[發(fā)明專利]一種粘度可控的磨粒流拋光方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011571070.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN112658816B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王華東;鄂世舉;賀新升;王城武;何力鈞;黃平;龐佩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B1/00
• 分類號(hào): B24B1/00;B24B29/04
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開了一種粘度可控的磨粒流拋光方法及其裝置，在固體石蠟和液態(tài)石蠟的融化混合液中加入拋光磨粒、分散劑和增稠劑等添加劑，形成拋光粘液；其中，固體石蠟質(zhì)量百分比為50～90％，液體石蠟質(zhì)量百分比為0～20％，拋光磨粒質(zhì)量百分比為5～30％，分散劑質(zhì)量百分比為0.5～2％，增稠劑質(zhì)量百分比為0.2～2％。同時(shí)公開了一種實(shí)現(xiàn)上述拋光方法的裝置，在拋光過(guò)程中，使用溫度調(diào)節(jié)器將拋光用石蠟固體加熱至軟化點(diǎn)，形成拋光粘液，驅(qū)動(dòng)加工零件與拋光粘液之間做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制拋光槽的溫度調(diào)節(jié)拋光粘液的粘度，進(jìn)而改變拋光粘液中磨粒的把持力，實(shí)現(xiàn)加工零件表面高效精密拋光。本發(fā)明可通過(guò)調(diào)節(jié)拋光介質(zhì)粘度實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件的高效超精密拋光。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超精密拋光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粘度可控的磨粒流拋光方法及其裝置，尤其涉及一種回轉(zhuǎn)體零件的磨粒流拋光方法及其裝置。

背景技術(shù)

回轉(zhuǎn)體零件廣泛應(yīng)用于日用品、機(jī)械工業(yè)、航空航天和軍事武器領(lǐng)域。例如，日常生活中的保溫杯和電飯煲內(nèi)膽等、工業(yè)領(lǐng)域常用的軸承滾子元件和液壓開關(guān)軸類元件、航空航天和軍事領(lǐng)域使用的非球面鏡均為典型的回轉(zhuǎn)體零件。其中，保溫杯和電飯煲內(nèi)膽須在電鍍前拋光以保證鍍層的質(zhì)量；軸承滾柱和滾珠須均勻拋光至光滑表面以延長(zhǎng)軸承的服役壽命；非球面鏡須拋光至超光滑無(wú)損傷的加工表面以保證光路傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

上述回轉(zhuǎn)體零件均為典型的曲面零件，且對(duì)工作表面的拋光質(zhì)量要求較高。傳統(tǒng)拋光方法對(duì)零件表面損傷較大，且自動(dòng)化水平較低。不銹鋼內(nèi)膽的拋光主要依賴于手工拋光，加工環(huán)境對(duì)操作者健康危害較大；高精度軸類零件和非球面鏡加工依賴于高檔數(shù)控機(jī)床，設(shè)備昂貴，且得到的表面光潔度和表層損傷難以滿足使用要求。近年來(lái)，各國(guó)學(xué)者試圖采用磨粒流體拋光方法加工曲面零件。常用流體拋光方法包括：磁流變拋光技術(shù)、浮法拋光技術(shù)和剪切增稠拋光技術(shù)。磁流變拋光的加工介質(zhì)是以磁性顆粒為主要成分的Bingham流體，其在高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)材料剪切去除，缺點(diǎn)是加工斑點(diǎn)小，對(duì)工件尺寸和曲率有一定限制，此外，磁流變液還有沉降的缺陷，限制其加工效率；浮法拋光技術(shù)的拋光精度較高，可達(dá)到原子級(jí)別拋光，但是效率較低，且對(duì)磨料粒度要求極高(d20nm)；剪切增稠拋光技術(shù)利用工件與剪切增稠液相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生的剪切增稠現(xiàn)象，局部粘度急劇增大，實(shí)現(xiàn)零件表面材料的微量去除，但是此工藝的有效拋光區(qū)域較小，導(dǎo)致拋光效率較低。

202010654986專利公開了一種機(jī)械拋光用拋光膏，使用單一成分石蠟和多種磨?；旌系玫焦潭ㄕ扯鹊膾伖飧?。由于不同的加工階段的磨粒與零件的作用力不同，單一配方得到的固定粘度的拋光介質(zhì)，難以適應(yīng)不同拋光精度的要求。

綜上所述，現(xiàn)有的流體拋光技術(shù)難以低成本地實(shí)現(xiàn)高效超精密拋光回轉(zhuǎn)體零件。因此，需要開發(fā)一種加工效率可控，實(shí)現(xiàn)成本較低，且能夠保證加工質(zhì)量的拋光方法。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明基于融化態(tài)石蠟的粘度與溫度的關(guān)系特性，提出一種粘度可控的磨粒流拋光方法及其裝置。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種粘度可控的磨粒流拋光方法，將固體石蠟和液體石蠟混合加熱融化，在融化的石蠟混合液中加入拋光磨粒和添加劑，充分?jǐn)嚢韬缶鶆蚶鋮s，形成包含磨粒的拋光用石蠟固體；其中，固體石蠟質(zhì)量百分比為50～90％，液體石蠟質(zhì)量百分比為0～20％，拋光磨粒質(zhì)量百分比為5～30％，分散劑質(zhì)量百分比為0.5～2％，增稠劑質(zhì)量百分比為0.2～2％；

拋光前，使用溫度調(diào)節(jié)器將拋光用石蠟固體加熱至軟化點(diǎn)，形成拋光粘液；拋光過(guò)程中，加工零件與拋光粘液之間做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制拋光槽的溫度調(diào)節(jié)拋光粘液的粘度，進(jìn)而改變拋光粘液中磨粒的把持力，實(shí)現(xiàn)加工零件表面高效精密拋光。

進(jìn)一步，所述的拋光磨粒為金剛石、碳化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化硅、氧化鋯、氧化鈦的一種或幾種磨粒的混合物，粒徑范圍為0.02～10μm，磨粒的種類、粒度和濃度根據(jù)拋光零件的加工質(zhì)量和效率選取。