[发明专利]一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置及方法

权利要求书

1.一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，包括：

机架；

涡流空化器，设置在机架上，用于对抛光液进行空化，所述涡流空化器包括：汇流腔，在所述汇流腔的顶部设置有入流口，抛光液从所述入流口进入；锥形收缩腔，上端与所述汇流腔连通，汇流腔与所述锥形收缩腔同轴设置，所述锥形收缩腔的靠近下端的部分从上到下直径逐渐缩小；出流管，其上端与所述锥形收缩腔的下端连通，所述出流管的下端设置有多个放置槽，多个放置槽相对于出流管的轴线等角度地设置在同一圆周上，在每个所述放置槽内设置有磁瓦，所述磁瓦采用永磁体制成；

集液槽，可旋转地设置在机架上，用于盛放磁流变液；

工件盘，设置在集液槽内，所述工件盘和所述涡流空化器能够相对在XYZ空间内移动；

所述汇流腔和锥形收缩腔采用引流管连通，所述引流管具有多个，每个引流管的上端与所述汇流腔连通，下端与所述锥形收缩腔连通，汇流腔中的水基抛光液从引流管进入到锥形收缩腔中，每个引流管的轴线倾斜设置且多个引流管的轴线与汇流腔的轴线的夹角相同，俯视观察时，多个引流管的上端和下端均位于同一圆周上且该圆周的圆心位于所述汇流腔的轴线上。

2.根据权利要求1所述的一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，在所述汇流腔内设置有引导柱，所述引导柱的轴线与所述入流口的轴线共线，所述引导柱的上端呈锥形。

3.根据权利要求1所述的一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，所述抛光液为水、FeSO₄、H₂O₂的混合溶液。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，还包括供液与压力检测系统，所述供液与压力检测系统包括用于盛放抛光液的盛放桶、增压泵，所述增压泵的进液口通过管道与所述盛放桶连通，所述增压泵的出液口通过管道与所述涡流空化器的入流口连通，在连接增压泵与入流口之间的管道上设置有压力检测传感器，所述集液槽通过回流管道与盛放桶连通，在所述回流管道上设置有过滤器。

5.一种抛光方法，使用权利要求1至4任一项所述的基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、根据加工对象的特点，配制抛光液和磁流变液；

步骤二、将工件安装到工件盘上；

步骤三、向集液槽中倒入一定量的磁流变液，使磁流变液能够淹没所述工件；

步骤四、移动涡流空化器和工件，使出流管的下端插入到磁流变液的液面以下并移动到预定位置，出流管下端的磁瓦通过吸附磁流变液中的磁性颗粒形成柔性抛光垫，相邻磁瓦形成的抛光垫之间具有间隙；

步骤五、供液与压力检测系统启动，增压泵向涡流空化器输送具有一定压力的抛光液；

步骤六、涡流空化器将抛光液空化，带有空化泡的空化液从涡流空化器的出流管喷出后恢复到常压，在此过程中空化液内部的空化泡发生溃灭，产生空化化学效应，加速抛光液中的H₂O和H₂O₂生成羟基自由基·OH；

步骤七、空化液中的·OH对工件表面进行改性使工件表面形成软质层，并且空化泡溃灭时产生的微冲击波和高速微射流会冲击工件表面改性层，实现工件表面材料去除；

步骤八、涡流空化器的出流管下端形成的磁流变柔性抛光垫内部的磁链串将对步骤七中已改性表面的材料进行机械去除；

在执行步骤六、七和八时，涡流空化器相对工件在水平面内沿着预定的轨迹移动，工件沿着预定的速度旋转，在移动的同时，位于所述间隙内的非磁性磨削材料对工件表面进行磨削。