CN103465112B - 基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光方法和装置 - Google Patents

基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明目的在于提供一种基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光方法和装置，解决已有抛光方法抛光效率低、精度低的问题。本发明方法借助于外加磁场可改变磁流变胶体或磁流变泡沫材料刚度的特性，调节弹性抛光垫与被抛光零件的接触压力，实现弹性抛光垫对零件连续抛光，同时由于磁致效应响应时间快，使由磁流变胶体或磁流变泡沫材料进行弹性支撑的弹性抛光垫的刚度动态响应快，从而实现了柔性抛光装置对零件的高效率、高精度抛光。

Description

基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光方法和装置
技术领域
本发明涉及复杂曲面零件的抛光方法和装置。特别是基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光方法和装置。
技术背景
目前正在研究的柔性抛光技术主要指气囊抛光技术。2000年Walker等首次提出了一种旋转型膨胀柔顺抛光工具，简称SBCT，应用于非球面光学零件抛光加工,并获得成功，该工具即为气囊抛光工具。高波等在Walker等的研究成果上，采用改进型SBCT抛光工具，在玻璃上进行抛光，也取得了明显的成效。但这些抛光的对象均为光学元件，其毛坯的粗糙度本身较低，材料去除率很低。计时鸣等将气囊抛光技术应用于金属模具的抛光，并取得较高的表面精度，但受抛光垫材料的耐用性以及气囊柔度动态响应较慢的影响，抛光效率较低。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光方法和装置，解决已有抛光方法抛光效率低、精度低的问题。本发明方法借助于外加磁场可改变磁流变胶体或磁流变泡沫材料刚度的特性，调节弹性抛光垫与被抛光零件的接触压力，实现弹性抛光垫对零件连续抛光，同时由于磁致效应响应时间快，使由磁流变胶体或磁流变泡沫材料进行弹性支撑的弹性抛光垫的刚度动态响应快，从而实现了柔性抛光装置对零件的高效率、高精度抛光。
磁流变胶体、磁流变泡沫材料能显著提高沉降稳定性、保持磁流变液优异磁流变效应的同时，又具有一些特殊的性能，如通过调整磁流变胶中胶的含量可以使它的零场勃度连续变化，从而得到介于磁流变液与磁流变弹性体之间的磁流变材料，以满足不同应用场合的柔性抛光需要。
磁流变胶体是由磁性颗粒、载流液和聚合物胶组成的新型磁流变材料，磁流变胶与磁流变液的主要区别是其中加入了胶质物，胶质物在载流液中形成的网状结构一部分吸附在磁性颗粒表面，一部分分散于载流液中，一方面使得颗粒重力平均分布在基体中，从而显著地提高其沉降稳定性；另一方面颗粒表面的网状结构加大了颗粒间的距离，从而减弱了范德华力，降低了颗粒的团聚，分散性好。
磁流变泡沫材料将磁流变液吸附在海绵、泡沫材料或者纺织物等具有吸附能力的基体上，在外加磁场作用下其力学性能和其他磁流变材料一样也可以迅速的发生变化。在外加磁场作用下，由于基体的吸附作用，磁流变液可以被限制在有效区域而不扩散。磁流变泡沫材料的最大优点其器械不需要密封、高的制造精度以及需要的磁流变液量少。
本发明实现发明目的采用的技术方案是，该抛光方法包括如下步骤：
步骤1、由磁流变胶体或磁流变泡沫材料对弹性抛光垫进行弹性支撑，根据被抛光零件的工艺参数，确定磁流变胶体或磁流变泡沫材料的初始刚度；
步骤2、通过柔性抛光装置的旋转和移动，使弹性抛光垫与零件表面摩擦，对被抛光零件的表面进行抛光；
步骤3、根据被抛光零件的工艺参数需求调节柔性抛光装置内部线圈中电流强度，调节磁流变胶体或磁流变泡沫材料的外加磁场强度，调节磁流变胶体或磁流变泡沫材料的刚度，重复步骤2；
步骤4、重复步骤3，使柔性抛光装置以被抛光零件所需工艺参数相匹配的刚度实施抛光。
基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光装置，其具体结构为：
该柔性抛光装置由磁流变胶体或磁流变泡沫、支撑架、线圈、弹性抛光垫组成；
弹性抛光垫(5)为局部球体形状，磁流变胶体或磁流变泡沫(3)由弹性抛光垫(5)包裹，支撑架(2)固定在弹性抛光垫上(5)，线圈(1)固定在支撑架(2)上。
下面结合附图和实例对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光装置结构。
具体实施方式
本发明提供的抛光方法包括如下步骤：
步骤1、由磁流变胶体或磁流变泡沫材料对弹性抛光垫进行弹性支撑，根据被抛光零件的工艺参数，确定磁流变胶体或磁流变泡沫材料的初始刚度；
磁流变胶体由磁性颗粒、载流液和聚合物胶组成的新型磁流变材料，磁流变胶与磁流变液的主要区别是磁流变胶体中加入了胶质物，胶质物在载流液中形成的网状结构一部分吸附在磁性颗粒表面，一部分分散于载流液中，一方面使得颗粒重力平均分布在基体中，从而显著地提高其沉降稳定性；另一方面颗粒表面的网状结构加大了颗粒间的距离，从而减弱了范德华力，降低了颗粒的团聚，分散性好。而磁流变泡沫材料将磁流变液吸附在海绵、泡沫材料或者纺织物等具有吸附能力的基体上，在外加磁场作用下其力学性能和其他磁流变材料一样也可以迅速的发生变化。在外加磁场作用下，由于基体的吸附作用，磁流变液可以被限制在有效区域而不扩散。磁流变泡沫材料的最大优点其器械不需要密封、高的制造精度以及需要的磁流变液量少。常用的磁流变泡沫器械的工作模式有平行剪切和旋转剪切。磁流变胶体、磁流变泡沫材料能显著提高沉降稳定性、保持磁流变液优异磁流变效应的同时，又具有一些特殊的性能，如通过调整磁流变胶体中胶的含量可以使它的零场勃度连续变化，从而得到介于磁流变液与磁流变弹性体之间的磁流变材料，以满足不同应用场合的柔性抛光需要。如图1中,3为磁流变胶体或磁流变泡沫材料，5为弹性抛光垫，4为被抛光零件。
步骤2、通过柔性抛光装置的旋转和移动，使弹性抛光垫与零件表面摩擦，对被抛光零件的表面进行抛光；
步骤3、根据被抛光零件的工艺参数需求调节柔性抛光装置内部线圈中电流强度，调节磁流变胶体或磁流变泡沫材料的外加磁场强度，调节磁流变胶体或磁流变泡沫材料的刚度，重复步骤2；
步骤4、重复步骤3，使柔性抛光装置以被抛光零件所需工艺参数相匹配的刚度实施抛光。
根据被抛光零件的抛光工艺参数，确定磁流变胶体或磁流变泡沫材料的抛光刚度。通过调节柔性抛光装置内部线圈的电流强度，调节磁流变胶体或磁流变泡沫材料的外加磁场强度，调节磁流变胶体或磁流变泡沫材料的刚度，所以使用同一弹性抛光垫可以完成对被抛零件的抛光，无需频繁更换。对叶片等复杂曲面零件进行抛光时，基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光装置的中心轴线与被抛光曲面法线成一定角度，以保证柔性抛光装置的局部与工件接触。
基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光装置，其具体结构为：
该柔性抛光装置由磁流变胶体或磁流变泡沫、支撑架、线圈、弹性抛光垫组成；
如图1，弹性抛光垫(5)为局部球体形状，磁流变胶体或磁流变泡沫(3)由弹性抛光垫(5)包裹，支撑架(2)固定在弹性抛光垫上(5)，线圈(1)固定在支撑架(2)上。
本发明实施例中，所述基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光装置的弹性抛光垫(5)的内表面设置内衬(6)，以提高柔性抛光装置的工作稳定性。
本发明借助于外加磁场可改变磁流变胶体或磁流变泡沫材料刚度的特性，调节弹性抛光垫与被抛光零件的接触压力，实现了弹性抛光垫对被抛零件表面的连续抛光。

Claims (1)

1.一种基于磁流变胶体或磁流变泡沫材料的柔性抛光方法，该方法借助于外加磁场可改变磁流变胶体或磁流变泡沫材料刚度的特性，调节弹性抛光垫与被抛光零件的接触压力，实现弹性抛光垫对零件连续抛光，其特征在于：该方法由以下步骤实现:
步骤1、由磁流变胶体或磁流变泡沫材料对弹性抛光垫实现弹性支撑，根据被抛光零件的抛光工艺参数，确定磁流变胶体或磁流变泡沫材料的初始抛光刚度；
步骤2、通过抛光设备使抛光磁流变胶体或磁流变泡沫材料随弹性抛光垫旋转和弹性抛光垫与被抛零件表面相对移动，弹性抛光垫与被抛零件表面发生摩擦，实现弹性抛光垫对被抛光零件表面的抛光加工；
步骤3、根据被抛光零件的抛光工艺要求，通过改变线圈电流，改变磁流变胶体或磁流变泡沫材料的外加磁场强度，调节磁流变胶体或磁流变泡沫材料的刚度；
步骤4、重复步骤2和步骤3，继续实现在不同磁流变胶体或磁流变泡沫材料的刚度状态下，弹性抛光垫对被抛光零件表面的抛光加工。
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