[發明專利]一種集群磁流變拋光墊性能測試裝置及其方法

有效

• 申請號: 201410432925.3
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104191369A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 閻秋生;白振偉;徐少平;陳建新
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B24B49/16
• 分類號: B24B49/16;G01N3/40
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種集群磁流變拋光墊性能測試裝置，其特征在于包括有CNC機床主軸、壓電式傳感器、測針、拋光盤、?磁性體、集群磁流變拋光墊，測針安裝在微型壓電式傳感器上，壓電式傳感器安裝在CNC機床主軸上，壓電式傳感器的受力感應面與拋光盤所測力方向垂直，磁場發生器鑲嵌于拋光盤內，拋光盤的拋光面上噴射磁流變拋光工作液，壓電式傳感器的輸出端連接A/D轉換器，A/D轉換器通過數據線連接到計算機接口。

2.根據權利要求1所述的集群磁流變拋光墊性能測試裝置，其特征在于上述使用蠕動泵將磁流變拋光工作液噴射到拋光盤的拋光面上；上述拋光盤是非磁拋光盤；壓電式傳感器通過裝夾工具頭安裝在CNC機床主軸上，或壓電式傳感器通過傳感器連接桿安裝在CNC機床主軸上，其中傳感器連接桿安裝在CNC機床主軸上，壓電式傳感器安裝在傳感器連接桿的一端，測針安裝在傳感器連接桿的另一端。

3.根據權利要求1所述的集群磁流變拋光墊性能測試裝置，其特征在于上述磁場發生器包括有若干個磁性體），若干個磁性體按照陣列方式鑲嵌于拋光盤內；上述若干磁性體按照如下陣列方式鑲嵌于拋光盤內：若干磁性體按照單環形陣列排布，或若干磁性體按照雙環形陣列排布，或者直接將環形永磁體鑲嵌在拋光盤內，以形成所需的分布磁場。

4.根據權利要求1所述的集群磁流變拋光墊性能測試裝置，其特征在于上述磁性體是采用Nd-Fe-B永磁體陣列構成，或使用電磁鐵。

5.根據權利要求1所述的集群磁流變拋光墊性能測試裝置，其特征在于上述磁性體是圓柱形磁性體，每個磁性體的直徑D為Φ8～30mm。

6.根據權利要求1所述的集群磁流變拋光墊性能測試裝置，其特征在于上述測針是不導磁的微細硬鋁測針。

7.根據權利要求1所述的集群磁流變拋光墊性能測試裝置，其特征在于上述壓電式傳感器是單向微型壓電式傳感器，或雙向微型壓電式傳感器，或三向微型壓電式傳感器，傳感器的測力范圍為0.01～50N，若壓電式傳感器是單向微型壓電式傳感器，測量集群磁流變拋光墊對工件的剪切力時，壓電傳感器橫向安裝，使得壓電傳感器的壓電晶片處于豎直方向；若壓電式傳感器是雙向或三向微型壓電式傳感器，沿X、Y軸的作用力時，則壓電式傳感器與正常主軸連接垂直放置，使得壓電傳感器的壓電晶片處于水平方向。

8.根據權利要求1所述的集群磁流變拋光墊性能測試裝置的測試方法，其特征在于包括如下步驟：

1）將若干個磁性體按照一定陣列方式鑲嵌于拋光盤內構成磁場發生器，在拋光盤的盤面形成所需分布的高梯度磁場；

2）將配制好的磁流變拋光工作液注入儲存箱，采用攪拌器對磁流變拋光工作液進行攪拌和循環；

3）將測針安裝在壓電傳感器上，壓電傳感器傳感器通過裝夾工具頭安裝在CNC機床主軸上，壓電式傳感器輸出端連接A/D轉換器，A/D轉換卡通過數據線連接計算機；

4）使用蠕動泵將磁流變拋光工作液噴灑到拋光盤上，在磁場的作用下磁流變工作液產生磁流變效應，以及磁性體集群作用效果在拋光盤面上形成一定厚度的集群磁流變拋光墊；

5）向CNC機床的控制系統中輸入測量運動程序，調節拋光盤的轉速，設置機床主軸的Z向運動以及X、Y向的進給運動，以自動控制測針與拋光盤之間的相對運動，改變采樣點，模擬集群磁流變拋光過程中拋光墊與工件之間的相對作用；

6）調節CNC運動控制程序，測取測針處于集群磁流變拋光墊不同位置的拋光力，得到正壓力和剪切力分布場，可以繪制出集群磁流變拋光墊的作用力場分布圖。

9.根據權利要求1所述的集群磁流變拋光墊性能測試裝置的測試方法，其特征在于上述步驟2）中，將磁流變拋光工作液注入恒溫攪拌裝置中，攪拌棒以轉速100～500?r/min進行攪拌，蠕動泵的流量為800～2200ml/min，磁流變拋光工作液的工作溫度控制在室溫。

10.根據權利要求1所述的集群磁流變拋光墊性能測試裝置的測試方法，其特征在于上述步驟2）中，所用磁流變拋光工作液由羰基鐵粉、磨料、去離子水、甘油、分散劑等組成，它們的質量配比是：羰基鐵粉（CIPs）30～40?%wt、磨粒2～10?%wt、去離子水50～70?%wt、甘油8?%wt、分散劑8?%wt，根據實際需要配比有所不同；上述步驟5）中，拋光盤的轉速為0～180rpm，Z軸方向進給速率不大于0.8?m/min，X、Y軸方向進給速率不大于1.2?m/min；上述步驟6）中，集群磁流變拋光墊性能測試過程中，測針的運動控制通過編輯機床主軸的控制程序，實現測針運動軌跡覆蓋集群磁流變拋光墊的整個表面以及不同高度，以獲取測針與集群磁流變拋光墊作用的拋光力。