[發明專利]一種磁流變浮動拋光裝置與方法

在審

• 申請號: 201710556013.0
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107234494A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 高春甫;鄭強;賀新升;王智深;吳鳴;周長纓
• 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: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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，特別是一種利用磁流變液對工件進行平面均勻拋光的裝置與方法。

背景技術

磁流變是一種智能材料，它在常態下是液體，當加磁場時，它會發生液-固相變，去除磁場后，會發生固-液相變，這種相變能在極短的時間內(一般為毫秒級)平穩、快速完成轉換。在一定的磁場強度內，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。磁流變材料具有良好的力學性能，并且可以通過調整磁場強度來改變其性能，利用磁流變效應，將磨粒與磁流變混合，通過控制實時磁場強度，在拋光區域形成與拋光工件表面相吻合的拋光磨頭，而且其硬度可調，實現對工件表面的拋光，其具有極高的拋光精度與近無殘余應力等顯著特點。

現有的磁流變拋光裝置對工件進行拋光時，需要精確設計拋光軌跡，才能實現對拋光工件材料的均勻去除。

申請者獲得授權的發明專利z1201410440862.6《一種磁流變拋光方法及拋光工具》，使用三層同心圓環形電磁鐵改變拋光區域的磁場分布，從而達到工件材料的均勻去除。

該拋光工具由于電磁鐵也進行旋轉運動，達到需要的磁場強度，該拋光工具體積較大，其多層電磁鐵也不能保證磁場強度與線速度能夠保證定值，其磨頭是針對局部加工，其拋光效果不夠理想，且加工效率不高。

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》，使用三只尖錐狀給的電磁鐵改變拋光區域的磁場分布，從而達到工件材料的均勻去除。這種拋光方法需要根據面型變化，計算合適的磁場分布，然后調用與之近似的磁場分布，但是實踐中磁場計算復雜，只能從數據庫調用相似的磁場，拋光效果不夠理想。

廣東工業大學的發明專利(專利ZL200620155638.3)公開了一種磁流變效應平面研磨拋光裝置，該方法將工件置于旋轉工作臺上，磁性研磨工具類似于磨床的研磨頭，安裝在工件上方，可繞主軸旋轉，可沿X和Y方向移動，磁性研磨工具可配置點陣式的磁場或環形分布式的磁場，磁流變液用噴嘴加注到磁性研磨工具和工件之間，發生流變反應之后形成陣列磁流變效應研磨刷或連續磁流變效應研磨帶，達到高效率研磨加工平面的效果，該方法實現了一種面接觸式的拋光，拋光效率高，但所產生的磁場不均勻，要實現大尺寸平面元件的大面積均勻拋光，要求工件的運動方式比較復雜，使得設備的結構復雜化，且加工完成后，不易消磁，磁流變液將粘附在磁性研磨工具上。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種浮動磁流變拋光裝置與方法，實現對工件工表面材料的均勻去除，加工精度高的磁流變液自適應平面加工系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：由磁場發生裝置、拋光頭、磁流變液循環系統等組成。所述裝置的下半部分是有3組相同的部分組成，所以在此只介紹其中一組，其他兩組完全一樣。所述磁場發生裝置包括電磁鐵、位于電磁鐵下方的彈簧、套在電磁鐵外圍的導軌、在導軌下方的導軌底座、在電磁鐵下方的位移傳感器組成。所述的拋光頭是由主軸，主軸下方的不導的磁夾具，以及夾具下方所夾持的工件組成。所述磁流變液循環系統主要是用于磁流變液的噴射與收集，在專利不作詳述，只用位于電磁鐵側面的3個噴頭表示磁流變液的噴射，用于磁流變拋光。

其中，電磁鐵上方設有拋光墊，以增加磁流變液和電磁鐵之間的粘附力，在圖中沒有畫出。

一種基于上述拋光裝置的拋光方法，包括如下步驟：

步驟一、調整拋光頭與磁極之間的距離，距離在3-5mm；

步驟二、將工件安裝在不導磁夾持器下表面，啟動主軸，使主軸帶動拋光槽轉動；

步驟三、啟動控制系統，采集位移傳感器信號，并控制合理的電流輸出，來達到控制磁場強弱，從而控制在三個噴射頭附近形成所需要的去除率，本控制系統采用單片機進行控制；

步驟四、啟動磁流變液循環系統，讓磁流變液在噴射頭連續不斷的噴射出，進行拋光作業。

下面結合設計原理對本發明作進一步說明：