CN110202420A - 一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于流体辅助微纳抛光技术领域，并具体公开了一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置及方法，其包括上液压单元、下液压单元、抛光腔和励磁线圈，上液压单元和下液压单元分设于抛光腔两端，并与抛光腔导通形成用于容纳磁流变抛光液的容纳腔，磁流变抛光液在上液压单元和下液压单元的共同作用下达到预设压力并做上下往复运动；抛光腔的内部用于放置待抛光工件，其外部套装有励磁线圈，通过对励磁线圈通电以在抛光腔内形成绕抛光腔轴线旋转的磁场，磁流变抛光液在旋转磁场的作用下运动以实现待抛光工件的抛光。本发明具有结构简单、抛光过程可控性强、效率高、抛光均匀，没有表面损伤等优点。

Description

一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置及方法

技术领域

本发明属于流体辅助微纳抛光技术领域，更具体地，涉及一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置及方法。

背景技术

磁流变抛光利用磁流变抛光液在磁场中的流变性进行抛光，当磁流变抛光液处于梯度磁场时，其黏滞性明显增强，成为具有黏塑性的宾汉流体，并且形成软固体突起，突起相当于小柔性磨头，而一旦离开磁场，又立刻变成流动的液体。当柔性磨头和被加工的工件表面接触并有相对运动时，就会在工件表面与之接触的区域产生剪切力，从而去除工件表面材料，对工件进行抛光。磁流变抛光中实际抛光的小磨头的形状、硬度完全由磁场控制，而且由于磁流变液的流动，小磨头不断被更新，所以不存在磨损或是变形的问题，可保证在整个抛光过程中工作特性函数的一致性，从而可以准确控制材料的去除。磁流变抛光是一种柔性抛光，抛光后的工件不存在下表面破坏层。

传统的磁流变抛光都是利用励磁装置形成抛光头进行抛光，励磁装置可以分为永磁式和电磁式，永磁式磁流变抛光装置采用永磁铁励磁，结构更为简单紧凑，能够抛光表面复杂的光学器件；电磁式磁流变抛光装置相对于永磁式更具有灵活性，可以通过控制电流的强弱来控制发生流变的磁流变抛光带的硬度，将磁流变抛光带的硬度降低一些可以消除残留在工件表面的中高频误差，而在低频误差为主的区域可以适当增加电流强度使抛光带硬度增加，而且可以通过控制电场的有无实现抛光液的组合和更新。传统磁流变抛光由于抛光头较大，通常只能对工件外表面进行抛光，对于一些内孔内腔型工件的内壁，抛光头较大，无法深入内壁进行抛光。

当然也出现了一些可加工内壁的磁流变抛光装置，例如CN108788937A公开了一种旋转磁极的磁流变抛光装置，其用于抛光管状工件的内壁，其通过机械运动来形成运动的磁场，利用皮带传动将电机的转动传递到主轴，主轴上固定有磁极加持装置，主轴转动从而使一定分布方式的磁极旋转，磁极旋转形成旋转的磁场，磁流变液处于待抛光管状工件内，进液口和出液口设置在工件夹持装置的两端，工作时，磁流变液在旋转磁场的驱动下作旋转运动，并且产生流变效应，用于抛光管状工件的内壁。该装置运动为复合运动，一方面是磁极的旋转运动；另一方面，在管状工件的轴线方向，通过滚珠丝杠带动工件，工件在轴线方向上能够做往复的直线运动，以增强抛光效率和抛光均匀性。该专利所提出的装置在能源转换上，电能转化为机械能再转化成旋转的磁场，过程繁琐，易造成能量损耗，装置结构复杂，空间上不够紧凑，加工范围窄，仅限于管状工件。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置及方法，其利用电激励形成旋转磁场，以使得磁流变抛光液作为抛光头对工件进行抛光，克服了传统磁流变抛光中抛光头不能加工内孔内腔的缺点，相比于传统电磁式励磁装置更为紧凑灵活，并且在能量转换效率和抛光效率方面，有了很大的提升，具有结构简单、抛光过程可控性强、效率高、抛光均匀，没有表面损伤等特点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置，该装置包括上液压单元、下液压单元、抛光腔和励磁线圈，其中：

所述上液压单元和下液压单元分设于所述抛光腔的两端，并且均与抛光腔导通，以形成用于容纳磁流变抛光液的容纳腔，该磁流变抛光液在所述上液压单元和下液压单元的共同作用下达到预设压力并做上下往复运动；

所述抛光腔的内部用于放置待抛光工件，且其外部套装有所述励磁线圈，通过对该励磁线圈通电以在抛光腔内形成绕抛光腔轴线旋转的磁场，所述磁流变抛光液在旋转磁场的作用下运动以对待抛光工件执行抛光动作。

作为进一步优选的，优选的，所述励磁线圈在通电后的各个时刻依次形成相同组数的N-S磁极组，且下一时刻的各磁极始终位于上一时刻对应各磁极的同侧，以此形成绕抛光腔轴线旋转的磁场。

作为进一步优选的，所述N-S磁极组至少为一组，同一组中的N磁极至少为一个，同一组中的S磁极至少为一个。

作为进一步优选的，优选的，通过给励磁线圈的各极通入具有恒定相位差的电流从而形成绕抛光腔轴线旋转的磁场。

作为进一步优选的，所述磁场的旋转方向恒定或呈振荡往复运动。

作为进一步优选的，所述上液压单元包括与所述抛光腔上端相连的上缸筒、与上缸筒相连的上端盖、安装在上端盖上的上液压缸以及与上液压缸的液压杆相连且位于上缸筒内部的上活塞；所述下液压单元包括与所述抛光腔下端相连的下缸筒、与下缸筒相连的下端盖、安装在下端盖上的下液压缸以及与下液压缸的液压杆相连且位于下缸筒内部的下活塞；所述上液压缸和下液压缸均能独立运动，并且两者能同步运动。

作为进一步优选的，所述抛光腔的内径小于所述上缸筒和下缸筒的内径。

作为进一步优选的，所述抛光腔内设置有用于夹持待抛光工件的夹具，该夹具内开设有导流槽。

作为进一步优选的，所述励磁线圈包括环状结构的铁芯，该环状结构铁芯的内部形成有多个沿圆周均匀分布的极，每个所述极上均绕制有通电导线。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光方法，其采用所述的装置实现，并具体包括如下步骤：

S1上液压单元和下液压单元分别动作使磁流变抛光液达到预设压力，然后保持上液压单元和下液压单元相对位置不变；

S2励磁线圈通电以在抛光腔内形成绕抛光腔轴线旋转的磁场，所述磁流变抛光液在旋转磁场的作用下运动以对待抛光工件实现抛光动作。

作为进一步优选的，步骤S2中，励磁线圈通电后使上液压单元和下液压单元同步动作，以使得磁流变抛光液做上下往复运动。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明通过对励磁线圈通电以在抛光腔内形成绕抛光腔轴线旋转的磁(即利用电激励形成旋转的磁场)从而实现工件的抛光，其原理和结构比机械式旋转磁极更为简单紧凑，减少了中间过程，能量转换效率更高，可适用于任何具有内孔、内腔、盲孔的工件的去毛刺和抛光。

2.本发明通过利用两液压缸给磁流变抛光液施加压力，可以使产生流变效应的抛光液更加紧密地贴在工件内孔内腔的内壁表面，从而能增加磁流变抛光液与内壁的摩擦切削力，提高抛光的效率。

3.本发明利用上液压单元和下液压单元的同步运动，可实现磁流变抛光液的上下往复运动，往复与旋转的复合运动可使工件的整个孔内壁都能进行表面处理，抛光能够完全覆盖所有待加工区域，没有死角，抛光均匀性更好。

4.本发明中磁流变抛光液的旋转速度以及磁场强度可通过电流的频率和强度来控制，相比于机械式的旋转，本发明能够在加工的过程中实现抛光参数的实时调节，从而使得抛光过程灵活可控。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置的结构示意图；

图2为图1中励磁线圈的铁芯结构的俯视图；

图3为铁芯的其中一种结构示意图；

图4为实施例1中a＝12、b＝2时铁芯在第一瞬间磁极的磁性分布示意图；

图5为实施例1中a＝12、b＝2时铁芯在第二瞬间磁极的磁性分布示意图；

图6为实施例1中a＝12、b＝2时铁芯在第三瞬间磁极的磁性分布示意图；

图7为实施例1中a＝12、b＝4时铁芯在第一瞬间磁极的磁性分布示意图；

图8为实施例1中a＝12、b＝4时铁芯在第二瞬间磁极的磁性分布示意图；

图9为实施例1中a＝12、b＝4时铁芯在第三瞬间磁极的磁性分布示意图；

图10为实施例1中a＝12、b＝4时激励电信号的波形示意图；

图11为实施例2中a＝12、b＝4时铁芯在某一瞬间磁极的磁性分布示意图；

图12为实施例2中a＝12、b＝4时铁芯在下一瞬间磁极的磁性分布示意图；

图13为实施例2中a＝12、b＝8时铁芯在某一瞬间磁极的磁性分布示意图；

图14为实施例2中a＝12、b＝8时铁芯在下一瞬间磁极的磁性分布示意图；

图15为实施例2中a＝12、b＝8时激励电信号的波形示意图；

图16为实施例3中a＝12、b＝6时铁芯在某一瞬间磁极的磁性分布示意图；

图17为实施例3中a＝12、b＝6时铁芯在下一瞬间磁极的磁性分布示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-励磁线圈，2-下缸筒，3-供电单元，4-下端盖，5-下液压缸，6-下活塞，7-液压控制单元，8-抛光腔，9-待抛光工件，10-磁流变抛光液，11-上缸筒，12-上液压缸，13-上端盖，14-上活塞。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置，该装置包括上液压单元、下液压单元、抛光腔8和励磁线圈1，其中，上液压单元和下液压单元分设于抛光腔8的两端，并且均与抛光腔8导通，以形成用于容纳磁流变抛光液10的容纳腔；抛光腔8的内部用于放置待抛光工件9，且其外部套装有励磁线圈1，该励磁线圈1通电后可在抛光腔8内形成绕抛光腔8轴线旋转(逆时针或顺时针旋转)的磁场，以带动磁流变抛光液10绕抛光腔轴线旋转，通过该磁流变抛光液的旋转对待抛光工件9实现抛光。具体的，励磁线圈1连接有供电单元3，通过该供电单元3为励磁线圈1提供所需的电流或电压。

如图1所示，上液压单元包括与抛光腔8上端相连的上缸筒11、与上缸筒11相连的上端盖13、安装在上端盖13上的上液压缸12以及与上液压缸12的液压杆相连且位于上缸筒11内部的上活塞14。具体的，上缸筒11与抛光腔8上端螺纹密封连接，上缸筒从抛光腔上拆卸后待抛光工件可从抛光腔的上端放入。下液压单元与上液压单元的结构相同，包括与抛光腔8下端相连的下缸筒2、与下缸筒2相连的下端盖4、安装在下端盖4上的下液压缸5以及与下液压缸5的液压杆相连且位于下缸筒2内部的下活塞6。具体的，下缸筒2与抛光腔8下端螺纹密封连接。

进一步的，上液压缸12和下液压缸5两者能同步运动，且均能独立运动，通过各自的独立运动，利用各自的活塞压缩容纳腔内的磁流变抛光液10，以使其达到所需的压力，通过两者的同步运动可保证容纳腔内磁流变抛光液的压力的恒定。更具体而言，上液压缸12和下液压缸5均由液压控制单元7实现运动控制，加工前液压控制单元7先单独对上液压缸12和下液压缸5给油，使其液缸杆伸长，缩小两活塞距离，达到预定压力后，停止缩小活塞间距，并保持间距恒定，使腔内磁流变抛光液压力保持恒定，开始加工后，上下液压缸做同步运动，即活塞间距恒定不变，形成上下往复运动，运动速度和腔内磁流变抛光液压力均可由液压控制单元控制。

更为具体的，上缸筒11、抛光腔8和下缸筒2构成了本发明抛光装置的抛光主体，其中上缸筒11和下缸筒2的内径一致，抛光腔8的内径小于上缸筒11和下缸筒2的内径，即抛光主体中间部分窄于上、下部分，上、下部分均为活塞的运动空间，这样可以使得运动时中间部分的流体流速更快，增加抛光加工的去除效率，并且腔体与活塞配合能够密封且不漏液。

为了便于加工不同外部形状的工件，抛光腔8内还设置有用于夹持待抛光工件9的夹具，夹具的外径适配抛光腔8的内径，并且该夹具内开设有导流槽，由于工件的内孔内腔有通孔和盲孔之分，当工件为盲孔、盲腔时，磁流变抛光液将不能从工件的内孔内腔通过，开设导流槽后，上下活塞运动带动磁流变抛光液运动时，液体可从导流槽通过，以此来保证正常的施压和抛光加工。

在一个优选实施例中，励磁线圈1在通电后的各个时刻依次形成相同组数的N-S磁极组，且下一时刻的N极和S极始终位于上一时刻对应N极和S极的同侧，以此形成绕抛光腔8轴线旋转的磁场。具体的，N-S磁极组至少为一组，为两组及以上时，形成N-S-…-N-S分布，且N、S、…、N、S沿圆周均匀分布，具体分布在铁芯对应的各极上。进一步的，同一组中的N磁极至少为一个，为两个及以上时各N磁极彼此相邻，同一组中的S磁极至少为一个，为两个及以上时各S磁极彼此相邻。即本发明中所述N-S磁极组中的N磁极不一定是一个单独的N磁极，也可能是由多个相邻N磁极构成的整体(即N极区域)，N-S磁极组中的S磁极不一定是一个单独的S磁极，也可能是由多个相邻S磁极构成的整体(即S极区域)，具体如图7和图13所示，形成N极区域-S极区域-…-N极区域-S极区域分布，N极区域、S极区域、…、N极区域、S极区域沿圆周均匀分布。

如图2所示，励磁线圈1由铁芯1-1和通电导线组成，该铁芯1-1为环状结构，其内部形成有若干个向内突出的并沿圆周均匀分布的极1-2，铁芯材料选用软铁，在每个极上绕制通电导线，通电导线通电时以形成相对应的磁极。

本发明还提供了一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光方法，其具体包括如下步骤：

S1上液压单元和下液压单元分别动作使磁流变抛光液10达到预设压力(一般小于5Mpa)，然后保持上液压单元和下液压单元相对位置不变，具体的液压控制单元7先单独对上液压缸12和下液压缸5给油，使其液缸杆伸长，缩小两活塞距离，达到预定压力后，停止缩小活塞间距，并保持间距恒定，使腔内磁流变抛光液压力保持恒定；

S2励磁线圈1通电以在抛光腔8内形成绕抛光腔8轴线旋转的磁场，磁流变抛光液10在旋转磁场的作用下随磁场作同方向的旋转运动(仅方向一致，流体旋转速度和磁场旋转速度不一定一致)以对待抛光工件9实现抛光动作。

优选的，步骤S2中，励磁线圈1通电后使上液压单元和下液压单元同步动作，以使得磁流变抛光液10做上下往复运动。具体的，上下液压缸做同步运动，例如同上或同下，保持活塞间距恒定不变，形成上下往复运动。但往复运动不是必须的，是可优选的，本发明抛光的主体还是在于旋转磁场产生的回转运动，其是与现有磨料流加工的最大区别，当然加上上下往复运动能对抛光进行辅助。现有的磨料流加工，其磨流(为普通磨料，掺有磨粒的一种可流动的混合物)必须构成回路，才能使磨流流动，磨料才能到达加工部位，产生研磨抛光作用，因此磨料流工艺不适用于盲孔和磨料流道无法形成通路的工件和部位的去毛刺加工，而本发明的装置在不构成回路时也可以加工，因为本发明利用主动驱动的方式(即旋转磁场或震荡往复运动的磁场)实现磁流变抛光液的运动。

针对形成旋转磁场时励磁线圈磁极的分布方式，现给出以下三种形式，但本发明的可行方案不限于此，实施例仅供说明和解释：

实施例1：

该实施例中具有一组N-S磁极组，形成N-S分布，由于只有一组N-S磁极组，N-S需均匀分布在环状铁芯的极上，则N磁极和S磁极相对布置，励磁线圈的总极数为a(a＝2k，k≥2且为正整数)，通电时磁化极数为b(b＝2m，且b≤a，其中m≥1且为整数)，现以已a＝12，b＝2的结构举例说明如下：

铁芯结构如图3所示，形成了12个极，均匀分布于铁芯内圈，每一个极上缠绕通电导线，通电时某一瞬间(即某一时刻)磁化的磁极形成如图4所示极性，N₁、S₁极相对分布；下一瞬间(即下一时刻)形成磁极极性N₂、S₂如图5所示，同时N₁、S₁消失；再下一瞬间(即下一时刻)形成磁极极性N₃、S₃如图6所示，同时N₂、S₂消失；依次类推，即励磁线圈1通电后的每一时刻依次形成相同组数的N-S磁极组(本实施例为1组)，只有一组时N极与S极相对分布，且下一时刻的N极始终位于上一时刻N极的右侧，下一时刻的S极始终位于上一时刻S极的右侧，以此形成绕抛光腔轴线顺时针旋转的磁场，当然也可都位于左侧，以形成绕抛光腔轴线逆时针旋转的磁场，其根据需要确定即可，只要保证磁极的变化方向绕圆周旋转即可。

若a＝12，b＝4时：

通电时同时磁化了4个极，两个N极(磁极1和2)形成N极区域，两个S极(磁极7和8)形成S极区域，某一瞬间N₁、S₁如图7所示；下一瞬间磁极极性N₂、S₂如图8所示，两个N₂分别位于上一瞬间对应N₁的右侧，同时两个N₁和两个S₁消失；再下一瞬间磁极极性N₃、S₃如图9所示，两个N₃分别位于上一瞬间对应N₂的右侧，同时两个N₂和两个S₂消失；依次类推，即励磁线圈1通电后的每一时刻依次形成相同组数的N-S磁极组(本实施例为1组，同组中N磁极为两个，S磁极为两个)，只有一组时同组中的N极与S极相对分布，下一时刻的N极始终位于上一时刻对应N极的右侧，以此形成绕抛光腔轴线顺时针旋转的磁场，当然也可都位于左侧，以形成绕抛光腔轴线逆时针旋转的磁场，其根据需要确定即可，只要保证磁极的变化方向绕圆周旋转即可。b＝4时，通电磁化时，磁场影响区域会比b＝2时更大，磁场更强。由于相邻瞬间磁极磁性变换时，始终有一对磁极保持磁化状态，可使得磁场变化的动态过程更为均匀和稳定。

针对a＝12，b＝4的这种结构，给出电信号波形图，如图10所示，图中，相邻电流波形相差T/6的相位，其中T为磁场旋转一周所需时间，即旋转周期：

由于相对分布的磁极极性变化规律一致，故可受同一电信号(为方便，以下以电流描述)激励，即极1、7可受同一电流激励，极2、8可受同一电流激励，极3、9可受同一电流激励，极4、10可受同一电流激励，极5、11可受同一电流激励，极6、12可受同一电流激励，即对于具有12个极的铁芯结构而言，要完成一个循环需要6组不同的电流，其中极1、7采用电流1，极2、8采用电流2，极3、9采用电流3，极4、10采用电流4，极5、11采用电流5，极6、12采用电流6，其中，极1、7采用相反的方向绕制通电导线，如此形成N-S极。同理，极2、8采用相反的方向绕制通电导线，如此形成N-S极，极3、9采用相反的方向绕制通电导线，如此形成N-S极，极4、10采用相反的方向绕制通电导线，如此形成N-S极，极5、11采用相反的方向绕制通电导线，如此形成N-S极，极6、12采用相反的方向绕制通电导线，如此形成N-S极。对于电流的具体波形，其可以根据实际需要进行设计，只需能够使得铁芯的各极能依次变成所需的磁极从而形成所需的磁极分布，进而产生旋转的磁场即可。

实施例2：

该实施例中具有2组N-S磁极组，形成N-S-N-S分布，由于有2组N-S磁极组，N-S-N-S需均匀分布在环状铁芯的极上，则四个磁极N、S、N、S呈90度分布，励磁线圈的总极数为a(a＝4k，k≥2且为正整数)，通电时磁化极数为b(b＝4m，且b≤a，其中m≥1且为整数)，现以a＝12，b＝4的结构举例说明如下：

铁芯结构如图3所示，形成了12个极，均匀分布于铁芯内圈，每一个极缠绕通电导线，通电时某一瞬间磁化的磁极形成如图11所示极性，N₁、S₁、N₁、S₁在圆周上均匀分布，下一瞬间磁极极性为N₂、S₂、N₂、S₂如图12所示，各磁极均位于上一瞬间对应磁极的同侧，同时N₁、S₁、N₁、S₁消失；以此类推，在励磁线圈1通电后的每一时刻依次形成两组N-S磁极组，且下一时刻的N极始终位于上一时刻N极的右侧，S极始终位于上一时刻S极的右侧，以此形成绕抛光腔轴线顺时针旋转的磁场，当然也可都位于左侧，以形成绕抛光腔轴线逆时针旋转的磁场，其根据需要确定即可，只要保证磁极的变化方向绕圆周旋转即可。

若a＝12，b＝8时：

通电时同时磁化了8个极，两个N极形成N极区域，两个S极形成S极区域，在圆周上会形成N-S-N-S四个区域，某一瞬间极性分布两个相邻N₁、再两个相邻S₁、再两个相邻N₁、再两个相邻S₁如图13所示；下一瞬间磁极极性两个相邻N₂、再两个相邻S₂、再两个相邻N₂、再两个相邻S₂如图14所示，同时N₁、S₁、N₁、S₁消失；以此类推，在励磁线圈1通电后的每一时刻依次形成两组N-S磁极组(同组中N磁极为两个，S磁极为两个)，且下一时刻的N极始终位于上一时刻N极的右侧，S极始终位于上一时刻S极的右侧，以此形成绕抛光腔轴线顺时针旋转的磁场，当然也可都位于左侧，以形成绕抛光腔轴线逆时针旋转的磁场，其根据需要确定即可，只要保证磁极的变化方向绕圆周旋转即可。b＝8时，通电磁化时，磁场影响区域会比b＝4时更大，磁场更强，由于相邻瞬间磁极磁性变换时，始终有一对磁极保持磁化状态，使得磁场变化的动态过程更为均匀和稳定。

针对a＝12，b＝8的这种结构，给出电信号波形图，如图15所示，图中相邻电流波形相差T/3的相位，其中T为磁场旋转一周所需时间，即旋转周期：

由于呈90度分布的四个磁极极性变化规律一致，故可受同一电流激励，即极1、4、7、10可受同一电流激励，极2、5、8、11可受同一电流激励，极3、6、9、12可受同一电流激励，即对于具有12个极的铁芯结构而言，要完成一个循环只需要3组电流即可，其中极1、4、7、10采用电流1，极2、5、8、11采用电流2，极3、6、9、12采用电流3，其中，极1、7产生相同的磁极N，故采用相同的绕制方向绕制通电导线，极4、10产生相同的磁极S，因此采用相同绕制方向绕制通电导线但绕向与极1、7相反，如此形成N-S-N-S极。同理，极2、8产生相同的磁极N，故采用相同的绕制方向绕制通电导线，极5、11产生相同的磁极S，因此采用相同绕制方向绕制通电导线但绕向与极2、8相反，如此形成N-S-N-S极。同理，极3、9产生相同的磁极N，故采用相同的绕制方向绕制通电导线，极6、12产生相同的磁极S，因此采用相同绕制方向绕制通电导线但绕向与极3、9相反，如此形成N-S-N-S极。对于电流的具体波形，其可以根据实际需要进行设计，只需能够使得铁芯的各极能依次变成所需的磁极从而形成所需的磁极分布，进而产生旋转的磁场即可。

实施例3

该实施例中具有3组N-S磁极组，形成N-S-N-S-N-S分布，与上述两个实施例方案类似，励磁线圈的总极数为a(a＝6k，k≥2且为正整数)，通电时磁化极数为b(b＝6m，且b≤a，其中m≥1且为整数)，现以a＝12，b＝6的结构举例说明如下：

铁芯结构如图3所示，形成了12个极，均匀分布于铁芯内圈，每一个极缠绕通电导线，通电时某一瞬间磁化的磁极形成如图16所示极性，N₁、S₁、N₁、S₁、N₁、S₁均匀分布在圆周上，下一瞬间磁极极性为N₂、S₂、N₂、S₂、N₂、S₂如图17所示，各磁极均位于上一瞬间对应磁极的同侧，同时N₁、S₁、N₁、S₁、N₁、S₁消失；以此类推，在励磁线圈1通电后的每一时刻依次形成3组N-S磁极组，且下一时刻的N极始终位于上一时刻N极的右侧，S极始终位于上一时刻S极的右侧，以此形成绕抛光腔轴线顺时针旋转的磁场，当然也可都位于左侧，以形成绕抛光腔轴线逆时针旋转的磁场，其根据需要确定即可，只要保证磁极的变化方向绕圆周旋转即可。

根据以上三个实施例，可以通过形成N-S-…-N-S分布的磁场就能达到旋转磁场的效果，上述形成的磁场的旋转方向恒定，即旋转方向为绕抛光腔的轴线逆时针(或顺时针)，当然也可以使磁场的旋转方向不恒定，例如呈振荡往复运动形式，即先形成绕抛光腔轴线顺时针旋转的磁场-再形成绕抛光腔轴线逆时针旋转的磁场-绕抛光腔轴线顺时针旋转的磁场-绕抛光腔轴线逆时针旋转的磁场如此往复，或先形成绕抛光腔轴线逆时针旋转的磁场-再形成绕抛光腔轴线顺时针旋转的磁场-绕抛光腔轴线逆时旋转的磁场-绕抛光腔轴线顺时针旋转的磁场如此往复，如此也可实现工件的有效抛光，具体如何形成上述振荡往复运动的磁场，可通过改变各极的通入电流实现，在此不赘述。此外，也可以通过激励铁芯的每一个极使得各极通入的电流之间具有恒定的相位差(具体数值可根据实际需要进行限定)，从而达到旋转磁场的效果。例如为各极施加正弦电流以达到旋转磁场的效果：各极分别施加的电流，其中，I_m为电流的峰值，t为磁场运动的时间，T为磁场旋转一周的时间，即运动周期，a为铁芯上的极数，i为磁极的编号见图3。

本发明可通过改变周期变化电流波形的频率，来控制磁场的转速，从而改变磁流变抛光液在其中旋转的速度，通过改变电流的峰值，来控制抛光腔内的磁场强度，从而改变磁流变抛光液的流变形态和黏度。与液压系统结合形成旋转和上下往复的复合运动，通过四个参数即电流频率、电流峰值、液体压力、往复运动速度对抛光效果和效率进行调整。

本发明无需设置实体抛光头，利用在旋转磁场下产生流变效应的高压磁流变抛光液作为抛光头，克服了传统磁流变抛光中抛光头不能加工内孔内腔的缺点，相比于传统电磁式励磁装置更为紧凑灵活，并且在能量转换效率和抛光效率方面，有了很大的提升，可适用于任何具有内孔、盲孔工件的去毛刺和抛光，具有结构简单、抛光过程可控性强、效率高、抛光均匀，没有表面损伤等特点。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置，其特征在于，该装置包括上液压单元、下液压单元、抛光腔(8)和励磁线圈(1)，其中：

所述上液压单元和下液压单元分设于所述抛光腔(8)的两端，并且均与抛光腔(8)导通，以形成用于容纳磁流变抛光液(10)的容纳腔，该磁流变抛光液(10)在所述上液压单元和下液压单元的共同作用下达到预设压力并做上下往复运动；

所述抛光腔(8)的内部用于放置待抛光工件(9)，且其外部套装有所述励磁线圈(1)，通过对该励磁线圈(1)通电以在抛光腔(8)内形成绕抛光腔(8)轴线旋转的磁场，所述磁流变抛光液(10)在旋转磁场的作用下运动以对待抛光工件(9)执行抛光动作。

2.如权利要求1所述的基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置，其特征在于，优选的，所述励磁线圈(1)在通电后的各个时刻依次形成相同组数的N-S磁极组，且下一时刻的各磁极始终位于上一时刻对应各磁极的同侧，以此形成绕抛光腔(8)轴线旋转的磁场。

3.如权利要求2所述的基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置，其特征在于，所述N-S磁极组至少为一组，同一组中的N磁极至少为一个，同一组中的S磁极至少为一个。

4.如权利要求1所述的基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置，其特征在于，优选的，通过给励磁线圈(1)的各极通入具有恒定相位差的电流从而形成绕抛光腔(8)轴线旋转的磁场。

5.如权利要求1所述的基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置，其特征在于，所述磁场的旋转方向恒定或呈振荡往复运动。

6.如权利要求1-5任一项所述的基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置，其特征在于，所述上液压单元包括与所述抛光腔(8)上端相连的上缸筒(11)、与上缸筒(11)相连的上端盖(13)、安装在上端盖(13)上的上液压缸(12)以及与上液压缸(12)的液压杆相连且位于上缸筒(11)内部的上活塞(14)；所述下液压单元包括与所述抛光腔(8)下端相连的下缸筒(2)、与下缸筒(2)相连的下端盖(4)、安装在下端盖(4)上的下液压缸(5)以及与下液压缸(5)的液压杆相连且位于下缸筒(2)内部的下活塞(6)；所述上液压缸(12)和下液压缸(5)均能独立运动，并且两者能同步运动。

7.如权利要求6所述的基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置，其特征在于，所述抛光腔(8)的内径小于所述上缸筒(11)和下缸筒(2)的内径；优选的，所述抛光腔(8)内设置有用于夹持待抛光工件(9)的夹具，该夹具内开设有导流槽。

8.如权利要求1-7所述的基于电励旋转磁场的磁流变抛光装置，其特征在于，所述励磁线圈(1)包括环状结构的铁芯，该环状结构铁芯的内部形成有多个沿圆周均匀分布的极，每个所述极上均绕制有通电导线。

9.一种基于电励旋转磁场的磁流变抛光方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的装置实现，并具体包括如下步骤：

S1上液压单元和下液压单元分别动作使磁流变抛光液(10)达到预设压力，然后保持上液压单元和下液压单元相对位置不变；

S2励磁线圈(1)通电以在抛光腔(8)内形成绕抛光腔(8)轴线旋转的磁场，所述磁流变抛光液(10)在旋转磁场的作用下运动以对待抛光工件(9)实现抛光动作。

10.如权利要求9所述的基于电励旋转磁场的磁流变抛光方法，其特征在于，优选的，步骤S2中，励磁线圈(1)通电后使上液压单元和下液压单元同步动作，以使得磁流变抛光液(10)做上下往复运动。