[發(fā)明專利]可長時穩(wěn)定拋光液性能的磁流變拋光液循環(huán)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810030901.X
• 申請日: 2008-03-25
• 公開（公告）號: CN101249637A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 戴一帆;李圣怡;彭小強;石峰;宋辭;陳浩鋒;劉曉東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: B24B57/02
• 分類號: B24B57/02;B24B13/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發(fā)明主要涉及到磁流變拋光的技術領域，特指一種可長時穩(wěn)定拋光液性能的磁流變拋光液循環(huán)裝置。

背景技術

確定性磁流變拋光技術是將電磁學、流體動力學、分析化學等相結合而提出的一種先進光學制造方法，是非球面光學零件加工的有效手段之一，它能在獲取高精度光學表面的同時，保證良好的表面加工質量、微小的工件亞表面損傷以及高的加工效率，從而很好的滿足現(xiàn)代光學對光學零件的加工要求。確定性磁流變拋光技術利用磁流變拋光液在磁場中的流變性對工件進行拋光，磁流變拋光液由拋光論循環(huán)帶入拋光區(qū)域，在區(qū)域中高強度的梯度磁場的作用下，成為具有粘塑性的Bingham介質，變硬，粘度變大，形成具有一定形狀的“柔性拋光模”(磁流變液在磁場中形成凸起緞帶)，當“柔性拋光模”流經(jīng)工件與拋光盤形成的小間隙時，工件表面會產(chǎn)生很大的剪切力，對工件表面材料實現(xiàn)去除。

要實現(xiàn)確定性磁流變拋光，關鍵在于能夠長時間的保持循環(huán)中的磁流變拋光液性能的穩(wěn)定性，進而保證磁流變拋光的去除函數(shù)模型的一致性，只有這樣，才能實現(xiàn)對光學零件表面的準確去除。磁流變拋光液作為確定性磁流變拋光光學零件的重要載體，它通過承載拋光顆粒實現(xiàn)光學零件表面的機械、化學綜合去除作用，其性能的穩(wěn)定性直接影響著光學零件的加工質量，而其循環(huán)的時效性又決定著光學零件的加工時間。現(xiàn)代科學技術的發(fā)展對光學加工的加工口徑、加工精度以及加工質量都提出了更高的要求，這些要求的提出使得光學加工呈現(xiàn)出加工周期長、收斂次數(shù)多、間斷性反復等特點。確定性磁流變拋光作為一種先進的光學制造方法，要能達到現(xiàn)代光學加工的要求，就必須對循環(huán)中的磁流變拋光液特性進行有效的控制。不考慮磁流變液本身性能的好壞，在對光學零件進行磁流變拋光的過程中，磁流變拋光液對光學零件的去除特性表現(xiàn)為：磁流變拋光液的流量、磁流變拋光液的磁性顆粒含量。通過對磁流變拋光液的流量穩(wěn)定性加以控制，可以保證磁流變拋光液具有形狀穩(wěn)定的去除函數(shù)；通過對磁流變拋光液中磁性顆粒含量的穩(wěn)定性加以控制，可以保證磁流變拋光具有穩(wěn)定的去除能力，從而實現(xiàn)光學材料的確定性高精度去除。

國外最早開始將磁流變液應用于確定性磁流變拋光的是美國羅徹斯特大學光學制造中心(Center?for?Optics?Manufacturing，簡稱COM)。COM從1993年開始建立磁流變拋光實驗系統(tǒng)，迄今已經(jīng)開發(fā)了多代用于確定性磁流變拋光的商用機床。2001年COM在其申請的磁流變液傳輸系統(tǒng)的專利(USP862245)中利用測定壓力損失和流量來計算和控制磁流變液的粘度，從而實現(xiàn)磁流變液性能的穩(wěn)定性控制，但是其對磁流變拋光液性能的穩(wěn)定控制僅局限于加工狀態(tài)，因此難以進行長時間間斷性的反復加工，且其對磁流變拋光液體粘度的測定需要同時檢測液體的壓力和流量，壓力和流量的誤差都會引入到粘度中去，因此精度有限。而國內(nèi)由于對磁流變拋光技術的研究還大多在起步階段，因此不少研究所在利用磁流變拋光的過程中對磁流變拋光液的性能控制還比較簡單，甚至不實施有效的控制。清華大學在其專利(專利號：ZL03153996.3)中提供了一種可以公自轉形式的電磁拋光頭用以磁流變拋光，其加工過程中磁流變拋光液不參與循環(huán)，因此無需對磁流變拋光液的性能進行控制。這種不對磁流變液性能進行控制而進行加工的方式，不能帶走加工熱和加工磨屑，隨著加工過程中磁流變拋光液水分的蒸發(fā)和變質，使得磁流變拋光液的性能發(fā)生改變，從而導致其不能夠實現(xiàn)確定性精確的磁流變拋光。哈爾濱工業(yè)大學在對磁流變拋光技術的研究過程中建立了用于控制磁流變拋光液在加工中性能穩(wěn)定的磁流變拋光液的循環(huán)裝置，通過保持磁流變拋光液性能的穩(wěn)定實現(xiàn)了拋光液循環(huán)利用，但是由于其同樣采用測定壓力損失和流量來監(jiān)測液體粘度，并且其裝置使用脈動較大的隔膜泵作為循環(huán)系統(tǒng)動力源，使得磁流變拋光液的噴出不穩(wěn)定連續(xù)；回收裝置利用銅片接觸拋光輪阻擋磁流變拋光液流動進行回收，容易摩擦、劃傷拋光輪表面，影響拋光輪的表面質量和圓度；控制系統(tǒng)只對磁流變拋光液的粘度進行了閉環(huán)控制，對加工過程中影響加工工藝穩(wěn)定的磁流變拋光液的流量，循環(huán)中磁流變拋光液的溫度都沒有進行控制，難以用于高精度光學零件的修形拋光。

現(xiàn)有的磁流變拋光液性能穩(wěn)定方法通常是測定磁流變拋光液的沿程壓力損失和液體流量的方式來計算磁流變拋光液的粘度，通過控制磁流變拋光液的粘度來穩(wěn)定磁流變拋光液的性能，這種方式不僅裝置復雜，而且由于粘度的檢測會同時受到壓力測量精度和流量測量精度的影響，誤差較大。況且磁流變拋光液的粘度特性是從流體的性能來表征磁流變拋光液的性能，其不與磁流變拋光中磁流變拋光液在拋光區(qū)域對光學材料的剪切應力直接相關，因此并不能完全反映磁流變拋光中拋光液的材料去除特性。

發(fā)明內(nèi)容