[發明專利]一種多項運動疊加大磁路磁流變拋光裝置及方法

在審

• 申請號: 201710947228.5
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107486758A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 王任勝;張兆剛;朱克剛;劉寶權
• 申請（專利權）人: 遼寧科技學院
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B31/10
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱,范象瑞

技術領域

本發明涉及拋光裝置設備和工藝，特別是一種利用磁流變液對工件進行拋光的裝置及方法。

背景技術

針對傳統拋光方法存在的加工件外表面腐蝕容易造成亞表面損傷嚴重、拋光液污染、生產成本高、效率低和報廢率高等系列問題，在超精密加工領域近幾年出現了一種磁流變拋光工藝。它是通過在磁流變液中加入適量拋光微粉，利用磁流變液在磁特征下類固化，在加工區域形成有一定硬度和彈性、能承受較大剪切應力，對工件進行拋光。磁流變拋光作為新型智能拋光技術具有能夠獲得質量很高的光學表面、易于實現計算機控制、能夠得到比較復雜的面形、去除效率高、不存在刀具磨損和堵塞現象等優點，在超精密加工領域具有極高的應用價值。該工藝現已被廣泛應用于航空航天、機電工程、汽車工程、土木工程、精密加工工程、控制工程和醫療設備等技術領域。

磁流變拋光裝置由拋光頭、拋光盤、產生磁場的磁鐵(永磁鐵或電磁鐵)和磁流變液組成，被拋光工件有的置于拋光頭上，有的置于拋光盤中，形式多樣。

現有的磁流變裝置，大都不同程度地存在三個影響工件加工質量的技術問題：一是磁路覆蓋范圍小，且磁場不均勻，使加工件表面的微觀紋理均勻性不理想；二是拋光裝置運動干涉疊加較少，工件表面形成的微觀紋理軌跡單一；三是因磁場在平行于拋光表面的方向上不能移動，磁流變液在拋光加工區內交換不暢，使加工碎屑不能及時排出，導致拋光表面完整性差。

ZL96198445.7專利披露了一種確定性磁流變精加工裝置與方法，它是將工件安裝在載液表面附近，載液帶動磁流變引入工件與載液間隙處，在磁場作用下發生磁流變反應，實現確定性拋光。該方法為點接觸式拋光，是將工件表面與磁流變液接觸部分的材料去除，其缺點是：磁通密度在磁極表面垂直的方向上衰減較快，磁路覆蓋范圍小，磁流變液固化后形成的拋光工具硬度不均勻，加工效果欠佳，用于拋光加工面較大的工件效率低。

ZL201410528441.9專利披露了一種磁流變拋光裝置與方法，該方法利用安裝在往復機構中電磁鐵的往復運動與拋光頭中工件的自轉運動相互疊加，實現復合運動下工件表面材料的去除。該方法實現了工件狹長大平面表面研拋加工，而且工件拋光區磁流變固液交換循環順暢，加工碎屑能及時排出。但因工件拋光有效區運動干涉疊加仍較少(只有電磁鐵的往復運動和工件的自轉運動相互疊加)和工件中心區線速度小(中點速度為零)等原因，材料去除效果仍不夠理想。

ZL200620155638.3專利披露了一種磁流變效應平面研磨拋光裝置，它是將多個工件分別安裝在做回轉運動的工作臺上；可繞中心軸轉動的點陣式磁性研磨工具(拋光頭)安裝在工件的上方，并通過X向進給系統調整其橫向位置使其與被加工工件相對應，通過Y向進給系統調整其與工件間的間隙；利用研磨液噴嘴向研磨工具和工件之間加注研磨液，對分布在工作臺上回轉運動的工件巡回研磨拋光。該方法采取的是面接觸式拋光，雖然具有磁路覆蓋范圍大，加工效率高(同時加工多個工件)的優點，但也存在缺點：因在工件拋光有效區只有工作臺自轉和研磨工具自轉(研磨工具在調好X向位置后只是自轉，并不往復運動)兩種運動的干涉疊加，加上各個工件在回轉工作臺上做回轉運動的線速度不等原因，使研磨去除率不夠均勻，易形成加工表面微觀紋理軌跡單一和表面均化性差等缺陷。

ZL201210304530.6專利披露了一種集群磁流變平面拋光加工技術，它是利用集群微磨頭的即效固化特征，在拋光裝置中變單一磁體為多個微磁柱體，將其嵌于非導磁基體中，利用磁極的排布方式、尺寸等參數變化影響微磨頭的材料去除效率。該方法(集群磁流變)形成的賓漢姆體為大面積板狀結構，磁路大范圍覆蓋工件拋光區，但磁流變液在拋光加工區內固液交換不暢，工件加工碎屑容易殘留在賓漢姆板表面，不能排出，影響工件的拋光質量。

發明內容

針對上述現有技術存在的技術問題，本發明的目的是提供一種磁路覆蓋范圍大、磁場均化性好、工件拋光有效區受多項運動干涉疊加、拋光區磁流變液便于更新的多項運動疊加大磁路磁流變拋光裝置及方法。

本發明提供的多項運動疊加大磁路磁流變拋光裝置包括機架、拋光頭和拋光盤，拋光盤中有磁流變液；

所述機架由基臺、立在基臺上的支撐柱和安裝在支撐柱上部的工作臺組成；所述拋光頭由轉軸、安裝在轉軸下端的夾具和置于夾具中的磁鐵構成，并由安裝在工作臺上的拋光頭傳動機構驅動在繞軸向轉動的同時水平往復運動；所述拋光盤位于拋光頭的下部，由安裝在拋光盤電機箱中的拋光盤電機驅動繞軸向轉動，并通過安裝在所述基臺上的升降臺調整拋光盤與緊固于所述夾具中的工件之間的間隙。