CN102632434A - 柱体工件磁流变抛光系统 - Google Patents

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Abstract

柱体工件磁流变抛光系统，主要由数控主轴装置、抛光主体、磁场发生装置和液体循环装置组成，抛光主体的一端顶在顶尖轴上，另一端与数控主轴连接，数控主轴带动抛光主体运动至循环抛光池上方，启动磁场发生装置，保证柱体工件母线处各点所受的磁场力相同；下压携带抛光主体的数控主轴，使得柱体工件与磁流变抛光液接触；启动液体循环装置使液体沿同一方向流动，启动主轴电机，在磁场的作用下使磁流变液体变成半固体状态的柔性抛光磨头对柱体工件进行抛光，该系统在液体循环装置中设置液体回流管调整磁流变抛光液朝同一方向有序流动，磁流变抛光液进入抛光池与工件有相对运动时，工件表面会受到大小一致的磨削力，使得加工后的柱面工件粗糙度更小，表面更加均匀一致。

Description

柱体工件磁流变抛光系统
技术领域
本发明主要涉及到磁流变抛光的技术领域，特指一种柱体工件磁流变抛光系统。
背景技术
磁流变抛光技术利用磁流变抛光液在磁场中的流变性对工件进行抛光，磁流变液在高梯度磁场的作用下变硬，粘度变大，微观上形成缎带凸起，成为具有粘塑性的Bingham介质，磁流变抛光液与工件有相对运动时对工件表面会产生很大的剪切力，从而实现对工件表面的抛光。磁流变抛光技术是将机械加工、材料学、电磁学、流体动力学、分析化学等多学科相结合而提出的一种先进制造技术，它能在得到高精度几何表面形貌的同时，保持所加工零件表面良好的力学性能、更小的亚表面损伤以及更高的加工效率，从而满足对零件的更高精度的加工要求。
中国专利ZL96198445.7公开了美国罗切斯特大学提出的一种精整加工技术，叙述了一种磁流变流体精整加工的方法，通过转动的抛光头侧面带动磁流变液到加有磁场的抛光区域，通过磁化后的磁流变液体形成瞬时加工磨头对光学零件进行抛光，能够达到所需的面形精度和表面粗糙度。中国专利200610043079.1公开了一种磁流变柔性精磨抛光的设备和方法，它主要采用了环带状的柔性精磨抛光磨具，工件被加持在主轴装置上并由主轴带动运动，实现工件表面与柔性精磨抛光磨具自适应吻合的加工方法。中国专利200410044076.0公开了一种超声波磁流变复合抛光方法及装置，在回转工具头内部通入磁流变抛光液，施加一定的磁场后磁流变液在工具头上形成一个柔性抛光头，工件由数控工作台带动，形成要求的加工轨迹和高精度的超光滑表面。
上述的磁流变抛光技术在柱形工件的加工方面，抛光头与工件接触的地方可以得到超光滑的表面，但是工件表面的表面粗糙度难以达到均匀一致的要求，而传统的外圆磨床、内圆磨床或无心磨床在抛光柱形工件时虽然可以得到面形的一致，但是达不到的超光滑表面的要求。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种加工柱面工件的专用磁流变精密抛光系统，加工后的柱面工件粗糙度更小，表面更加均匀一致。
本发明的为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：柱体工件磁流变抛光系统，主要由数控主轴装置、抛光主体、磁场发生装置和液体循环装置组成，抛光主体的一端顶在顶尖轴上，另一端与数控主轴连接，由数控主轴带动抛光主体做旋转运动，所述的抛光主体由旋转体Ⅰ、柱体工件和旋转体Ⅱ组成，柱体工件位于旋转体Ⅰ和旋转体Ⅱ之间，柱体工件的两端通过粘接体与旋转体Ⅰ和旋转体Ⅱ相连接，旋转体Ⅰ、柱体工件和旋转体Ⅱ同轴设置；所述的磁场发生装置位于柱体工件的一侧保证柱体工件母线处各点所受的磁场力相同，所述的液体循环装置主要循环抛光池、设置在循环抛光池上的液体回流管和循环抛光池内的搅拌装置组成，在循环抛光池内装有磁流变抛光液，启动循环抛光池内的搅拌装置进行混合搅拌磁流变抛光液，数控主轴带动抛光主体运动至循环抛光池上方，启动磁场发生装置，保证柱体工件母线处各点所受的磁场力相同；下压携带抛光主体的数控主轴，使得柱体工件与磁流变抛光液接触；启动液体循环装置使液体沿同一方向流动，启动主轴电机，在磁场的作用下使磁流变液体变成半固体状态的柔性抛光磨头，按照设定程序进行抛光，最终达到要求的加工精度。
所述的循环抛光池内还设有温控装置。
所述的液体回流管的两端管口分别位于循环抛光池的两侧，两端管口分别与循环抛光池相连通，由驱动力带动磁流变抛光液沿液体回流管并朝向同一方向循环流动。
所述的液体回流管的两端管口，其中一端管口高于另一端管口，在位于低端的管口内设有驱动叶片，由外部电机带动驱动叶片旋转，磁流变抛光液沿高端管口进入液体回流管经低端管口进入循环抛光池内，磁流变抛光液依次流动。
本发明的有益效果：该系统通过依次设置数控主轴装置、抛光主体、磁场发生装置和液体循环装置，磁场发生装置产生的磁场使得与柱体母线平行处感受的磁场力大小一致，并在液体循环装置中设置液体回流管调整磁流变抛光液朝同一方向有序流动，磁流变抛光液进入抛光池与工件有相对运动时，工件表面会受到大小一致的磨削力，使得加工后的柱面工件粗糙度更小，表面更加均匀一致。
附图说明
图1为本发明的结构剖视图。
图2为本发明中抛光池的结构示意图。
附图标记： 1-数控主轴，2-顶尖轴，3-旋转体Ⅰ，4-柱体工件，5-旋转体Ⅱ，6-循环抛光池，7-液体回流管，8-抛光池液面。
具体实施方式
如图所示，柱体工件磁流变抛光系统，主要由数控主轴装置、抛光主体、磁场发生装置和液体循环装置组成，抛光主体的一端顶在顶尖轴2上，另一端为数控主轴1连接，由数控主轴1带动抛光主体做旋转运动，所述的抛光主体由旋转体Ⅰ3、柱体工件4和旋转体Ⅱ5组成，柱体工件4位于旋转体Ⅰ3和旋转体Ⅱ5之间，柱体工件4的两端通过粘接体与旋转体Ⅰ3和旋转体Ⅱ5相连接，旋转体Ⅰ3、柱体工件4和旋转体Ⅱ5同轴设置；所述的磁场发生装置位于柱体工件4的一侧保证柱体工件母线处各点所受的磁场力相同，所述的液体循环装置主要循环抛光池6、设置在循环抛光池上的液体回流管7和循环抛光池内的搅拌装置组成，在循环抛光池6内装有磁流变抛光液，所述的液体回流管7的两端管口分别位于循环抛光池6的两侧，两端管口分别与循环抛光池6相连通，由驱动力带动磁流变抛光液沿液体回流管并朝向同一方向循环流动。启动循环抛光池内的搅拌装置进行混合搅拌磁流变抛光液，数控主轴带动抛光主体运动至循环抛光池上方，启动磁场发生装置，保证柱体工件母线处各点所受的磁场力相同；下压携带抛光主体的数控主轴，使得抛光工件与磁流变抛光液接触；启动液体循环装置使液体沿同一方向流动，启动主轴电机，在磁场的作用下使磁流变液体变成半固体状态的柔性抛光磨头，按照设定程序进行抛光，最终达到要求的加工精度。
所述的液体回流管的两端管口，其中一端管口高于另一端管口，在位于低端的管口内设有驱动叶片，由外部电机带动驱动叶片旋转，磁流变抛光液沿高端管口进入液体回流管经低端管口进入循环抛光池内，磁流变抛光液依次流动。
所述的被加工柱体工件所用的粘接体为异材质粘接体，抛光结束后可以通过加热、机械或者化学的方法除去，磁场发生装置产生的磁场使得与柱体母线平行处感受的磁场力大小一致，磁流变抛光液进入抛光池与工件有相对运动时，工件表面会受到大小一致的磨削力。 
具体操作步骤如下：
步骤一、在循环抛光池加入磁流变抛光液，并启动电机进行混合搅拌；
步骤二、数控主轴沿Z轴运动至循环抛光池上方，启动磁场发生装置，检测磁场，要求工件母线上各处的磁场强度相同；
步骤三、抛光主体固接在数控主轴上；下压后进入抛光池液面8与磁流变抛光液体接触；
步骤四、启动磁流变液循环装置，启动主轴电机，在外加电磁场的作用下磁流变液体变成半固体状态的柔性抛光体，按照设定程序进行抛光，直至抛光工件达到要求的加工精度。
这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员对该专利作等价形式的改动或修改均属于本发明所限定的范围。

Claims (4)

1.柱体工件磁流变抛光系统，其特征在于：主要由数控主轴装置、抛光主体、磁场发生装置和液体循环装置组成，抛光主体的一端顶在顶尖轴（2）上，另一端与数控主轴（1）连接，由数控主轴带动抛光主体做旋转运动，所述的抛光主体由旋转体Ⅰ（3）、柱体工件（4）和旋转体Ⅱ（5）组成，柱体工件（4）位于旋转体Ⅰ（3）和旋转体Ⅱ（5）之间，柱体工件的两端通过粘接体与旋转体Ⅰ和旋转体Ⅱ相连接，旋转体Ⅰ（3）、柱体工件（4）和旋转体Ⅱ（5）同轴设置；所述的磁场发生装置位于柱体工件的一侧保证柱体工件母线处各点所受的磁场力相同，所述的液体循环装置主要循环抛光池（6）、设置在循环抛光池上的液体回流管（7）和循环抛光池内的搅拌装置组成，在循环抛光池（6）内装有磁流变抛光液，启动循环抛光池（6）内的搅拌装置进行混合搅拌磁流变抛光液，数控主轴（1）带动抛光主体运动至循环抛光池（6）上方，启动磁场发生装置，保证柱体工件母线处各点所受的磁场力相同；下压携带抛光主体的数控主轴，使得柱体工件（4）与磁流变抛光液接触；启动液体循环装置使液体沿同一方向流动，启动主轴电机，在磁场的作用下使磁流变液体变成半固体状态的柔性抛光磨头，按照设定程序进行抛光，最终达到要求的加工精度。
2.根据权利要求1所述的柱体工件磁流变抛光系统，其特征在于：所述的循环抛光池（6）内还设有温控装置。
3.根据权利要求2所述的柱体工件磁流变抛光系统，其特征在于：所述的液体回流管（7）的两端管口分别位于循环抛光池的两侧，两端管口分别与循环抛光池（6）相连通，由驱动力带动磁流变抛光液沿液体回流管并朝向同一方向循环流动。
4.根据权利要求3所述的柱体工件磁流变抛光系统，其特征在于：所述的液体回流管（7）的两端管口，其中一端管口高于另一端管口，在位于低端的管口内设有驱动叶片，由外部电机带动驱动叶片旋转，磁流变抛光液沿高端管口进入液体回流管经低端管口进入循环抛光池内，磁流变抛光液依次流动。
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