CN108637883A - 一种电场不断变化的液态金属抛光装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电场不断变化的液态金属抛光装置及方法，包括操作台、第一永磁体、叶片、直线驱动模块、正电极、第二永磁体、负电极、液态金属抛光液、抛光容器、工作平台、固定轴和抛光腔体，抛光容器内部设置有容纳液态金属抛光液的抛光腔体，抛光腔体的两侧分别安装有第一永磁体和第二永磁体，负电极布置在叶片的固定轴上，正电极呈棍状，正电极竖直设置在叶片的正上方；本发明通过抛光金属液中的金属离子对工件进行抛光，可以抛光更加细微的表面，获得的抛光精度更高；采用直线驱动模块驱动正电极往复移动，使正电极和负电极形成的正弦波电场稳定在叶片所在区域内循环变化，从而高效利用磨粒对叶片边缘进行抛光。
Description
技术领域
本发明涉及液态金属抛光技术领域，更具体的说，尤其涉及一种电场不断变化的液态金属抛光装置及方法。
背景技术
液态金属通常是指在常温下呈液态的合金功能材料，如熔点在30℃以下的金属及其合金材料，也包括在40℃～300℃工作温区内呈液态的低熔点合金材料。液态金属抛光液抛光技术指当混有磨料的液态金属抛光液在磁场的作用下与工件抛光表面发生相对运动时，液态金属抛光液丝带上的柔性磨头对抛光表面产生大的切削力，从而对工件抛光表面进行抛光。
对于复杂曲面的加工，例如对叶片进行加工，无法使用传统的抛光来进行，因此，类似磨粒流加工和液态金属加工的方法应运而生，然而，单纯的液态金属抛光或磨粒流加工的效率较低，且加工质量也有着一定的局限性，且对工人自身的技艺依赖性很强，且生产效率低、加工周期长、易使表面产生破坏层和变质层，加工质量不容易得到保证，对加工的表面有很大的影响。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的技术单纯利用磨粒流抛光或单纯利用液态金属进行抛光导致的加工效率低、技艺依赖性强、加工周期长的问题，提出了一种电场不断变化的液态金属抛光装置及方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种电场不断变化的液态金属抛光装置，包括操作台、第一永磁体、叶片、直线驱动模块、正电极、第二永磁体、负电极、液态金属抛光液、抛光容器、工作平台、固定轴和抛光腔体，所述操作台和抛光容器均安装在工作平台上；抛光容器内部设置有容纳液态金属抛光液的抛光腔体，抛光腔体的两侧分别安装有第一永磁体和第二永磁体，且第一永磁体和第二永磁体均竖直平行设置，第一永磁体和第二永磁体相靠近的两个面的磁极相反；叶片通过固定轴固定安装在抛光容器内部并全部浸没在抛光腔体的液态金属抛光液中；所述负电极布置在叶片的固定轴上，正电极呈棍状，正电极竖直设置在叶片的正上方，抛光容器上端设置有圆孔，正电极穿过抛光容器上方的圆孔，正电极的下端浸入到液态金属抛光液中，正电极的上方与直线驱动模块连接，直线驱动模块工作时带动正电极沿圆孔上下运动。
进一步的，所述直线驱动模块为丝杠驱动模块，所述丝杠驱动模块包括电机、滚珠丝杠、滚珠丝杠座、支撑板、丝杠螺母和连接件，所述正电极的上方与连接件固定连接；所述抛光容器的上端还设置有支撑板，电机竖直安装在支撑板上，滚珠丝杠的上端连接电机并受电机驱动，滚珠丝杠的下端通过滚珠丝杠座连接在抛光容器的顶部；所述连接件上还设置有丝杠螺母，丝杠螺母套装在滚珠丝杠上，电机运动时通过带动滚珠丝杠转动，进而带动由丝杠螺母、连接件和正电极组成的整体上下运动。
进一步的，所述负电极呈弧形，且负电极贴在用于固定叶片的固定轴的下端。
进一步的，所述电机通过联轴器连接滚珠丝杠的上端。
进一步的，所述负电极和正电极均与操作台连接，负电极和正电极由操作台来控制通电情况。
进一步的，操作台通过改变流经正电极的电流频率或电压频率的大小来改变由正电极和负电极形成电场的状态。液态金属抛光液中的电场为正电极与负电极电场的叠加，使得液态金属在液态金属抛光液中的叶片边缘位置和液态金属抛光液底部位置进行高频振动。液态金属在底部的高频振动可以携带起落在液态金属抛光液底部的磨粒，在叶片边缘高频振动可以对抛光区域进行高效抛光。
进一步的，正电极和负电极所形成的正弦波电场方向与第一永磁体和第二永磁体形成的磁场方向相互垂直。
进一步的，所述液态金属抛光液为包含有磨粒的液态金属抛光液。
进一步的，所述液态金属抛光液中的液态金属为镓离子、铷离子、铯离子中的一种或几种的化合物。所述液态金属通常是指在常温下呈液态的合金功能材料，如熔点在30℃以下的金属及其合金材料，也包括在40℃～300℃工作温区内呈液态的低熔点合金材料，并混有磨粒。
一种电场不断变化的液态金属抛光方法，包括如下步骤：
步骤一：将叶片通过固定轴固定安装在抛光容器内部，抛光容器的两侧面分别提前装有第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体均竖直设置，且相互平行，第一永磁体和第二永磁体相对的两个面的磁极相反，第一永磁体和第二永磁体在抛光容器内形成稳定的磁场；
步骤二：将负电极固定在叶片的固定轴上，并将混有磨粒的液态金属抛光液倒入抛光容器内，直至浸没整个叶片需要加工的部分；
步骤三：盖上抛光容器的顶盖，抛光容器的顶盖上设置有通孔，将棍状的正电极插入到抛光容器的顶盖上设置的通孔内，正电极下端进入到混有磨粒的液态金属抛光液中，且正电极的上端连接能够驱动正电极上下移动的直线驱动模块；
步骤四：通过操作台控制正电极和负电极通电，使负电极和正电极在抛光容器内形成稳定的正弦波电场；
步骤五：启动直线驱动模块，直线驱动模块驱动正电极在竖直方向上往复运动，正电极和负电极形成的正弦波电场也在液态金属抛光液中做往复运动，正电极和负电极形成的往复运动的正弦波电场与第一永磁体和第二永磁体形成的磁场相结合，使得液态金属离子在液态金属抛光液中的叶片所在的区域进行高频振动；液态金属在高频振动时携带混合在液态金属抛光液内部的磨粒一起运动，进而使磨粒对叶片需要抛光的区域进行高效抛光。
本发明的有益效果在于：
1本发明通过抛光金属液中的金属离子对工件进行抛光，金属抛光液可以抛光更加细微的表面，获得的抛光精度更高。
2本发明通过混有磨粒的液态金属抛光液对叶片进行抛光，液态金属离子在电场和磁场的作用下进行运动，进而带动液态金属抛光液中的磨粒的运动，通过磨粒对叶片表面进行加工，提高了加工效率。
3本发明采用丝杠驱动模块驱动正电极上下往复移动，使正电极和负电极形成的正弦波电场稳定在叶片所在区域内循环变化，使得液态金属在叶片所在抛光区域的金属离子高频振动，进而带动叶片所在抛光区域的磨粒的高频振动，从而高效利用磨粒对叶片边缘进行抛光。
4本发明无需特定的机械对工件进行抛光，而是采用电场和磁场对液态金属抛光液的直接控制，控制方式简单，且整体结构简单，容易维护。
5通过正电极和负电极形成电场，两块电磁铁形成磁场，电场和磁场控制相结合，能够实现曲面任意角度的无死角抛光。
附图说明
图1是本发明一种电场不断变化的液态金属抛光装置的轴测图。
图2是本发明一种电场不断变化的液态金属抛光装置的左视图。
图3是本发明一种电场不断变化的液态金属抛光装置的局部剖视结构示意图。
图中，1-操作台、2-正电极、3-连接件、4-滚珠丝杠、5-滚珠丝杠座、6-电机、7-支撑板、8-第一永磁体、9-液态金属抛光液、10-抛光腔体、11-叶片、12-第二永磁体、13-抛光容器、14-负电极、15-工作平台、16-固定轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1、图2和图3所示，一种电场不断变化的液态金属抛光装置，包括操作台1、第一永磁体8、叶片11、直线驱动模块、正电极2、第二永磁体12、负电极14、液态金属抛光液9、抛光容器13、工作平台15、固定轴16和抛光腔体10，所述操作台1和抛光容器13均安装在工作平台15上；抛光容器13内部设置有容纳液态金属抛光液9的抛光腔体10，抛光腔体10的两侧分别安装有第一永磁体8和第二永磁体12，且第一永磁体8和第二永磁体12均竖直平行设置，第一永磁体8和第二永磁体12相靠近的两个面的磁极相反；叶片11通过固定轴16固定安装在抛光容器13内部并全部浸没在抛光腔体10的液态金属抛光液9中；所述负电极14布置在叶片11的固定轴16上，正电极2呈棍状，正电极2竖直设置在叶片11的正上方，抛光容器13上端设置有圆孔，正电极2穿过抛光容器13上方的圆孔，正电极2的下端浸入到液态金属抛光液9中，正电极2的上方与直线驱动模块连接，直线驱动模块工作时带动正电极2沿圆孔上下运动。
所述直线驱动模块为丝杠驱动模块，所述丝杠驱动模块包括电机6、滚珠丝杠4、滚珠丝杠座5、支撑板7、丝杠螺母和连接件3，所述正电极2的上方与连接件3固定连接；所述抛光容器13的上端还设置有支撑板7，电机6竖直安装在支撑板7上，滚珠丝杠4的上端连接电机6并受电机6驱动，滚珠丝杠4的下端通过滚珠丝杠座5连接在抛光容器13的顶部；所述连接件3上还设置有丝杠螺母，丝杠螺母套装在滚珠丝杠4上，电机6运动时通过带动滚珠丝杠4转动，进而带动由丝杠螺母、连接件3和正电极2组成的整体上下运动。
所述负电极14呈弧形，且负电极14贴在用于固定叶片11的固定轴16的下端。
所述电机6通过联轴器连接滚珠丝杠4的上端。
所述负电极14和正电极2均与操作台连接，负电极14和正电极2由操作台1来控制通电情况。
操作台1通过改变流经正电极2的电流频率或电压频率的大小来改变由正电极2和负电极14形成电场的状态。
正电极2和负电极14所形成的正弦波电场方向与第一永磁体8和第二永磁体12形成的磁场方向相互垂直。
所述液态金属抛光液9为包含有磨粒的液态金属抛光液9。所述液态金属抛光液9中的液态金属为镓离子、铷离子、铯离子中的一种或几种的化合物。
由上述装置来实现的一种电场不断变化的液态金属抛光方法，包括如下步骤：
步骤一：将叶片11通过固定轴16固定安装在抛光容器13内部，抛光容器13的两侧面分别提前装有第一永磁体8和第二永磁体12，第一永磁体8和第二永磁体12均竖直设置，且相互平行，第一永磁体8和第二永磁体12相对的两个面的磁极相反，第一永磁体8和第二永磁体12在抛光容器13内形成稳定的磁场；
步骤二：将负电极14固定在叶片11的固定轴16上，并将混有磨粒的液态金属抛光液9倒入抛光容器13内，直至浸没整个叶片11需要加工的部分；
步骤三：盖上抛光容器13的顶盖，抛光容器13的顶盖上设置有通孔，将棍状的正电极2插入到抛光容器13的顶盖上设置的通孔内，正电极2下端进入到混有磨粒的液态金属抛光液9中，且正电极2的上端连接能够驱动正电极2上下移动的直线驱动模块；
步骤四：通过操作台控制正电极2和负电极14通电，使负电极14和正电极2在抛光容器13内形成稳定的正弦波电场；
步骤五：启动直线驱动模块，直线驱动模块驱动正电极2在竖直方向上往复运动，正电极2和负电极14形成的正弦波电场也在液态金属抛光液9中做往复运动，正电极2和负电极14形成的往复运动的正弦波电场与第一永磁体8和第二永磁体12形成的磁场相结合，使得液态金属离子在液态金属抛光液9中的叶片11所在的区域进行高频振动；液态金属在高频振动时携带混合在液态金属抛光液9内部的磨粒一起运动，进而使磨粒对叶片11需要抛光的区域进行高效抛光。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (10)
1.一种电场不断变化的液态金属抛光装置，其特征在于：包括操作台(1)、第一永磁体(8)、叶片(11)、直线驱动模块、正电极(2)、第二永磁体(12)、负电极(14)、液态金属抛光液(9)、抛光容器(13)、工作平台(15)、固定轴(16)和抛光腔体(10)，所述操作台(1)和抛光容器(13)均安装在工作平台(15)上；抛光容器(13)内部设置有容纳液态金属抛光液(9)的抛光腔体(10)，抛光腔体(10)的两侧分别安装有第一永磁体(8)和第二永磁体(12)，且第一永磁体(8)和第二永磁体(12)均竖直平行设置，第一永磁体(8)和第二永磁体(12)相靠近的两个面的磁极相反；叶片(11)通过固定轴(16)固定安装在抛光容器(13)内部并全部浸没在抛光腔体(10)的液态金属抛光液(9)中；所述负电极(14)布置在叶片(11)的固定轴(16)上，正电极(2)呈棍状，正电极(2)竖直设置在叶片(11)的正上方，抛光容器(13)上端设置有圆孔，正电极(2)穿过抛光容器(13)上方的圆孔，正电极(2)的下端浸入到液态金属抛光液(9)中，正电极(2)的上方与直线驱动模块连接，直线驱动模块工作时带动正电极(2)沿圆孔上下运动。
2.根据权利要求1所述的一种电场不断变化的液态金属抛光装置，其特征在于：所述直线驱动模块为丝杠驱动模块，所述丝杠驱动模块包括电机(6)、滚珠丝杠(4)、滚珠丝杠座(5)、支撑板(7)、丝杠螺母和连接件(3)，所述正电极(2)的上方与连接件(3)固定连接；所述抛光容器(13)的上端还设置有支撑板(7)，电机(6)竖直安装在支撑板(7)上，滚珠丝杠(4)的上端连接电机(6)并受电机(6)驱动，滚珠丝杠(4)的下端通过滚珠丝杠座(5)连接在抛光容器(13)的顶部；所述连接件(3)上还设置有丝杠螺母，丝杠螺母套装在滚珠丝杠(4)上，电机(6)运动时通过带动滚珠丝杠(4)转动，进而带动由丝杠螺母、连接件(3)和正电极(2)组成的整体上下运动。
3.根据权利要求1所述的一种电场不断变化的液态金属抛光装置，其特征在于：所述负电极(14)呈弧形，且负电极(14)贴在用于固定叶片(11)的固定轴(16)的下端。
4.根据权利要求1所述的一种电场不断变化的液态金属抛光装置，其特征在于：所述电机(6)通过联轴器连接滚珠丝杠(4)的上端。
5.根据权利要求1所述的一种电场不断变化的液态金属抛光装置，其特征在于：所述负电极(14)和正电极(2)均与操作台连接，负电极(14)和正电极(2)由操作台(1)来控制通电情况。
6.根据权利要求5所述的一种电场不断变化的液态金属抛光装置，其特征在于：操作台(1)通过改变流经正电极(2)的电流频率或电压频率的大小来改变由正电极(2)和负电极(14)形成电场的状态。
7.根据权利要求6所述的一种电场不断变化的液态金属抛光装置，其特征在于：正电极(2)和负电极(14)所形成的正弦波电场方向与第一永磁体(8)和第二永磁体(12)形成的磁场方向相互垂直。
8.根据权利要求1所述的一种电场不断变化的液态金属抛光装置，其特征在于：所述液态金属抛光液(9)为包含有磨粒的液态金属抛光液(9)。
9.根据权利要求8所述的一种电场不断变化的液态金属抛光装置，其特征在于：所述液态金属抛光液(9)中的液态金属为镓离子、铷离子、铯离子中的一种或几种的化合物。
10.一种电场不断变化的液态金属抛光方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将叶片(11)通过固定轴(16)固定安装在抛光容器(13)内部，抛光容器(13)的两侧面分别提前装有第一永磁体(8)和第二永磁体(12)，第一永磁体(8)和第二永磁体(12)均竖直设置，且相互平行，第一永磁体(8)和第二永磁体(12)相对的两个面的磁极相反，第一永磁体(8)和第二永磁体(12)在抛光容器(13)内形成稳定的磁场；
步骤二：将负电极(14)固定在叶片(11)的固定轴(16)上，并将混有磨粒的液态金属抛光液(9)倒入抛光容器(13)内，直至浸没整个叶片(11)需要加工的部分；
步骤三：盖上抛光容器(13)的顶盖，抛光容器(13)的顶盖上设置有通孔，将棍状的正电极(2)插入到抛光容器(13)的顶盖上设置的通孔内，正电极(2)下端进入到混有磨粒的液态金属抛光液(9)中，且正电极(2)的上端连接能够驱动正电极(2)上下移动的直线驱动模块；
步骤四：通过操作台控制正电极(2)和负电极(14)通电，使负电极(14)和正电极(2)在抛光容器(13)内形成稳定的正弦波电场；
步骤五：启动直线驱动模块，直线驱动模块驱动正电极(2)在竖直方向上往复运动，正电极(2)和负电极(14)形成的正弦波电场也在液态金属抛光液(9)中做往复运动，正电极(2)和负电极(14)形成的往复运动的正弦波电场与第一永磁体(8)和第二永磁体(12)形成的磁场相结合，使得液态金属离子在液态金属抛光液(9)中的叶片(11)所在的区域进行高频振动；液态金属在高频振动时携带混合在液态金属抛光液(9)内部的磨粒一起运动，进而使磨粒对叶片(11)需要抛光的区域进行高效抛光。
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