚，抛光过程团聚的磁性颗粒会划伤光学元件表面，同时，团聚的磁性颗粒会堵塞抛光管路，造成流量急剧变化，影响抛光液监测调节系统正常工作，造成磁流变抛光液成分稳定控制困难，磁流变抛光工艺稳定性差，严重情况直接导致断流等，使抛光过程失败。另一方面，磁流变抛光液相比于其他抛光液粘度很大，循环系统稳定泵送流量直接决定了工艺去除效率极限，循环系统中抛光液泵送腔体、匀化腔体的结构对泵送效率影响很大，而通过提高离心泵转速的方法增加泵送效率会使磁流变抛光液出现剪切细化的现象，缩短了抛光液的使用寿命，同时，实际抛光过程中磁流变抛光液在循环过程温度会升高，导致水分控制困难。因此，基于磁流变抛光液易沉降、易团聚、泵送效率低的特点，亟需对传统磁流变抛光液的泵送循环系统进行优化升级。

传统磁流变抛光用泵送循环系统通常使用离心泵作为磁流变抛光液的传送泵，离心泵泵体既是抛光液的储液腔又是泵送腔，这种设计存在四个问题：

(1)受限于离心泵泵体大小，磁流变抛光液容量有限，由于抛光液循环老化的问题，循环系统中的抛光液容量直接影响磁流变抛光工艺可持续运行时间，如果离心泵中可容纳的抛光液容量过少，则需经常添加或更换抛光液，耗费大量劳动力，同时，高效率抛光需要大流量的抛光液，离心泵泵体容积有限限制了磁流变抛光效率的提高。

(2)离心泵腔体通常设计为圆柱形腔体，柱面和底面垂直，直角结构处抛光液极易堆积、团聚，形成大团聚块混入抛光液中，影响抛光质量。同时，泵体结构中小曲率管道较多，影响了磁流变抛光液的泵送流量的稳定性，有时还会出现流量脉冲，造成锻带厚度出现脉动性变化，影响了材料去除的稳定性。

(3)离心泵腔体结构复杂，抛光液搅拌、冷却功能优化空间有限。在循环系统运行中只有小部分抛光液在循环管路中，大部分抛光液仍在泵体中，旋转的离心泵叶片虽然会起到一定的搅拌匀化功能，但当抛光液容量大时，离心泵叶片旋转区域以外的抛光液在泵体内运动仍然较为缓慢，极其形成团聚。受限于离心泵复杂的结构，常规冷却管通常不直接接触磁流变抛光液，而是通过冷却离心泵泵体结构件来间接冷却抛光液，冷却效果较差。