CN110238708A - 一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，包括：储液罐、第一蠕动泵和变径背压管路；所述第一蠕动泵的一端与所述储液罐相连，另一端与所述变径背压管路相连，所述变径背压管路的末端连接喷嘴；所述喷嘴对准抛光轮；其中，所述变径背压管路中设置有脉冲阻尼器，且所述变径背压管路的管径从大逐渐变小，然后再逐渐变大。利用脉冲阻尼器消除大尺度的流量波动，利用变径背压管路进一步消除小尺度磁流变流量脉冲，使得磁流变液流量稳定，即便在低流量工况下也具有很高的控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及光学加工技术领域，更具体的说是涉及一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统。
背景技术
磁流变抛光技术作为一种新型的先进光学制造技术，具有高效率、高精度、高表面质量、亚表面损伤小、表面残余应力小等一系列传统加工方法不可比拟的优点，具有良好的应用前景，可使光学企业的制造水平与生产效率得到突破性提升。磁流变抛光技术广泛用于连续位相板元件加工、低缺陷表面加工、高效面形误差收敛和超光滑表面加工等方面。
磁流变液循环系统是磁流变抛光机床的关键部件，其作用是为磁流变机床抛光轮输送磁流变液，实现元件抛光的持续稳定进行。磁流变液循环系统的关键技术指标是磁流变液循环输送过程中磁流变液流量、粘度的保持稳定，尽可能减小波动。传统磁流变液循环系统采用离心泵+第一蠕动泵的构型，即采用离心泵(在循环系统中根据用途通常命名为传送泵)将磁流变液从储液罐中抽出沿着管路送入磁流变机床抛光轮；然后采用第一蠕动泵(在循环系统中根据用途通常命名为回收泵)将磁流变液从抛光轮上沿着管路吸入储液罐中，完成一次循环。上述磁流变液循环系统构型存在的不足有：1)由于离心泵的液体输出流量与进液口、出液口的高度差很敏感，高度差的微小变化会导致流量较大的波动，而磁流变机床加工中抛光轮在高度方向会不断变化，这就导致离心泵输出的磁流变液流量不断变化；2)离心泵虽然是液体连续输出的，但是实际运行过程中传输的流量仍然存在波动，虽然磁流变机床采用了磁流阀来控制输出的流量，但是仍然无法完全解决上述问题，机床实际运行过程中流量波动仍然维持在10～40ml/min之间。当磁流变机床在大流量工作状态下，上述偏差的相对误差较小，磁流变去除函数仍然可以维持稳定，保证抛光具有较高的收敛精度；但是当采用磁流变机床加工小结构元件如复杂构型的连续位相板元件时，需要尺寸非常小的去除函数，此时需要将循环系统流量控制在低流量状态下(流量＜400ml/min)，此时传统构型的磁流变液循环系统，流量控制精度难以满足要求，致使去除函数形态不规则、去除效率波动大，影响磁流变加工的精度和效率。
因此，如何克服磁流变抛光机床低流量工况下磁流变液循环系统流量控制稳定性不足的问题是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种磁流变液低流量高精度的磁流变抛光机床磁流变液循环系统，实现磁流变液流量的高稳定性控制，从而提高磁流变抛光的精度和效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，包括：储液罐，还包括：第一蠕动泵和变径背压管路；
所述第一蠕动泵的一端与所述储液罐相连，另一端与所述变径背压管路相连，所述变径背压管路的末端连接喷嘴；所述喷嘴对准抛光轮；
其中，所述变径背压管路中设置有脉冲阻尼器，且所述变径背压管路的管径从大逐渐变小，然后再逐渐变大。
优选的，还包括：回收器、第一管径磁流变液管四、第二蠕动泵和第一管径磁流变液管五；
所述抛光轮上安装有所述回收器，所述回收器依次连接所述第一管径磁流变液管四、所述第二蠕动泵、所述第一管径磁流变液管五和所述储液罐。
优选的，所述变径背压管路包括依次相连的第一管径磁流变液管一、第一管径磁流变液管二、第二管径磁流变液管一、第三管径磁流变液管、第二管径磁流变液管二和第一管径磁流变液管三；
其中，第一管径磁流变液管一与所述第一蠕动泵的另一端相连；所述第一管径磁流变液管三通过压力传感器与所述喷嘴连接；
所述第一管径磁流变液管一和所述第一管径磁流变液管二之间安装有所述脉冲阻尼器；
所述第一管径磁流变液管一和第一管径磁流变液管二的管径相等，且依次大于第二管径磁流变液管一和第三管径磁流变液管的管径；所述第三管径磁流变液管的管径依次小于第二管径磁流变液管二和第一管径磁流变液管三的管径。
优选的，所述第二管径磁流变液管二和所述第一管径磁流变液管三之间安装有磁流阀和流量计。
优选的，所述第一管径磁流变液管一、所述第一管径磁流变液管二、所述第一管径磁流变液管三、所述第一管径磁流变液管四和所述第一管径磁流变液管五的管径均相同；
所述第二管径磁流变液管一和所述第二管径磁流变液管二的管径相同；且所述第二管径磁流变液管一的管径等于所述第一管径磁流变液管一的管径以及所述第三管径磁流变液管的管径的平均值。
优选的，所述第一管径磁流变液管一、所述第一管径磁流变液管二、所述第一管径磁流变液管三、所述第一管径磁流变液管四和所述第一管径磁流变液管五的管径均为10～12mm或6～8mm；
所述第三管径磁流变液管的管径为3～4mm。
优选的，所述储液罐上还安装有温度计、电机和脉冲微量泵；
其中，所述脉冲微量泵连接有补水罐；所述补水罐通过脉冲微量泵将去离子水泵送到所述储液罐中；
所述温度计测量所述储液罐中的温度；
所述电机通过带动搅拌叶片旋转对所述储液罐中的磁流变液进行搅拌匀滑。
优选的，所述第二蠕动泵的位置低于所述回收器。
优选的，所述储液罐的底部中心位置设置有磁流变输出口；所述第一蠕动泵将磁流变液从所述磁流变输出口抽出进入所述第一管径磁流变液管一。
优选的，所述第三管径磁流变液管在高度方向上弯曲折回。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，具有如下技术效果：
1、采用了双蠕动泵和脉冲阻尼器的构型，同时结合管路变径背压法，将磁流变液流量波动误差从传统的10～40ml/min减小到1～5ml/min，实现了磁流变液循环系统的高稳定性控制，该循环系统在磁流变液低流量工况下仍然具有良好的流量稳定控制能力。因此，本发明提供的磁流变抛光机床磁流变液循环系统特别适用于低流量工况下的磁流变液高稳定性控制。
2、当加工曲面光学元件时，抛光轮会在高度方向上不断变化。而本发明提供的循环系统对磁流变机床加工中抛光轮在高度方向变化不敏感，磁流变液流量几乎不会发生变化，保证了加工过程中的去除函数的稳定，因此，该循环系统同样适用于曲面光学元件加工。
3、采用了从储液罐底部中心位置抽出磁流变液的方式进行磁流变液的输出。由于储液罐中正下方接近罐底位置有搅拌叶片旋转，不断搅拌匀滑磁流变液，此位置的磁流变液不易团聚、沉淀，从该位置抽取磁流变液不易含有沉淀颗粒，后续管路不容易发生颗粒堵塞，提高了循环系统的稳定性。
4、由于磁流变液主要成分为羰基铁粉，其密度大、粘度高，需要很大的吸力才能完成回收，而回收器为了与抛光轮结构匹配，通常尺寸较小，使得磁流变液极易在回收器处发生堵塞，无法回收的磁流变液从抛光轮飞溅到机床工作台，致使元件加工意外终止。本发明采用了将第二蠕动泵低置的方式增大与回收器的高度差，依靠磁流变液自身重力和利用液体虹吸效应等效增大了回收器处的吸力，使得磁流变液充分回收，提高了循环系统的稳定性。
综上所述，本发明提供的磁流变抛光机床磁流变液循环系统适用于磁流变机床磁流变液流量的高精度控制，尤其是低流量工况下也具有很高的控制精度，可以将磁流变液流量波动误差从传统的10～40ml/min减小到1～5ml/min，实现了磁流变液循环系统的高稳定性控制。且该装置实现简便、稳定可靠、精度高，是一种值得广泛推广的装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的磁流变抛光机床磁流变液循环系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1，本发明实施例公开了一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，包括：储液罐3，还包括：第一蠕动泵7和变径背压管路；
第一蠕动泵7的一端与储液罐3相连，另一端与变径背压管路相连，变径背压管路的末端连接喷嘴18；喷嘴18对准抛光轮19；
其中，变径背压管路中设置有脉冲阻尼器9，且变径背压管路的管径从大逐渐变小，然后再逐渐变大。而且，脉冲阻尼器9安装在靠近第一蠕动泵的大管径的管路上，用于消除大尺度的流量波动。
变径背压管路包括依次相连的第一管径磁流变液管一8、第一管径磁流变液管二10、第二管径磁流变液管一11、第三管径磁流变液管12、第二管径磁流变液管二13和第一管径磁流变液管三16；其中，第一管径磁流变液管一8与第一蠕动泵7的另一端相连；第一管径磁流变液管三16通过压力传感器17与喷嘴18连接；第一管径磁流变液管一8和第一管径磁流变液管二10之间安装有脉冲阻尼器9；
而且，所述第一管径磁流变液管一8和第一管径磁流变液管二10的管径相等，且依次大于第二管径磁流变液管一11和第三管径磁流变液管12；第三管径磁流变液管12的管径依次小于第二管径磁流变液管二13和第一管径磁流变液管三16的管径。通过三种不同管径实现变径背压管路的管径从大逐渐变小，然后再逐渐变大。
本发明提供的技术方案，利用脉冲阻尼器消除大尺度的流量波动，磁流变液顺着第一管径磁流变液管二10进入第二管径磁流变液管一11，接着进入第三管径磁流变液管12，第三管径磁流变液管12在高度方向弯曲折回，由于该管路口径小，根据伯努力定律，口径变小，流体的压力必然增大，磁流变液在第三管径磁流变液管12中压力陡增，具有“背压”作用，进一步消除小尺度磁流变流量脉冲，使得磁流变液流量稳定，即便在低流量工况下也具有很高的控制精度，可以将磁流变液流量波动误差从传统的10～40ml/min减小到1～5ml/min。
参见附图1，为了进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上进一步还包括：回收器22、第一管径磁流变液管四23、第二蠕动泵24和第一管径磁流变液管五25；
抛光轮19上安装有回收器22，回收器22依次连接第一管径磁流变液管四23、第二蠕动泵24、第一管径磁流变液管五25和储液罐3。
为了进一步优化上述技术方案，第一管径磁流变液管三16通过压力传感器17与喷嘴18连接。
为了进一步优化上述技术方案，第二管径磁流变液管二13和第一管径磁流变液管三16之间安装有磁流阀14和流量计15。
为了进一步优化上述技术方案，第一管径磁流变液管一8、第一管径磁流变液管二10、第一管径磁流变液管三16、第一管径磁流变液管四23和第一管径磁流变液管五25的管径均相同；
第二管径磁流变液管一11和第二管径磁流变液管二13的管径相同；且第二管径磁流变液管一11的管径等于第一管径磁流变液管一8的管径以及第三管径磁流变液管12的管径的平均值。
本发明提供的变径背压管路的特点是：管径从大变小再从小变大，不同管径的管路过渡要匀滑，管径差异不能太大。
第三管径磁流变液管12的直径在3～4mm为宜，管路管径太大起不到背压作用，管直径若小于3mm，由于磁流变液中难免有固体颗粒，则容易导致管路堵塞；第二管径磁流变液管的管径以接近第一管径磁流变液管和第三管径磁流变液管的管径的平均值为宜；第一管径磁流变液管的管径依据循环系统所需流量来选择，当系统流量大于800ml/min时，第一管径磁流变液管的管径为10～12mm为宜，当系统流量小于800ml/min时，第一管径磁流变液管的管径为6～8mm为宜；各种管径的管路通过快插接头连接，保持管路总压力在30～45Kpa为宜。
在一个循环系统中，背压管路段，即参见附图1中的标记10～13，第一管径磁流变液管的管路长度占比约10％，第二管径磁流变液管的管路长度占比约15％，第三管径磁流变液管的管路长度占比约75％。对于非背压管路段的管子只是起到输送液体作用，长度没有限制，根据机床结构尺寸，便于连接即可。
为了进一步优化上述技术方案，储液罐3上还安装有温度计2、电机1和脉冲微量泵5；
其中，脉冲微量泵5连接有补水罐6；补水罐6通过脉冲微量泵5将去离子水泵送到储液罐3中；
温度计2测量储液罐3中的温度；
电机1通过带动搅拌叶片4旋转对储液罐3中的磁流变液进行搅拌匀滑。
温度计2、储液罐3、脉冲微量泵5、补水罐6组成磁流变液浓度控制子系统。磁流变液在循环系统流动过程中，由于转动部件发热、磁流变液管路摩擦等原因，磁流变液水分会挥发、散失，通过温度计2实时测量储液罐3中温度，储液罐内部有冷却水铜管盘对磁流变液进行温度控制，控制磁流变液温度保持恒定；同时，通过脉冲微量泵5将补水罐6中的去离子水泵送到储液罐3中保持磁流变液浓度的恒定。
为了进一步优化上述技术方案，第二蠕动泵24的位置低于回收器22。
本发明采用了将第二蠕动泵24低置的方式增大与回收器22的高度差，依靠磁流变液自身重力和利用液体虹吸效应等效增大了回收器22处的吸力，使得磁流变液充分回收，提高了循环系统的稳定性。
为了进一步优化上述技术方案，储液罐3的底部中心位置设置有磁流变输出口；第一蠕动泵7将磁流变液从磁流变输出口抽出进入第一管径磁流变液管一8。
本发明采用了从储液罐3底部中心位置抽出磁流变液的方式进行磁流变液的输出，由于储液罐中正下方接近罐底位置有搅拌叶片4旋转，不断搅拌匀滑磁流变液，此位置的磁流变液不易团聚、沉淀，从该位置抽取磁流变液不易含有沉淀颗粒，后续管路不容易发生颗粒堵塞，提高了循环系统的稳定性。
下面结合本发明提供的磁流变抛光机床磁流变液循环系统的工作原理对本发明的技术方案做进一步详细阐述。
将已经搅拌充分的磁流变液倒入到储液罐3中，启动电机1带动搅拌叶片4旋转，对储液罐3中磁流变液进行在线搅拌匀滑，防止磁流变液沉淀；启动第一蠕动泵7(根据用途也常命名为传送泵)将磁流变液从储液罐3底部抽出进入第一管径磁流变液管一8；由于蠕动泵是非连续的容积式泵，存在剧烈的流量脉冲，磁流变液流量波动明显，无法稳定控制，因此，采用脉冲阻尼器9消除大尺度的流量波动，然后磁流变液顺着第一管径磁流变液管二10进入第二管径磁流变液管一11，接着进入第三管径磁流变液管12，第三管径磁流变液管12在高度方向弯曲折回，由于该管路口径小，根据伯努力定律，口径变小，流体的压力必然增大，磁流变液在第三管径磁流变液管12中压力陡增，具有“背压”作用，进一步消除小尺度磁流变流量脉冲，使得磁流变液流量稳定。然后，磁流变液顺着第二管径磁流变液管二13进入磁流阀14，磁流阀14用于控制磁流变液流量，保证实际流量和目标设定值匹配，通常要求目标设定值和实际流量值相对偏差小于2％；然后磁流变液进入流量计15，测量管路中磁流变液流量；之后磁流变液进入第一管径磁流变液管三16，接着进入压力传感器17，测量循环系统末端管路的流体压力，之后磁流变液进入喷嘴18，由于喷嘴口径小，磁流变液以较大的压力喷射在抛光轮19表面，抛光轮19内部具有强磁场吸附磁流变液随抛光轮转动，抛光轮19转动过程中其下表面与加工的光学元件20表面接触，基于磁流变液的bingham效应完成对光学元件20的加工；之后通过抛光轮19上方的回收器22将磁流变液收集，通过第二蠕动泵24(根据用途也常命名为回收泵)将磁流变液顺着第一管径磁流变液管四23、第一管径磁流变液管五25吸入储液罐3，完成磁流变液的循环。
下面结合本发明提供的具体实例对本发明的技术方案做进一步阐述。
具体实例一：在磁流变液循环系统流量小于800ml/min工况时：
储液罐3是圆柱形结构，内径20mm、外径35mm、高度40mm，电机1是伺服电机，其转速5～50转/分，电机主体与储液罐顶盖通过工装连接在一起，电机主轴与搅拌叶片通过联轴器连接，在储液罐中对磁流变液进行搅拌，搅拌速度5～50转/分可调。储液罐底部中心位置是磁流变液输出口，孔口径为Ф8mm，其与第一蠕动泵7的入口连接。
第一蠕动泵7用于流量输出，为了抑制流量波动要求其具有较高的流量输出稳定性，采用高精度型蠕动泵，该蠕动泵流量范围1.7～2900毫升/分，转速为1～600转/分，且具有高确定性的流量输送精度。第一管径磁流变液管一8采用Ф8mm的PU管，PU管的特点是内管壁光滑、耐磨损有利于磁流变液流动。脉冲阻尼器9采用薄膜式阻尼器，其内部容积190ml，最大允许压力4.3bar，用于抑制第一蠕动泵7产生的流量波动脉冲，该脉冲阻尼器可以去除大尺寸的流量波动脉冲，实现磁流变液的初级平滑。
第一管径磁流变液管二10采用Ф8mm的PU管，第二管径磁流变液管一11采用Ф6mm的PU管，它们之间通过快插接头连接。第三管径磁流变液管12采用Ф4mm的PU管，第二管径磁流变液管二13采用Ф6mm的PU管，它们之间同样通过快插接头连接，该部分称为变径背压管路，原理是磁流变液在流动时由于口径变小，导致压力变大，磁流变液在小径管路中积压，流量逐渐趋于平滑，起着平滑磁流变液中小尺寸流量脉冲作用。第三管径磁流变液管12长度约为2m，长度太短起不到背压平滑作用，太长则造成管路压力损失大和磁流变液沉淀。
通过脉冲阻尼器9和变径背压管路，实现了磁流变液流量脉冲的消除，实现了磁流变液流量的高精度控制，磁流变液经过磁流阀14、流量计15后，其流量波动通常只有1～5ml/min，具有很高的精度，尤其是低流量工况下(流量＜400ml/min)相对于传统结构具有明显的优势。
回收器22、第一管径磁流变液管四23、第二蠕动泵(回收泵)24、第一管径磁流变液管五25称为磁流变液回收子系统。对于磁流变液回收，没有流量输送稳定性要求，但有大吸力的要求，因此，第二蠕动泵(回收泵)24采用大吸力蠕动泵，其流量范围0.4～8.0升/分，转速为10～600转/分，同时第二蠕动泵(回收泵)24的安装位置要低于抛光轮19，大约800mm，依靠磁流变液的自身重力和利用液体虹吸效应等效增大回收器22处的吸力，使得磁流变液充分回收，防止回收器22堵塞。
经过实验，本发明提供的磁流变抛光机床磁流变液循环系统在流量小于800ml/min工况时具有较高的磁流变液流量稳定性，尤其流量在400ml/min以下，相对于传统模式具有明显的优势。
具体实例二：在磁流变液循环系统流量大于800ml/min工况时：
储液罐3是圆柱形结构，内径25mm、外径40mm、高度40mm，电机1是伺服电机转速20～50转/分，电机主体与储液罐顶盖通过工装连接在一起，电机主轴与搅拌叶片通过联轴器连接，在储液罐中对磁流变液进行搅拌，搅拌速度2～50转/分可调。储液罐底部中心位置是磁流变液输出口，孔口径为Ф12mm，其与第一蠕动泵7的入口连接。
第一蠕动泵7用于流量输出，为了抑制流量波动要求其具有较高的流量输出稳定性，同时在大流量工况下需要保证流量要求，因此，选用高精度、大流量型蠕动泵，该蠕动泵其流量范围0.4～8.0升/分，转速为10～600转/分，且具有高流量输送精度。第一管径磁流变液管一采用Ф12mm的PU管，PU管的特点是内管壁光滑、耐磨损有利于磁流变液流动。脉冲阻尼器9采用薄膜式阻尼器，其内部容积190ml，最大允许压力4.3bar，用于抑制第一蠕动泵7产生的流量波动脉冲，该脉冲阻尼器可以去除大尺寸的流量波动脉冲，实现磁流变液的初级平滑。
第一管径磁流变液管二10采用Ф12mm的PU管，第二管径磁流变液管一11采用Ф8mm的PU管，它们之间通过快插接头连接。第三管径磁流变液管12采用Ф4mm的PU管，第二管径磁流变液管二13采用Ф8mm的PU管，它们之间同样通过快插接头连接，该部分称为变径背压管路，起着平滑磁流变液中小尺寸流量脉冲作用。第三管径磁流变液管12长度约为3m，长度太短起不到背压平滑作用，太长则造成管路压力损失大和磁流变液沉淀。
通过脉冲阻尼器9和变径背压管路，实现了磁流变液流量脉冲的消除，实现了磁流变液流量的高精度控制，磁流变液经过磁流阀14、流量计15后，其流量波动通常只有1～5ml/min，具有很高的精度，相对于传统结构具有明显的优势。
回收器22、第一管径磁流变液管四23、第二蠕动泵(回收泵)24、第一管径磁流变液管五25称为磁流变液回收子系统。对于磁流变液回收，没有流量输送稳定性要求，但有大吸力的要求，因此第二蠕动泵(回收泵)24采用大吸力蠕动泵，其流量范围0.28～13.2升/分，转速为20～600转/分，同时第二蠕动泵(回收泵)24的安装位置要低于抛光轮19，大约1000mm，依靠磁流变液的自身重力和利用液体虹吸效应等效增大回收器22处的吸力，使得磁流变液充分回收，防止回收器22堵塞。
经过实验，本发明提供的磁流变抛光机床磁流变液循环系统在流量大于800ml/min工况时具有较高的磁流变液流量稳定性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，包括：储液罐，其特征在于，还包括：第一蠕动泵和变径背压管路；
所述第一蠕动泵的一端与所述储液罐相连，另一端与所述变径背压管路相连，所述变径背压管路的末端连接喷嘴；所述喷嘴对准抛光轮；
其中，所述变径背压管路中设置有脉冲阻尼器，且所述变径背压管路的管径从大逐渐变小，然后再逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，其特征在于，还包括：回收器、第一管径磁流变液管四、第二蠕动泵和第一管径磁流变液管五；
所述抛光轮上安装有所述回收器，所述回收器依次连接所述第一管径磁流变液管四、所述第二蠕动泵、所述第一管径磁流变液管五和所述储液罐。
3.根据权利要求1所述的一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，其特征在于，所述变径背压管路包括依次相连的第一管径磁流变液管一、第一管径磁流变液管二、第二管径磁流变液管一、第三管径磁流变液管、第二管径磁流变液管二和第一管径磁流变液管三；
其中，第一管径磁流变液管一与所述第一蠕动泵的另一端相连；所述第一管径磁流变液管三通过压力传感器与所述喷嘴连接；
所述第一管径磁流变液管一和所述第一管径磁流变液管二之间安装有所述脉冲阻尼器；
所述第一管径磁流变液管一和第一管径磁流变液管二的管径相等，且依次大于第二管径磁流变液管一和第三管径磁流变液管的管径；所述第三管径磁流变液管的管径依次小于第二管径磁流变液管二和第一管径磁流变液管三的管径。
4.根据权利要求3所述的一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，其特征在于，所述第二管径磁流变液管二和所述第一管径磁流变液管三之间安装有磁流阀和流量计。
5.根据权利要求3所述的一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，其特征在于，所述第一管径磁流变液管一、所述第一管径磁流变液管二、所述第一管径磁流变液管三、所述第一管径磁流变液管四和所述第一管径磁流变液管五的管径均相同；
所述第二管径磁流变液管一和所述第二管径磁流变液管二的管径相同；且所述第二管径磁流变液管一的管径等于所述第一管径磁流变液管一的管径以及所述第三管径磁流变液管的管径的平均值。
6.根据权利要求5所述的一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，其特征在于，所述第一管径磁流变液管一、所述第一管径磁流变液管二、所述第一管径磁流变液管三、所述第一管径磁流变液管四和所述第一管径磁流变液管五的管径均为10～12mm或6～8mm；
所述第三管径磁流变液管的管径为3～4mm。
7.根据权利要求1所述的一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，其特征在于，所述储液罐上还安装有温度计、电机和脉冲微量泵；
其中，所述脉冲微量泵连接有补水罐；所述补水罐通过脉冲微量泵将去离子水泵送到所述储液罐中；
所述温度计测量所述储液罐中的温度；
所述电机通过带动搅拌叶片旋转对所述储液罐中的磁流变液进行搅拌匀滑。
8.根据权利要求2所述的一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，其特征在于，所述第二蠕动泵的位置低于所述回收器。
9.根据权利要求3所述的一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，其特征在于，所述储液罐的底部中心位置设置有磁流变输出口；所述第一蠕动泵将磁流变液从所述磁流变输出口抽出进入所述第一管径磁流变液管一。
10.根据权利要求3～9任意一项所述的一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统，其特征在于，所述第三管径磁流变液管在高度方向上弯曲折回。
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111168480A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-05-19 | 陕西国防工业职业技术学院 | 一种磁流变抛光装置 |
| CN112264904A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-01-26 | 卢思雨 | 一种大理石雕表面抛光一体机 |
| CN113910008A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-11 | 台州学院 | 多级加速磁射流抛光机 |
Citations (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE622300A (zh) * | ||||
| US4461245A (en) * | 1982-04-13 | 1984-07-24 | Michael Vinokur | Fluid injection system for internal combustion engine |
| JPH09277155A (ja) * | 1996-04-17 | 1997-10-28 | Nissan Motor Co Ltd | ホーニング加工方法及び同方法に使用するエアー回路構造 |
| US6059920A (en) * | 1996-02-20 | 2000-05-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device polishing apparatus having improved polishing liquid supplying apparatus, and polishing liquid supplying method |
| TW427310U (en) * | 1999-04-27 | 2001-03-21 | United Microelectronics Corp | Design for back pressure piping of elevating platform |
| US6293849B1 (en) * | 1997-10-31 | 2001-09-25 | Ebara Corporation | Polishing solution supply system |
| US20020177392A1 (en) * | 2001-05-22 | 2002-11-28 | William Kordonski | Delivery system for magnetorheological fluid |
| JP2003220551A (ja) * | 2001-11-20 | 2003-08-05 | Hitachi Ltd | 研磨用組成物、砥粒、それらの製造方法、研磨方法及び半導体装置の製造方法 |
| US20040266319A1 (en) * | 2001-05-22 | 2004-12-30 | Qed Technologies, Inc. | Method and apparatus for measuring and controlling solids composition of a magnetorheological fluid |
| EP1588801A1 (de) * | 2004-04-21 | 2005-10-26 | Sonplas GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten einer Durchgangsöffnung mit einem Abtragungsfluid |
| US20070132153A1 (en) * | 2005-12-13 | 2007-06-14 | Aiyer Hemantkumar N | Ceramic arc tubes with reduced surface scatter and related methods |
| CN101249637A (zh) * | 2008-03-25 | 2008-08-27 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置 |
| CN101323097A (zh) * | 2008-07-28 | 2008-12-17 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 用于超大口径非球面光学零件的磁流变抛光装置 |
| US20110009034A1 (en) * | 2006-09-14 | 2011-01-13 | The Material Works, Ltd. | Method of Producing Rust Inhibitive Sheet Metal Through Scale Removal with a Slurry Blasting Descaling Cell Having Improved Grit Flow |
| CN102632435A (zh) * | 2012-05-11 | 2012-08-15 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 双柔性磨头磁流变抛光装置 |
| CN204163149U (zh) * | 2014-08-29 | 2015-02-18 | 天津市易泰柯自动控制设备有限公司 | 一种背压管道结构 |
| CN105904311A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-31 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种抛光复合机床及抛光方法 |
| CN107009274A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-08-04 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置 |
| US20170259226A1 (en) * | 2014-10-08 | 2017-09-14 | Versum Materials Us, Llc | Low pressure fluctuation flow control apparatus and method |
| CN207874009U (zh) * | 2018-01-27 | 2018-09-18 | 保定环贸水切割设备有限公司 | 一种具有高压管路支架的水切割机器人 |
| CN109048511A (zh) * | 2018-10-09 | 2018-12-21 | 安徽省旌德德维机械有限公司 | 一种超声研磨抛光装置及其使用方法 |
| CN109227396A (zh) * | 2018-08-07 | 2019-01-18 | 太原理工大学 | 超声空化耦合水力空化高效分散磁流变抛光液循环装置 |
| CN109531431A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-03-29 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种磁流变抛光液的循环装置 |
| CN210756769U (zh) * | 2019-06-20 | 2020-06-16 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统 |
-
2019
- 2019-06-20 CN CN201910539278.9A patent/CN110238708B/zh active Active
Patent Citations (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE622300A (zh) * | ||||
| US4461245A (en) * | 1982-04-13 | 1984-07-24 | Michael Vinokur | Fluid injection system for internal combustion engine |
| US6059920A (en) * | 1996-02-20 | 2000-05-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device polishing apparatus having improved polishing liquid supplying apparatus, and polishing liquid supplying method |
| JPH09277155A (ja) * | 1996-04-17 | 1997-10-28 | Nissan Motor Co Ltd | ホーニング加工方法及び同方法に使用するエアー回路構造 |
| US6293849B1 (en) * | 1997-10-31 | 2001-09-25 | Ebara Corporation | Polishing solution supply system |
| TW427310U (en) * | 1999-04-27 | 2001-03-21 | United Microelectronics Corp | Design for back pressure piping of elevating platform |
| US20020177392A1 (en) * | 2001-05-22 | 2002-11-28 | William Kordonski | Delivery system for magnetorheological fluid |
| US20040266319A1 (en) * | 2001-05-22 | 2004-12-30 | Qed Technologies, Inc. | Method and apparatus for measuring and controlling solids composition of a magnetorheological fluid |
| JP2003220551A (ja) * | 2001-11-20 | 2003-08-05 | Hitachi Ltd | 研磨用組成物、砥粒、それらの製造方法、研磨方法及び半導体装置の製造方法 |
| EP1588801A1 (de) * | 2004-04-21 | 2005-10-26 | Sonplas GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten einer Durchgangsöffnung mit einem Abtragungsfluid |
| US20070132153A1 (en) * | 2005-12-13 | 2007-06-14 | Aiyer Hemantkumar N | Ceramic arc tubes with reduced surface scatter and related methods |
| US20110009034A1 (en) * | 2006-09-14 | 2011-01-13 | The Material Works, Ltd. | Method of Producing Rust Inhibitive Sheet Metal Through Scale Removal with a Slurry Blasting Descaling Cell Having Improved Grit Flow |
| CN101249637A (zh) * | 2008-03-25 | 2008-08-27 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置 |
| CN101323097A (zh) * | 2008-07-28 | 2008-12-17 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 用于超大口径非球面光学零件的磁流变抛光装置 |
| CN102632435A (zh) * | 2012-05-11 | 2012-08-15 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 双柔性磨头磁流变抛光装置 |
| CN204163149U (zh) * | 2014-08-29 | 2015-02-18 | 天津市易泰柯自动控制设备有限公司 | 一种背压管道结构 |
| US20170259226A1 (en) * | 2014-10-08 | 2017-09-14 | Versum Materials Us, Llc | Low pressure fluctuation flow control apparatus and method |
| CN105904311A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-31 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种抛光复合机床及抛光方法 |
| CN107009274A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-08-04 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种重力驱动传送磁流变抛光液的循环装置 |
| CN207874009U (zh) * | 2018-01-27 | 2018-09-18 | 保定环贸水切割设备有限公司 | 一种具有高压管路支架的水切割机器人 |
| CN109227396A (zh) * | 2018-08-07 | 2019-01-18 | 太原理工大学 | 超声空化耦合水力空化高效分散磁流变抛光液循环装置 |
| CN109048511A (zh) * | 2018-10-09 | 2018-12-21 | 安徽省旌德德维机械有限公司 | 一种超声研磨抛光装置及其使用方法 |
| CN109531431A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-03-29 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种磁流变抛光液的循环装置 |
| CN210756769U (zh) * | 2019-06-20 | 2020-06-16 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 戴金桥;俞阿龙;王爱民;韦魏;: "磁流变液力觉驱动器的优化设计方法", 淮阴师范学院学报(自然科学版), no. 03, pages 220 - 224 * |
| 李金, 张华良: "磁流变液研究和应用", 上海大学学报(自然科学版), no. 01, pages 21 - 25 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112264904A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-01-26 | 卢思雨 | 一种大理石雕表面抛光一体机 |
| CN112264904B (zh) * | 2019-12-03 | 2022-11-18 | 苏州鱼得水电气科技有限公司 | 一种大理石雕表面抛光一体机 |
| CN111168480A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-05-19 | 陕西国防工业职业技术学院 | 一种磁流变抛光装置 |
| CN113910008A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-11 | 台州学院 | 多级加速磁射流抛光机 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |