[實(shí)用新型]基于非牛頓流體剪切增稠機(jī)理的拋光裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320391499.4
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN203343860U
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂冰海;李敏;吳喆;鄧乾發(fā);董晨晨;孫磊;袁巨龍
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B24B29/02
• 分類號: B24B29/02;B24B57/02
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于非牛頓流體剪切增稠機(jī)理的拋光裝置。

背景技術(shù)

各種面形零件廣泛應(yīng)用于天文、航空、汽車零部件、模具等領(lǐng)域。如在天文觀測領(lǐng)域使用非球面光學(xué)零件能夠很好地矯正多種像差，提高觀測設(shè)備的鑒別能力并簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)；復(fù)雜曲面反射鏡可有效減少反射次數(shù)和功率損失，提高設(shè)備的精度以及穩(wěn)定性；隨著產(chǎn)品外形設(shè)計日趨復(fù)雜與精度要求的提高，模具及汽車零部件越來越多的應(yīng)用了復(fù)雜曲面外形；大量的模具型腔采用復(fù)雜的自由曲面；在航空及航海領(lǐng)域，渦扇發(fā)動機(jī)、渦輪機(jī)發(fā)動機(jī)葉片以及大型船用螺旋槳等零件就屬于大中型復(fù)雜曲面。復(fù)雜曲面的加工質(zhì)量對設(shè)備性能有重要影響，如光學(xué)系統(tǒng)中的反射鏡，其面型誤差會給系統(tǒng)成像帶來各種像差，而其表面粗糙度則會使光線發(fā)生大角度散射，降低鏡面反射率及系統(tǒng)分辨率；美國太陽動力學(xué)觀測站(Solar?dynamics?observatory，SDO)中焦距為3750mm的AIA望遠(yuǎn)鏡，其反射鏡的表面粗糙度為0.44nm，所導(dǎo)致的散射在13.1～30.4nm波段產(chǎn)生了約0.42″的分辨率誤差；而應(yīng)用于發(fā)電機(jī)組的渦輪葉片，其表面經(jīng)過精密加工后發(fā)電機(jī)組的整機(jī)效率可提高1%；航空發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片在經(jīng)過精加工其面型誤差由60μm降至12μm、表面粗糙度由0.5μm降至0.2μm后，則發(fā)動機(jī)的壓縮效率將由87%提高至94%；潛艇的螺旋槳葉片表面經(jīng)過精加工后其噪音將降至原來的15%。

目前開發(fā)的曲面拋光技術(shù)主要包括計算機(jī)控制表面成型、磨粒流拋光、電解拋光、磁場輔助拋光以及氣囊拋光等。計算機(jī)控制表面成型屬于傳統(tǒng)的接觸式拋光技術(shù)，一般是通過較小的拋光工具來適應(yīng)工件曲面曲率的變化，以犧牲拋光效率來獲得高的面形精度要求，但接觸式拋光中拋光工具曲率與被加工曲面曲率吻合差，影響了拋光的精度；加工效率較低，且表面質(zhì)量對磨粒尺寸差異敏感。磨粒流拋光是通過載有磨料的黏彈體在壓力下反復(fù)通過工件表面實(shí)現(xiàn)拋光加工，其需要復(fù)雜的磨粒流推動系統(tǒng)，且工件拋光效率較低；電解拋光加工表面質(zhì)量好，加工效率高，但其僅適用于部分金屬工件，且電解液易對環(huán)境造成不利影響。磁場輔助拋光方法是利用磁場控制磁性磨粒或磁流變拋光液對工件表面進(jìn)行拋光，是一類高效、柔性的拋光方法，能夠獲得很好的加工效果，但較為復(fù)雜的磁場輔助設(shè)備和較高的加工介質(zhì)使用成本制約了這類拋光方法的應(yīng)用。氣囊拋光是使用一個氣壓可控的充氣氣囊作為拋光工具進(jìn)行拋光加工，由于加工工具尺寸的限制僅可拋光中-大口徑曲面，且對工件邊緣拋光質(zhì)量控制較差。

一種利用非牛頓流體剪切增稠效應(yīng)的拋光方法，主要是利用拋光液與工件接觸部分受剪切而增稠，接觸區(qū)域的拋光液的粘度增大，增強(qiáng)了對磨粒或微粉的把持力，拋光液中具有拋光作用的磨粒或微粉對工件產(chǎn)生微切削作用或化學(xué)機(jī)械作用實(shí)現(xiàn)工件表面材料的去除，從而實(shí)現(xiàn)對工件表面的拋光。已公開中國發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01210192915.8，專利名稱：一種基于非牛頓流體剪切增稠效應(yīng)的超精密曲面拋光方法，由于所采用加工方式的局限性或者一些技術(shù)上的難題沒有解決，該發(fā)明尚沒有解決基于非牛頓流體剪切增稠機(jī)理的拋光裝置及相關(guān)設(shè)備問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前的拋光裝置的拋光效果差、成本高、對工件邊緣拋光質(zhì)量控制差的問題，本實(shí)用新型提出了一種適用范圍廣、加工能力強(qiáng)、效率高、成本低、裝置結(jié)構(gòu)與控制簡單、高效環(huán)保的基于非牛頓流體剪切增稠機(jī)理的拋光裝置。

本實(shí)用新型所述的基于非牛頓流體剪切增稠機(jī)理的拋光裝置，其特征在于：包括工作臺、拋光工具系統(tǒng)、磨料液循環(huán)裝置、計算機(jī)控制模塊，所述的拋光工具安裝在所述的工作臺上的龍門架上，所述的磨料液循環(huán)裝置的進(jìn)口與所述的工作臺上設(shè)置的磨料回流口連通，所述的工作臺、拋光工具系統(tǒng)、磨料液循環(huán)裝置分別與所述的計算機(jī)控制模塊連接；

所述的工作臺帶有裝夾各類尺寸大小的工件的工件夾具，并且具有多個的自由度，在所述的計算機(jī)控制模塊的控制下作出適應(yīng)各類面形拋光時所需要的工件的位姿變換；

所述的拋光工具系統(tǒng)固定于工作臺的龍門架橫梁下方，并位于裝夾于工作臺的待加工工件的上方，具有多個自由度，且繞中心軸自轉(zhuǎn)的拋光工具由所述的計算機(jī)控制模塊精確控制運(yùn)行軌跡；