[實用新型]超聲控制的剪切增稠拋光裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420457478.2
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN204123210U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董晨晨;戴偉濤;呂冰海;翁海舟;袁巨龍
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B24B1/04
• 分類號: 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

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于精密超精密加工技術(shù)，尤其是一種剪切增稠拋光裝置。?

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)動機缸提高了其工作效能。同時，隨著產(chǎn)品外形設(shè)計日趨復(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，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運動，所述拋光液與工件接觸部分受剪切作用會發(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)機械作用實現(xiàn)工件表面材料的去除，從而實現(xiàn)對工件表面的拋光。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、拋光液在相對運動中發(fā)生強烈剪切增稠的區(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運動實現(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，本實用新型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裝置。?

本實用新型解決其技術(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)非牛頓流體拋光液迅速發(fā)生振動的超聲波發(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。?

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

再進(jìn)一步，所述拋光液循環(huán)系統(tǒng)中，上循環(huán)管路的上端與拋光池的左上端的上部入口連接，上循環(huán)管路的下端與泵的輸出連接；中循環(huán)管路的上段與泵的輸入連接，中循環(huán)管路的下端與拋光液過濾裝置左端連接；下循環(huán)管路的上段與拋光池的右下端的底部出口連接，下循環(huán)管路的下端與拋光液過濾裝置的右端連接。?

所述拋光液過濾裝置包括過濾大顆粒磨削的濾網(wǎng)和添加或取出拋光液的進(jìn)出料口。?

所述的夾具與用于驅(qū)動夾具上下左右移動及轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)連接。?

本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為：在超聲波的作用下，拋光池中的非牛頓流體拋光液發(fā)生振動，從而產(chǎn)生強烈的剪切增稠現(xiàn)象，形成柔性的“固著磨具”，使工件與“固著磨具”產(chǎn)生相對運動，進(jìn)而基于非牛頓流體剪切增稠拋光機理實現(xiàn)對工件表面材料的去除，大大提高了拋光效率；拋光液循環(huán)裝置的設(shè)置可以使工作中發(fā)熱、增稠的拋光液盡快恢復(fù)常溫流體狀態(tài)，并通過泵的作用，使其重新輸入到拋光池進(jìn)行循環(huán)拋光使用，從而可以實現(xiàn)對復(fù)雜曲面持續(xù)高效高質(zhì)量拋光。?

本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在：1.對工件的加工效率、加工精度相比于未加超聲波的剪切增稠拋光有了很大提高。2.可以通過調(diào)節(jié)超聲波的振幅與頻率對非牛頓流體的剪切增稠效果進(jìn)行有效控制，進(jìn)而實現(xiàn)拋光的可控性。3.由于非牛頓流體具有流動性，從而可以實現(xiàn)對各種類型曲面的拋光，加工范圍廣。4.超聲波裝置成本低，易于實現(xiàn)，且拋光裝置整體結(jié)構(gòu)簡單。?

附圖說明

圖1是超聲控制的剪切增稠拋光裝置的示意圖。?

圖2是對球面工件進(jìn)行拋光的示意圖。?

具體實施方式