CN105642143B - 一种磁流变抛光液在线匀化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磁流变抛光液在线匀化装置。本发明的装置中的磁流变抛光液储存于储液罐内，传送泵体浸入储液罐体的抛光液中，正桨叶通过螺钉连接并安装固定于传送泵体底部、反桨叶通过螺钉连接并安装固定于传送泵中部，匀化驱动器驱动匀化电机并带动储液罐作低速正反转动，实现搅拌桨叶相对罐体正反转运动、搅拌匀化磁流变抛光液。本发明能够实现磁流变抛光液各组份匀化，解决磁流变抛光液长时间工作沉降问题，适用于高、低粘度宽范围磁流变抛光液的在线匀化，提高磁流变抛光液组份的稳定性控制、实现磁流变抛光液对光学元件的高精度和高可靠性抛光。

Description

一种磁流变抛光液在线匀化装置
技术领域
本发明属于光学元件抛光加工领域，具体涉及一种磁流变抛光液在线匀化装置。适用于高、低粘度宽范围磁流变抛光液的在线匀化，提高磁流变抛光液组份的稳定性控制、实现磁流变抛光液对光学元件的高精度和高可靠性抛光。
背景技术
磁流变抛光技术被誉为光学制造界的革命性技术，它利用磁流变抛光液的可控流变性实现对工件材料的精确微量确定性去除，能高效率获得数十纳米以下高精度型面、纳米级表面质量且近无亚表面缺陷，很好地满足航天、航空和国防等领域光学元件的加工要求。
目前的磁流变抛光液，在抛光过程中均有不同程度的沉降现象，尤其是高粘度磁流变抛光液，由于其铁粉密度大于基液密度、铁粉微粒间团聚等因素，磁流变抛光液未能有效匀化、易出现沉降，从而影响磁流变抛光光学元件的加工精度和加工质量的可靠性。
美国QED公司采用蠕动泵提供动力回收磁流变抛光液、并将之形成射流冲刷储液罐底部，实现磁流变抛光液的搅拌匀化，该方法对蠕动泵动力要求高、且抛光液匀化不充分。国防科技大学公开的名称为“可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置”（公开号CN 101249637A）的专利，采用离心泵泵轴上安装一个或一个以上的搅拌叶片，对混合罐罐体内的磁流变液进行高速搅拌匀化，但某些磁流变抛光液在高速搅拌下会存在剪切稀化现象，影响磁流变抛光液性能及抛光质量。重庆仪表材料研究所公开的名称为“一种磁流变液电磁搅拌装置”（授权公告号CN 201596488U）的专利，采用电磁控制方式形成旋转（搅拌）电磁场，吸引容器内的磁流变液中的导磁物质运动、以防止磁流变液的沉降，或使已经沉降的磁流变液恢复性能。但该装置由于电磁作用于磁性介质而影响其分布均匀性，影响了磁流变液组份的均匀化。
发明内容
为了提高磁流变抛光光学元件的精度，解决磁流变抛光液沉降问题，提高磁流变抛光质量的可靠性，本发明提供一种磁流变抛光液在线匀化装置，能在超过48小时长时间磁流变抛光工艺过程中，实现储液罐体内包括同层及上下层抛光液的搅拌，匀化磁流变抛光液中的组份。
本发明通过如下技术方案来实现：
本发明的磁流变抛光液在线匀化装置，其特点是，所述的在线匀化装置包括气缸、传送泵体、反桨叶、储液罐、磁流变抛光液、正桨叶、托盘、匀化电机、皮带轮、匀化电机驱动器、定时控制器，其连接关系是，所述的气缸与传送泵体连接并支撑传送泵体，传送泵体的底部通过螺钉连接并紧固正桨叶，传送泵体的中部外圆壁上通过螺钉连接并紧固反桨叶。所述的传送泵体置于储液罐内，储液罐内充有磁流变抛光液，传送泵体浸入储液罐的磁流变抛光液中。所述的储液罐置于托盘上，托盘的底面中心通过皮带轮与匀化电机连接，匀化电机还依次与匀化电机驱动器、定时控制器连接。定时控制器和匀化电机驱动器控制匀化电机低速正、反转动，正桨叶和反桨叶相对储液罐运动，组合搅拌、匀化磁流变抛光液中的各组份。
所述的传送泵体、反桨叶、储液罐、正桨叶、托盘同轴心设置。
本发明中的传送泵体固定支撑于气缸，在传送泵体底部安装正桨叶、其中部位置安装反桨叶；定时控制器按一定时间间隔切换控制其工作触点为常开触点、常闭触点，通过匀化驱动器驱动匀化电机正、反转动，并通过皮带轮驱动储液罐转动；储液罐转动过程中，正桨叶、反桨叶相对于储液罐转动，实现搅拌储液罐内的磁流变抛光液。
储液罐正转时，正桨叶将储液罐底部液体形成呈上升流型的涡流、并与反桨叶在储液罐中上部液体形成呈下降流型的涡流对冲混合；储液罐反转时，正桨叶将储液罐底部液体形成呈下降流型的涡流、并对储液罐底部和罐壁形成冲刷作用而实现均匀搅拌；正、反转切换时，储液罐内同层流体换向混合搅拌。实现储液罐内磁流变抛光液的充分搅拌。
本发明的有益效果是：匀化电机低速转动储液罐，使正桨叶和反桨叶组合、低速搅拌磁流变抛光液，避免了高速搅拌导致磁流变抛光液剪切稀化问题；正桨叶和反桨叶组合形成反向流型，充分混合搅拌均匀化储液罐内同层和上下各层间的磁流变抛光液、并冲刷储液罐底部与储液罐壁，实现磁流变抛光液各组份的充分匀化、避免沉降，提高磁流变抛光精度和抛光质量的可靠性。
附图说明
图1为本发明的磁流变抛光液在线匀化装置的原理图；
图中， 1.气缸 2.传送泵体 3.反桨叶 4.储液罐 5.磁流变抛光液 6.正桨叶 7.托盘 8.匀化电机 9.皮带轮 10.匀化电机驱动器 11.定时控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
实施例1
图1为本发明的磁流变抛光液在线匀化装置的原理图。在图1中，本发明的一种磁流变抛光液在线匀化装置，包括气缸1、传送泵体2、反桨叶3、储液罐4、磁流变抛光液5、正桨叶6、托盘7、匀化电机8、皮带轮9、匀化电机驱动器10、定时控制器11，其连接关系是，所述的气缸1与传送泵体2连接并支撑传送泵体2，传送泵体2的底部通过螺钉连接并紧固正桨叶6，传送泵体2的中部外圆壁上通过螺钉连接并紧固反桨叶3。所述的传送泵体2置于储液罐4内，储液罐4内充有磁流变抛光液5，传送泵体2浸入储液罐4的磁流变抛光液5中。所述的储液罐4置于托盘7上，托盘7的底面中心通过皮带轮9与匀化电机8连接，匀化电机8还依次与匀化电机驱动器10、定时控制器11连接；定时控制器11和匀化电机驱动器10控制匀化电机8低速正、反转动，正桨叶6和反桨叶3相对储液罐4运动，组合搅拌、匀化磁流变抛光液5中的各组份。
所述的传送泵体2、反桨叶3、储液罐4、正桨叶6、托盘7同轴心设置。
本发明中通过匀化电机10驱动储液罐4以一时间间隔作正反转动、正桨叶6和反桨叶3组合相对储液罐4旋转，搅拌磁流变抛光液5，实现磁流变抛光5的各组份均匀分布、防沉降的目的。其具体实现过程如下。
本发明中的定时控制器11设置时间间隔参数，切换控制其工作触点为常开触点、常闭触点；其工作触点通过数字信号线控制匀化驱动器10的转向开关信号，并通过电源线缆和编码线缆，驱动匀化电机8以设定的间隔时间正、反转运动，匀化电机8的转速为30~90rpm、正反转间隔时间为15s~60s；匀化电机8通过皮带轮9，带动储液罐4转动；传送泵体2固定并支撑于气缸1上，气缸1上升实现传送泵体2的抬升，方便从托盘7上装、卸储液罐4，气缸1下降至最低位将传送泵体2浸入储液罐内工作位；在传送泵体2的底部通过螺钉安装并紧固正桨叶6，在传送泵体2的中部外圆壁上通过螺钉安装并紧固反桨叶3；储液罐4正、反转动，静止的正桨叶6和反桨叶3相对储液罐4反向运动，实现对磁流变抛光液5的搅拌与匀化，如图1所示。
本发明中的匀化电机8驱动储液罐4正转时：正桨叶6将储液罐4底部磁流变抛光液5形成呈上升、向储液罐4中心汇聚的液流；反桨叶3在储液罐4中上部磁流变抛光液5形成呈下降、向储液罐4罐壁圆周方向扩散的液流；两种液流形成非稳态的混合搅拌、两液流间同时形成冲击搅拌，实现储液罐4在各深度方向上磁流变抛光液5相互间搅拌，同时，液流对储液罐4罐壁动态冲刷，避免磁流变抛光液5在储液罐4罐壁上团聚；液流对储液罐4底部磁流变抛光液5抬升搅拌，避免磁流变抛光液5在储液罐4底部沉降。
本发明中的匀化电机8驱动储液罐4反转时：正桨叶6将储液罐4底部磁流变抛光液5形成呈下降、向储液罐4罐壁圆周方向扩散的液流；反桨叶3在储液罐4中上部磁流变抛光液5形成呈上升、向储液罐4中心汇聚的液流；两种液流形成非稳态的混合搅拌；同时，液流对储液罐4罐底及下部罐壁动态冲刷，避免磁流变抛光液5在储液罐4罐底上沉降、团聚。
匀化电机8驱动储液罐4转动换向时：正桨叶形成的液流转换、反桨叶形成的液流转换，形成非稳态的流体对冲搅拌，实现对储液罐4中磁流变抛光液5的搅拌均匀化。

Claims (2)

1.一种磁流变抛光液在线匀化装置，其特征在于：所述的在线匀化装置包括气缸（1）、传送泵体（2）、反桨叶（3）、储液罐（4）、磁流变抛光液（5）、正桨叶（6）、托盘（7）、匀化电机（8）、皮带轮（9）、匀化电机驱动器（10）、定时控制器（11），其连接关系是，所述的气缸（1）与传送泵体（2）连接并支撑传送泵体（2），传送泵体（2）的底部通过螺钉连接并紧固正桨叶（6），传送泵体（2）的中部外圆壁上通过螺钉连接并紧固反桨叶（3）；所述的传送泵体（2）置于储液罐(4)内，储液罐(4)内充有磁流变抛光液（5），传送泵体（2）浸入储液罐(4)的磁流变抛光液（5）中；所述的储液罐(4)置于托盘（7）上，托盘（7）的底面中心通过皮带轮（9）与匀化电机（8）连接，匀化电机（8）还依次与匀化电机驱动器（10）、定时控制器(11)连接；定时控制器(11)和匀化电机驱动器（10）控制匀化电机（8）低速正、反转动，正桨叶（6）和反桨叶（3）相对储液罐（4）运动，组合搅拌、匀化磁流变抛光液（5）中的各组份。
2.根据权利要求1所述的磁流变抛光液在线匀化装置，其特征在于：所述的传送泵体（2）、反桨叶（3）、储液罐（4）、正桨叶（6）、托盘（7）同轴心设置。
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