[發明專利]一種磁流變拋光方法及拋光工具

有效

• 申請號: 201410440862.6
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104191318B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 賀新升;陳衛增;王智深;季海峰;高春甫
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及一種新型智能材料的應用，屬于光整加工領域，特別涉及一種磁流變拋光方法及拋光工具。

背景技術

磁流變是一種智能材料，是由高磁導率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導磁性液體混合而成的懸浮體。它在常態下是液體，當加載磁場時，發生液—固相變，當除去磁場時，又發生固—液相變。在一定的磁場強度范圍內，磁流變液的表觀粘度與磁場強度有關。這種現象稱為磁流變效應。利用磁流變液的磁流變效應，可以將磨粒聚集于拋光區域形成柔性磨頭，具有磨頭硬度可調，磨粒自銳，面型貼合好等優點，用于拋光加工性能優良。

現有磁流變拋光裝置拋光作業時可以通過改變磁場強度改變磨頭的硬度，但整個拋光區域的材料去除模型是固定的。對復雜曲面的拋光，需要精確設計拋光軌跡，才能實現達到拋光區域內各點材料的均勻去除，達到較好的拋光效果。

申請者獲得授權的發明專利201110116955.X《一種去除率模型可控的磁流變均勻拋光方法與裝置》，使用三只尖錐狀的電磁鐵改變拋光區域的磁場分布，從而達到改變去除模型的目的。這種方法拋光復雜曲面時，需要根據面型變化，計算合適的磁場分布，并從數據庫中調用與之近似的磁場分布，改變各只電磁鐵的電壓，從而得到合適的去除率模型。這種方法可以實現均勻拋光，但在實踐中磁場計算復雜，只能采用數據庫調用的方式近似，因此拋光效果不夠理想。

基于此，發明了新型磁流變拋光方法及由三層同心圓環形電磁鐵構成的拋光工具，目的是達到理想的拋光效果，同時操作簡便。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種磁流變拋光方法及由三層同心圓環形電磁鐵構成的拋光工具。本發明方法及工具相對現有技術能達到理想的拋光效果，同時操作簡便。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種磁流變拋光方法，具體包括如下步驟：

步驟一、已知工件面型信息；

步驟二、確定拋光工具的位置及拋光間隙；

步驟三、在拋光間隙內注入磁流變液；

步驟四、由拋光區域的面形信息及拋光區域內各點線速度分布，計算獲得均勻去除率時的拋光壓力分布；

已知平面拋光時拋光速度ν＝ωr，則在拋光區域半徑方向的拋光速度分布，圓心處線速度最低，沿半徑方向線速度逐漸增大，在邊緣處線速度最大，拋光去除率服從Preston方程，γ＝kpv，k為常系數，p為拋光壓力，v為拋光線速度，磁流變拋光時，圓形拋光區域的拋光速度由中心向外沿半徑方向逐漸增大，只有拋光壓力逐漸減小，保證拋光速度與拋光壓力的乘積為常數，才能保證對工件表面的均勻去除；

步驟五、由壓力分布反求磁場分布

由于磁流變拋光壓強：

拋光壓力P＝Ｐ_m*S

式中μ₀、μ_f、μ_p、S均為定值，則拋光壓力與磁場強度H成正比；

步驟六、由所得磁場分布模型，改變三層同心圓環形電磁鐵各自的線圈電壓，使沿半徑方向的磁場分布符合要求；

步驟七、進行拋光作業。

上述拋光方法所采用的磁流變拋光裝置，由三層同心圓環形電磁鐵構成，包括：電機，聯軸器，銅環，電刷，中空集電環，電磁鐵，電磁線圈，外殼，供電卡座，工作臺底板；

底部為三層嵌套在一起的圓柱型電磁鐵，各層之間由絕緣層隔開，電磁鐵間隙包繞電磁線圈，每層電磁鐵單獨供電，電磁鐵頂端由外殼包圍固定，外殼上端中心位置固連圓柱型中空集電環，集電環外圓柱面上相間開有6道凹槽，并鑲嵌銅環，三層電磁鐵中電磁線圈的6根導線由中空集電環內部分別與六個銅環相連，供電卡座包圍中空集電環，供電卡座上與6道凹槽對應位置開6個通孔，嵌入電刷，使之與六個銅環分別接觸，供電卡座底部通過螺釘固定于工作臺面底板上，中空集電環的上端通過聯軸器與主軸電機的電機軸相連。

進一步的，所述電磁鐵至少為三層。

進一步的，所述結構中，供電卡座固定于工作臺底板上，是靜止部件；集電環、電磁鐵、外殼共同組成了運動部件；外部電源通過6個電刷、集電環對三組旋轉的電磁鐵供電。

相對于現有技術，本發明的有益效果為：

1、本發明拋光方法采用同心圓環型電磁鐵嵌套結構，集電環分別供電，達到相同半徑處的磁場強度相同，不同半徑處的磁場強度可以單獨控制的目的；

2、本發明拋光方法中不需要建立模型庫，可以直接計算磁場分布，并通過電磁鐵電壓改變直接改變磁場。磁場分布控制精確，簡便。更容易實現對工件的均勻拋光。