[發(fā)明專利]一種微細(xì)結(jié)構(gòu)化表面光整加工方法、介質(zhì)及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710002212.7
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106584218B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田業(yè)冰;范增華;劉志強(qiáng);趙玲玲;范碩
• 申請（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B31/10;H01F7/02
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本發(fā)明針對微細(xì)結(jié)構(gòu)化表面（特征尺寸小于500μm）光整中微細(xì)特征結(jié)構(gòu)易于破壞、光整均一性難以保障、材料去除率低等關(guān)鍵科技難題，發(fā)明了一種磁力和速度驅(qū)動(dòng)特制磁性剪切增稠光整介質(zhì)的新型微細(xì)結(jié)構(gòu)表面智能可控光整方法與裝置。通過裝置的磁場控制單元、運(yùn)動(dòng)控制單元以及輔助線圈控制單元進(jìn)行有效控制交變磁場，并配合主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整，實(shí)現(xiàn)智能控制光整作用力以及特制磁性剪切增稠光整介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式和作用范圍，從而達(dá)到微細(xì)特征結(jié)構(gòu)表面的高效柔性光整加工。提供了特制磁性剪切增稠光整介質(zhì)的成份以及制造工藝方法。本發(fā)明能夠避免傳統(tǒng)光整工藝對零件的結(jié)構(gòu)化微細(xì)特征光整時(shí)的操作空間限制和制造難度，從而實(shí)現(xiàn)高效、高精度、高質(zhì)量柔性光整加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微細(xì)結(jié)構(gòu)化表面可控光整加工方法、特殊光整介質(zhì)以及光整裝置，屬于難加工材料零件關(guān)鍵微細(xì)特征結(jié)構(gòu)表面的高效精密光整加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

機(jī)械零件的表面光整加工技術(shù)是機(jī)械精密加工后工件表面完整性進(jìn)一步提高的延續(xù)，通過不切除或僅切除極薄的材料表面層，以實(shí)現(xiàn)去除表面微瑕疵、微裂紋、拉伸殘余應(yīng)力層、降低工件表面粗糙度或者增強(qiáng)壓縮殘余應(yīng)力以強(qiáng)化表面強(qiáng)度、提高零件服役壽命等。目前，常用的表面光整工藝方法主要包括機(jī)械磨削與拋光、化學(xué)拋光、電解光整、化學(xué)機(jī)械拋光、超聲波輔助磨拋、擠壓研磨、流體光整、磁流變拋光、磁力研磨等。機(jī)械磨削與拋光作為經(jīng)典的接觸式光整方法，利用磨料、磨具或者拋光墊在相互運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下與工件表面的直接機(jī)械接觸，平滑被加工工件的表面。化學(xué)拋光與電解拋光的原理相似，通過拋光液的配備，不需要復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)形狀復(fù)雜的工件表面拋光，但是，拋光的表面粗糙度較高，一般在十至數(shù)十微米量級。化學(xué)機(jī)械拋光是利用化學(xué)與機(jī)械復(fù)合加工的原理，在半導(dǎo)體硅片與光電晶體基片拋光中，實(shí)現(xiàn)亞納米級超光滑表面拋光，但是加工成本非常昂貴，并且一般僅用于平面光整。依靠超聲波振蕩磨料懸浮液的超聲拋光方法，加工宏觀力小，不會(huì)引起工件變形，結(jié)合化學(xué)和電化學(xué)的復(fù)合作用，可有效提高加工效率。依靠高速流動(dòng)的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面的拋光方法，對復(fù)雜彎曲盲孔的內(nèi)表面光整具有顯著的加工優(yōu)勢。通過磁場驅(qū)動(dòng)，利用磁性磨料介質(zhì)或者磁流變光整介質(zhì)對工件表面進(jìn)行光整的工藝方法，具有加工效率高、加工條件易于控制、光整表面完整性良好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于難加工材料的表面光整。然而，現(xiàn)有的表面光整方法主要針對宏觀表面光整加工，對于微細(xì)結(jié)構(gòu)化表面，特別是復(fù)雜微織構(gòu)表面，易于破壞微細(xì)特征，難以保障材料去除均一性，以及存在材料去除率低等技術(shù)障礙，較難直接應(yīng)用。隨著當(dāng)前精密模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的快速發(fā)展，模具的結(jié)構(gòu)化表面特征向高精度、微細(xì)化發(fā)展，模具的微型特征尺寸已經(jīng)超越500 μm以下，甚至向納米尺度發(fā)展。因此，開發(fā)新型的高效、高精度、高質(zhì)量的微細(xì)結(jié)構(gòu)化（特征尺寸小于500 μm）表面光整加工方法與技術(shù)具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明針對微細(xì)結(jié)構(gòu)化表面（特征尺寸小于500 μm）光整中微細(xì)特征結(jié)構(gòu)易于破壞、光整均一性難以保障、材料去除率低等關(guān)鍵科技難題，發(fā)明了一種磁力驅(qū)動(dòng)特制磁性剪切增稠光整介質(zhì)的新型光整方法與裝置，通過操作力的非接觸式控制，避免傳統(tǒng)工具對零件的結(jié)構(gòu)化特征光整時(shí)加工干涉，從而實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)量光整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種微細(xì)結(jié)構(gòu)化表面可控光整加工方法、介質(zhì)與裝置。利用交變線圈產(chǎn)生磁場的作用實(shí)現(xiàn)特制磁性剪切增稠光整介質(zhì)的智能控制，解決表面光整作用力的動(dòng)態(tài)控制問題，提高光整質(zhì)量與效率；同時(shí)，通過施加驅(qū)動(dòng)信號產(chǎn)生特制光整介質(zhì)的耦合振動(dòng)，進(jìn)一步提高光整效率。

本發(fā)明的一種微細(xì)結(jié)構(gòu)化表面光整加工方法、特制磁性剪切增稠介質(zhì)及其光整裝置所提供的技術(shù)方案如下：