CN107009274B - 一种重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置。所述装置中的安装支架、抛光轮安装支架分别与固定在机床Z轴的Z轴溜板固定连接,用于随机床Z轴整体运动。储液罐、传送管路和喷嘴的安装位置由高到低,实现重力驱动传送抛光液至抛光轮上形成抛光缎带;采用开口尺寸可调的管接头、电磁场强度可调的磁流阀和电磁流量计对传送管路流量调节和闭环稳定性控制;采用压力传感器和微量泵对抛光液水分进行稳定性控制。本发明中的传送管路无扬程变化,解决了因机床Z轴运动高度变化对传送管路流量扰动而影响抛光去除稳定性的问题。本发明能解决抛光液长时间工作因离心泵温升和高速剪切稀化导致其性能衰减的工程问题。

Description

一种重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置
技术领域
本发明属于光学元件抛光加工领域,具体涉及一种重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置。在磁流变抛光工艺装备中,能够实现磁流变抛光液的稳定性传送和循环使用。
背景技术
磁流变抛光技术是将电磁学、流体动力学、分析化学等多学科相结合而提出的一种超精密加工方法,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,实现对光学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。
磁流变抛光液循环装置是实现磁流变抛光技术的重要载体,是构成磁流变抛光工艺装备的核心单元。美国QED公司商品化的磁流变抛光液循环装置主要采用离心泵或蠕动泵传送方式,国内研制的磁流变抛光液循环装置,如国防科技大学公开的名称为“多参数高稳定性抛光液循环控制系统及工作方法” 的中国专利(公布号CN105290974A)、名称为“可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置” 的中国专利(公开号CN 101249637A)、中国工程物理研究院公开的名称为“双柔性磨头磁流变抛光装置” 的中国专利(专利授权号ZL201210144977.1),均采用离心泵传送方式。在磁流变抛光液循环装置中,采用离心泵带动其叶轮高速转动而传送抛光液的方式,存在抛光液温度升高、高速搅拌剪切稀化等现象,影响抛光液长期工作状态下的性能稳定,进而影响抛光去除精度和效率。采用蠕动泵传送抛光液的方式,容易产生流量脉动,导致抛光缎带去除特性的不稳定,进而影响抛光质量。
发明内容
为了解决磁流变抛光过程中抛光液的长时间稳定性传送和循环可靠工作的问题,提高抛光质量和效率,本发明提供一种重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置,能够实现磁流变抛光液的稳定性传送和循环使用,提高磁流变抛光液循环装置的可靠性和可维护性。
本发明通过如下技术方案来实现:
本发明的一种重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置,其特点是,所述的循环装置包括抛光轮、喷嘴、回收器、抛光轮安装支架、喷嘴微调器、压力传感器、回收泵、控制器、磁流阀、电磁流量计、电磁阀、管接头、循环系统安装支架、微量泵、补液罐、搅拌叶轮、储液罐、搅拌驱动电机、回收管路、盖板、储液罐固定座、传送管路、Z轴溜板和控制器,其中,盖板上设置有凹凸止口,其连接关系是,所述的Z轴溜板(24)固定在机床的Z轴上,循环系统安装支架、抛光轮安装支架分别与Z轴溜板固定连接,用于随机床的Z轴整体运动。所述的储液罐通过固定座与循环系统安装支架固定连接,补液罐、微量泵设置于储液罐的一侧,并分别与循环系统安装支架固定连接。所述的储液罐内充有抛光液。所述的盖板通过凹凸止口固定安装于储液罐上端口,用于防止杂物进入储液罐及抛光液的水分散失。搅拌驱动电机倒置固定于盖板中心,并与储液罐内的搅拌叶轮连接,用于旋转驱动搅拌叶轮以搅拌储液罐中的抛光液。在盖板上设置有回收管路的进液口,在储液罐的锥形底部固定安装有管接头。所述的抛光轮安装支架的上方分别设置有回收泵、喷嘴微调器,在抛光轮安装支架的下方设置有抛光轮、回收器,喷嘴微调器、抛光轮分别与抛光轮安装支架固定连接,抛光轮依靠磁场作用将喷嘴喷出的抛光液形成抛光缎带并循环更新,然后将抛光液传送至回收器。所述的传送管路由高到低依次连接管接头、电磁阀、电磁流量计、磁流阀、压力传感器、喷嘴,用于将储液罐中的抛光液传送至抛光轮上并形成抛光缎带。所述的回收管路由低到高依次连接回收器、回收泵、回收管路的进液口,用于将抛光液回收至储液罐以循环更新抛光液。控制器用于对抛光轮、回收器、电磁阀、磁流阀、电磁流量计、微量泵的测控。控制器控制微量泵补液频率,将补液罐中的液体泵入储液罐、调控抛光液的水分保持稳定。电磁流量计实时测量传送管路的流量值,磁流阀控制传送管路中抛光液的粘滞阻尼以精确调节流量。
所述的喷嘴微调器中的旋转连接杆与喷嘴固定连接,喷嘴微调器调整喷嘴的摆角以实现抛光缎带厚度的调节。
所述的储液罐、搅拌叶轮和管接头为同轴设置,通过旋转搅拌叶轮实现储液罐中抛光液的搅拌均匀化。
所述的喷嘴与储液罐之间设置的高度差值设置为0.6米~2.0米。
所述的管接头采用开口尺寸可调的管接头,用于粗调传送管路的流量。
本发明中,通过储液罐、传送管路和喷嘴的安装位置高低实现抛光液的重力驱动传送。通过开口尺寸可调的管接头、电磁强度可调的磁流阀和电磁流量计实现传送管路流量的闭环稳定性控制。通过压力传感器、补液泵实现抛光液水分的稳定性控制。通过电磁阀实现传送抛光液管路的通断控制。
本发明的有益效果是,本发明的装置整体随机床的Z轴运动,传送管路无扬程变化,解决了因Z轴高度变化对传送管路流量的扰动而影响抛光缎带的去除稳定性问题。本发明通过储液罐与喷嘴间因高度差而产生的重力驱动并传送磁流变抛光液,供给抛光轮形成抛光缎带以进行抛光工艺,替代了传统离心泵高速转动叶轮传送方式,解决抛光液长时间工作因离心泵温升和高速剪切稀化导致其性能衰减的工程问题,并通过可调开口尺寸的管接头和磁流阀组合稳定控制流量、以低速搅拌实现储液罐中抛光液组分的均匀化搅拌,实现抛光液的长时间稳定、可靠工作,简化结构并提高磁流变抛光液循环装置的可靠性和可维护性。
附图说明
图1为本发明的一种重力驱动传送磁流变抛光液循环装置的结构示意图;
图中, 1.工件 2. 抛光轮 3. 喷嘴 4. 回收器 5. 抛光轮安装支架 6. 喷嘴微调器 7. 压力传感器 8. 回收泵 10. 磁流阀 11. 电磁流量计 12. 电磁阀13.管接头 14. 循环系统安装支架 15. 微量泵 16. 补液罐 17. 搅拌叶轮 18. 储液罐 19. 搅拌驱动电机 20. 回收管路 21.盖板 22. 储液罐固定座 23. 传送管路24. Z轴溜板。
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为本发明的一种重力驱动传送磁流变抛光液循环装置的结构示意图。在图1中,本发明的重力驱动传送磁流变抛光液循环装置,包括抛光轮2、喷嘴3、回收器4、抛光轮安装支架5、喷嘴微调器6、压力传感器7、回收泵8、磁流阀10、电磁流量计11、电磁阀12、管接头13、 循环系统安装支架14、微量泵15、补液罐16、搅拌叶轮17、储液罐18、搅拌驱动电机19、回收管路20、盖板21、固定座22、传送管路23、Z轴溜板24、控制器,其中,盖板21上设置有凹凸止口,其连接关系是,所述的Z轴溜板(24)固定在机床的Z轴上,循环系统安装支架14、抛光轮安装支架5分别与Z轴溜板24固定连接,用于随机床的Z轴整体运动。所述的储液罐18通过固定座22与循环系统安装支架14固定连接,补液罐16、微量泵15设置于储液罐18的一侧,并分别与循环系统安装支架14固定连接,控制器控制微量泵15的补液频率,将补液罐16中的液体泵入储液罐18以调节抛光液的水分保持稳定。所述的储液罐18内充有抛光液。所述的盖板21通过凹凸止口固定安装于储液罐18上端口,用于防止杂物进入储液罐18及抛光液的水分散失。搅拌驱动电机19倒置固定于盖板21中心,并与储液罐18内的搅拌叶轮17连接,用于旋转驱动搅拌叶轮17以搅拌储液罐18中的抛光液。在盖板21上设置有回收管路20的进液口,在储液罐18的锥形底部固定安装有管接头13。所述的抛光轮安装支架5的上方分别设置有回收泵8、喷嘴微调器6,在抛光轮安装支架5的下方设置有抛光轮2、回收器4,喷嘴微调器6、抛光轮2分别与抛光轮安装支架5固定连接。所述的传送管路23由高到低依次连接管接头13、电磁阀12、电磁流量计11、磁流阀10、压力传感器7、喷嘴3,用于将储液罐18中的抛光液传送至抛光轮2上并形成抛光缎带。其中,电磁流量计11对传送管路23的流量值进行实时测量并将测量值反馈给控制器,控制器控制磁流阀10以控制传送管路23中抛光液的粘滞阻尼,从而精确调节传送管路23中抛光液的流量,抛光轮2依靠磁场作用将喷嘴3喷出的抛光液形成抛光缎带并循环更新,然后将抛光液传送至回收器4。所述的回收管路20由低到高依次连接回收器4、回收泵8、回收管路20的进液口,用于将抛光液回收至储液罐18以循环更新抛光液。循环装置的控制器对测控抛光轮2、回收器4、电磁阀12、磁流阀10、电磁流量计11、微量泵15进行测控。
所述的喷嘴微调器6中的旋转连接杆与喷嘴3固定连接,喷嘴微调器调整喷嘴的摆角以实现抛光缎带厚度的调节。
所述的储液罐18、搅拌叶轮17和管接头13为同轴设置,通过旋转搅拌叶轮17实现储液罐18中抛光液的搅拌均匀化。
所述管接头13采用开口尺寸可调的管接头,用于粗调传送管路23的流量。
本实施例中,所述的喷嘴3与储液罐18之间的高度差值设置为0.6米。
本发明的重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置的工作过程如下:将待抛光的工件1置于抛光轮2的下方,搅拌驱动电机19低速转动,带动搅拌叶轮17搅拌均匀化储液罐18中的抛光液。延时10分钟待储液罐18中的抛光液搅拌均匀后,抛光轮2和回收泵8以设定转速值工作,延时3~5秒后,控制器检测到抛光轮2和回收泵8工作正常的情况下,控制磁流阀10以其上限工作电流阈值工作、并打开电磁阀12。控制器9根据电磁流量计11的测量值与流量设定值的差值,控制磁流阀10的工作电流以调节传送管路23中抛光液的流量值由0逐步达到其设定值,控制器根据压力传感器7的测量值与压力设定值的差值,控制微量泵15的补液频率,将水从补液罐16泵入储液罐18中,实现抛光液水分的稳定性控制。传送管路23中的抛光液由高到低流经储液罐18、管接头13、电磁阀12、电磁流量计11、磁流阀10、压力传感器7、喷嘴3,并经抛光轮2形成抛光缎带作用于工件1上实现抛光。然后经回收器4、回收泵8、回收管路20,由低到高回收至储液罐18,循环更新抛光液,从而实现磁流变抛光液的稳定性传送和循环使用。
结束磁流变抛光工艺时,控制器先关闭电磁阀12和磁流阀10,延时1分钟待传送管路23中的抛光液、回收器4和回收管路20中的抛光液全部回收干净,抛光轮2和回收泵8再停止工作,搅拌驱动电机19仍继续低速转动、带动搅拌叶轮17,对储液罐18中的抛光液进行搅拌均匀化,等待进行下一次抛光工艺。
实施例2
本实施例与实施例1的结构相同,不同之处是所述的喷嘴3与储液罐18之间的高度差值设置为2.0米。

Claims (3)

1. 一种重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置,其特征在于:所述的循环装置包括抛光轮(2)、喷嘴(3)、回收器(4)、抛光轮安装支架(5)、喷嘴微调器(6)、压力传感器(7)、回收泵(8)、磁流阀(10)、电磁流量计(11)、电磁阀(12)、管接头(13)、 循环系统安装支架(14)、微量泵(15)、补液罐(16)、搅拌叶轮(17)、储液罐(18)、搅拌驱动电机(19)、回收管路(20)、盖板(21)、固定座(22)、传送管路(23)、Z轴溜板(24)、控制器,其中,盖板(21)上设置有凹凸止口,其连接关系是,所述的Z轴溜板(24)固定在机床的Z轴上,循环系统安装支架(14)、抛光轮安装支架(5)分别与Z轴溜板(24)固定连接,用于随机床的Z轴整体运动;所述的储液罐(18)通过固定座(22)与循环系统安装支架(14)固定连接,补液罐(16)、微量泵(15)设置于储液罐(18)的一侧,并分别与循环系统安装支架(14)固定连接;所述的储液罐(18)内充有抛光液;所述的盖板(21)通过凹凸止口固定安装于储液罐(18)上端口,用于防止杂物进入储液罐(18)及抛光液的水分散失;搅拌驱动电机(19)倒置固定于盖板(21)中心,并与储液罐(18)内的搅拌叶轮(17)连接,用于旋转驱动搅拌叶轮(17)以搅拌储液罐(18)中的抛光液;在盖板(21)上设置有回收管路(20)的进液口,在储液罐(18)的锥形底部固定安装有管接头(13);所述的抛光轮安装支架(5)的上方分别设置有回收泵(8)、喷嘴微调器(6),在抛光轮安装支架(5)的下方设置有抛光轮(2)、回收器(4),喷嘴微调器(6)、抛光轮(2)分别与抛光轮安装支架(5)固定连接;所述的传送管路(23)由高到低依次连接管接头(13)、电磁阀(12)、电磁流量计(11)、磁流阀(10)、压力传感器(7)、喷嘴(3),用于将储液罐(18)中的抛光液传送至抛光轮(2)上并形成抛光缎带;所述的回收管路(20)由低到高依次连接回收器(4)、回收泵(8)、回收管路(20)的进液口,用于将抛光液回收至储液罐(18)以循环更新抛光液;控制器用于对抛光轮(2)、回收器(4)、电磁阀(12)、磁流阀(10)、电磁流量计(11)、微量泵(15)的测控;所述的喷嘴微调器(6)中的旋转连接杆与喷嘴(3)固定连接;所述的储液罐(18)、搅拌叶轮(17)和管接头(13)为同轴设置。
2.根据权利要求1所述的重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置,其特征在于:所述的喷嘴(3)与储液罐(18)之间的高度差值设置为0.6米~2.0米。
3.根据权利要求1所述的重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置,其特征在于:所述管接头(13)采用开口尺寸可调的管接头。
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