[發(fā)明專利]一種超聲控制的剪切增稠拋光方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410400983.8
• 申請(qǐng)日: 2014-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN104191320A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂冰海;董晨晨;戴偉濤;翁海舟;袁巨龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B1/04
• 分類號(hào): B24B1/04
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密超精密加工技術(shù)，尤其是一種剪切增稠拋光方法 及其裝置。

背景技術(shù)

復(fù)雜曲面已經(jīng)成為航空航天、天文、汽車零部件、模具和生物醫(yī) 用植入等領(lǐng)域眾多零件的重要工作面。非球面光學(xué)零件能夠很好地矯 正多種像差，提高儀器鑒別能力，簡(jiǎn)化儀器結(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，提高精度以及穩(wěn)定性；復(fù)雜曲面的發(fā) 動(dòng)機(jī)缸提高了其工作效能。同時(shí)，隨著產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜、高精 度、微細(xì)化，生物醫(yī)用植入物、模具、汽車零部件越來越多的應(yīng)用了 復(fù)雜曲面外形。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有30％左右的模具型腔采用了復(fù)雜的自由曲 面。

隨著復(fù)雜曲面的廣泛應(yīng)用，不但對(duì)其精度、可靠性的要求日益提 高，還要求具備高效、成批生產(chǎn)的能力。拋光作為復(fù)雜曲面超精密加 工的最重要的工序，主要作用就是去除前期加工工序產(chǎn)生的表面破壞 層，修正面型誤差，減小工件表面粗糙度。基于非牛頓流體剪切增稠 效應(yīng)的拋光技術(shù)是國內(nèi)近年來出現(xiàn)的復(fù)雜曲面加工新技術(shù)，2012年 浙江工業(yè)大學(xué)超精密加工中心呂冰海等人最早提出了基于非牛頓流 體剪切增稠機(jī)理的拋光方法。該方法在具有剪切增稠效應(yīng)的非牛頓流 體中添加磨粒或微粉制備非牛頓流體拋光液；拋光過程中，工件與所 述的拋光液之間做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述拋光液與工件接觸部分受剪切作用 會(huì)發(fā)生剪切增稠現(xiàn)象，接觸區(qū)域的拋光液的粘度增大，增強(qiáng)了對(duì)磨粒 或微粉的把持力，拋光液中具有拋光作用的磨?；蛭⒎蹖?duì)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(duì)工件 表面的拋光。該方法基本解決了傳統(tǒng)曲面加工技術(shù)存在的加工設(shè)備復(fù) 雜、成本高、加工效率低、加工一致性差、難以滿足各種曲面尤其是 復(fù)雜異形曲面的高效高質(zhì)量加工要求等問題。

但是由于工件與、拋光液在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中發(fā)生強(qiáng)烈剪切增稠的區(qū)域 范圍較小，剪切增稠效果僅靠工件與拋光液之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，進(jìn) 而有效拋光區(qū)域也較小，拋光效率有很大的提升空間。因此，對(duì)于各 種曲面尤其是復(fù)雜異形曲面的高效加工而言，迫切需要一種能在工件 與拋光液接觸的大部分區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切增稠現(xiàn)象，從而進(jìn)行高效 拋光，并且又具備低成本及環(huán)保的剪切增稠拋光方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有剪切增稠拋光技術(shù)的拋光效率較低、成本較高的不 足，本發(fā)明提供一種拋光效率較高、成本較低的超聲控制的剪切增稠 拋光方法及其裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種超聲控制的剪切增稠拋光方法，包括以下步驟：

1)、向拋光池中加入混有磨粒的具有剪切增稠效應(yīng)的非牛頓流體拋光 液，并將工件固定在夾具上，所述夾具位于拋光池的上方；

2)、啟動(dòng)拋光液循環(huán)系統(tǒng)，使所述的非牛頓流體拋光液循環(huán)地從拋光 池底部抽出并從拋光池上部輸入；

超聲波發(fā)生裝置位于拋光池的底部，且所述超聲波發(fā)生裝置的超 聲發(fā)送方向與所述工件正對(duì)；所述拋光方法還包括以下步驟：

3)、啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置，同時(shí)設(shè)定振動(dòng)頻率和振幅，使拋光池內(nèi)所 述的非牛頓流體拋光液迅速發(fā)生振動(dòng)，使拋光液發(fā)生強(qiáng)烈的剪切增稠 的現(xiàn)象；

4)調(diào)節(jié)夾具，使工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)，具有拋光作用的磨粒對(duì)工件產(chǎn)生微切 削作用或化學(xué)機(jī)械作用實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面材料的去除，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件 表面的拋光。

進(jìn)一步，所述步驟4)中，所述夾具可以上下左右移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)， 所述的夾具與用于驅(qū)動(dòng)夾具上下左右移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。

再進(jìn)一步，所述步驟2)中，拋光液循環(huán)系統(tǒng)中，過濾出拋光液 中的大顆粒磨屑，添加或取出拋光液。

一種超聲控制的剪切增稠拋光裝置，包括拋光池、拋光液循環(huán)系 統(tǒng)和用于固定工件的夾具，所述夾具位于所述拋光池的上方，所述拋 光液循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)出口與所述拋光池的上部入口連通，所述拋光液 循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)進(jìn)口與所述拋光池的底部出口連通，所述拋光裝置還 包括用以使拋光池內(nèi)所述的非牛頓流體拋光液迅速發(fā)生振動(dòng)的超聲波 發(fā)生裝置，超聲波發(fā)生裝置位于拋光池的底部，且所述超聲波發(fā)生裝 置的超聲發(fā)送方向與所述工件正對(duì)。

進(jìn)一步，所述超聲波發(fā)生裝置與用以控制超聲波發(fā)生器的振動(dòng)頻 率和振幅的控制器連接。