CN112658958A - 一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置及方法 - Google Patents
一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112658958A CN112658958A CN202011530282.8A CN202011530282A CN112658958A CN 112658958 A CN112658958 A CN 112658958A CN 202011530282 A CN202011530282 A CN 202011530282A CN 112658958 A CN112658958 A CN 112658958A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultrasonic
- polishing
- magnetorheological
- workpiece
- cluster
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 124
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 25
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 18
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013556 antirust agent Substances 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种集群磁流变超声波复合抛光加工方法及装置，装置包括集群磁流发生组件、用于夹持工件的超声波发生组件、用于夹持超声波发生组件的夹持装置和控制超声波发生组件的超声波控制装置。通过超声波与集群磁流变两种方式的结合，通过磁链窜夹持磨料与工件表面发生相对运动的方式实现对材料表面的高效抛光加工，通过超声波振动增加了磨粒轨迹的干涉程度，可以让有效的细微划擦分布更加均匀，保证了抛光加工的均匀性。整个加工的过程无需其他化学物品的参与，不会产生化学污染，减少对化学物的依赖。同时，在完成抛光加工后工件表面无其它化学污染物，保证工件材料稳定和便于清洗，提高整体加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及超精密加工的技术领域，更具体地，涉及一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置及方法。
背景技术
如今社会各个领域对光滑和超光滑表面元器件的需求越来越大，硬脆材料由于其高强度、高硬度、高脆性以及耐腐蚀等材料特性具有巨大的应用潜力。然而，硬脆材料的表面质量已成为制约其应用的关键因素。硬脆材料由于塑性低、易脆断、微裂纹以及加工工艺不当等缺点，所以在抛光过程中容易产生表面和亚表面损伤，对材料表面结构造成损坏。因此，脆性材料的高效精密加工已成为必然要求。磁流变抛光技术具有抛光效果好、不产生亚表面损伤、适合复杂表面加工等传统抛光技术所不具备的优点，已成为一种革命性光学表面加工方法，特别适合轴对称非球面的超精密加工，广泛应用于大型光学元件、半导体晶片、LED基板、液晶显示板等的最后加工工序，但磁流变抛光技术的抛光效率低。
公开号为“CN110900322A”，公开日为2020年3月14日的中国专利申请文件公开了一种电芬顿集群磁流变复合研磨抛光装置及方法，其中抛光装置包括集群磁流发生组件和电芬顿组件，电芬顿反应生成物·OH与被加工工件反应生成氧化层，集群磁铁可以分开实现自转和公转，集群磁铁自转形成柔性抛光垫实现了对工件的加工，集群磁铁间歇公转可实现对柔性抛光垫的全面修整，可提高加工效率、提高加工均匀性，同时也可实现磁流变液的快速更新与磨料的快速自锐。
但在上述的技术方案中，使用电芬顿磁流变复合抛光磷化铟晶片时，通过抛光可以获得高质量表面，但是抛光过程中需要使用氧化剂、pH值调节剂等化学药品，产生的抛光废液会对环境造成污染；另外抛光过程通常会产生PH3有毒气体，对加工环境及生产工人的身体健康造成影响。并且，由于化学作用的存在单晶磷化铟表面可能残留一定的化学污染和没有完全去除的氧化膜，这增加了抛光后晶片清洗的时间和成本。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中通过化学作用进行抛光造成的化学污染的问题，提供一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置及方法，无需使用任何的化学物，实现对材料表面的抛光加工，并且保证加工高效和加工的均匀性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置，包括设置有抛光盘的集群磁流发生组件、用于夹持工件的超声波发生组件、用于夹持所述超声波发生组件的夹持装置和控制所述超声波发生组件的超声波控制装置，所述夹持装置用于控制所述超声波发生组件向所述集群磁流发生组件的方向运动；超声波发生组件位于集群磁流发生组件设置有抛光盘的一侧。即超声波发生组件位于集群磁流发生组件的顶端，位于集群磁流发生组件设置有抛光盘的一侧。
在上述的技术方案中，超声波发生组件夹持工件后，夹持装置带动超声波组件运动向集群磁流发生组件的方向运动，并令工件伸入抛光盘中，启动集群磁流发生组件。利用超声波发生组件的高频振动使抛光盘中的抛光磨粒与工件的接触状态由持续性接触改变为间歇性接触，平均摩擦系数大大降低以及热量的产生得到有效的减小；同时本发明利用超声振动运动会对工件产生超声振动软化作用的特点，振动场会使得工件表面与磨粒进行高速冲击，使得工件表面软化，使得工件的可加工性更好，在抛光硬脆材料时候，会大大增加其材料延性去除比例，从而改善材料表面质量。集群磁流发生组件与公开号为“CN110900322A”所公开的集群磁流发生组件的结构一致，此处不作详细描述。
优选的，所述超声波发生组件包括超声波变幅杆、分别连接在所述超声波变幅杆两端的超声波换能器和夹头；所述超声波换能器与所述超声波控制装置电连接，所述夹头用于装载工件。超声波控制装置发出用于控制超声波的电信号，超声波换能器接收到电信号之后，转换为物理振动信号，通过超声波变幅杆放大振幅，之后通过底部夹头将振幅传到工件上，之后带动工件作超声振动。
优选的，所述超声波发生组件还包括与超声波换能器电连接的无线传输接收模组，所述无线传输接收模组用于接收所述超声波控制装置的电信号。无线传输接收模组可以与远程无线接收超声波控制装置的电信号，进而转传给超声波换能器，令超声波换能器与超声波控制装置能够进行无线传输，避免的连接线对两者的限制，减少超声波发生组件的运动阻碍。
优选的，所述超声波发生组件还包括与所述夹持装置连接的主轴。超声波发生组件通过主轴与夹持装置连接，超声波发生组件的其余部件均安装在主轴上，通过主轴能够实现整个超声波发生组件的快速装拆。
优选的，所述无线传输接收模组与所述超声波换能器远离所述超声波变幅杆的一侧连接，所述无线传输接收模组与所述主轴远离所述夹持装置的一侧连接。无线传输接收模组、超声波换能器、超声波变幅杆和夹头等超声波发生组件的部件均与主轴处于同一直线上，夹持装置只需要控制主轴在三个方向的坐标轴上运动，即可准确控制工件的运动轨迹。
优选的，所述夹持装置为机床夹具或机械臂。机床夹具可以为铣床夹具等机床夹具或者机械臂，通过机床或者机械臂自身的运动功能能够带动超声波发生组件在三维方向上任意运动，更方便将工件带动至集群磁流发生组件的抛光盘内。
还提供一种集群磁流变超声波复合抛光加工方法，包括如下步骤：
步骤一：将待加工工件安装在超声波发生组件上，在集群磁流发生组件的抛光盘加入磁流变抛光液；
步骤二：通过夹持装置控制超声波发生组件向抛光盘的方向运动，令待加工工件浸入磁流变抛光液；同时，通过夹持装置(3)控制超声波发生组件(2)与抛光盘的间距和旋转方向；
步骤三：启动超声波控制装置，设置超声波发生组件的工作频率和振幅，驱动待加工工件发生超声振动；
步骤四：启动集群磁流发生组件，通过集群磁流发生组件的磁极运动促使磁流变抛光液中磁链串的形貌更新，待加工工件在超声振动下与磁流变抛光液中的磨粒发生相对运动，实现工件表面材料高效去除，进而对工件表面进行抛光加工。
本技术方案中，磁流变抛光液在磁场的作用下，由于磁流变效应，立刻形成高粘度、低流动性的磁流变弹性体，在本说明书中称为柔性抛光头。同时由于集群磁流发生组件的抛光盘的运动机构令柔性抛光头可以运动、翻转，柔性抛光头中的粒子团不断运动，促进加工区域粒子团的更新与柔性抛光头的自锐。在磁流变抛光液运动的同时，超声波发生组件令工件发生超声振动，使得工件还能进一步与磁流变抛光液发生相对运动，从而对工件进行抛光处理。而超声波发生组件的高频振动使抛光盘中的抛光磨粒与工件的接触状态由持续性接触改变为间歇性接触，平均摩擦系数大大降低以及热量的产生得到有效的减小；同时本发明利用超声振动运动会对工件产生超声振动软化作用的特点，振动场会使得工件表面与磨粒进行高速冲击，使得工件表面软化，使得工件的可加工性更好，在抛光硬脆材料时候，会大大增加其材料延性去除比例，从而改善材料表面质量。
优选的，所述磁流变抛光液的配比为：磨料含量3-6wt％，羰基铁粉含量20-30wt％、其余为基液；在将磁流变抛光液倒入抛光盘前，将磁流变抛光液搅拌均匀。基液可以为去离子水、硅油或矿物油等溶剂，同时也可以为了避免材料生锈，在基液中添加防锈剂。由于羰基铁粉含量量过高会使整个溶液的流动性变差，采用含量适合的羰基铁粉，可以令整个磁流变抛光液具有高流动性。同时为了磁流变抛光液中的磨料和羰基铁粉沉降而导致加工不均匀，在使用前，需要搅拌均匀磁流变抛光液。其中，磨粒可以为金刚石、碳化硅、氧化铝、二氧化硅、氧化铈等材料。羰基铁粉可以为普通铁粉、四氧化三铁等。
优选的，所述磨料的粒径为1μm-5μm；所述羰基铁粉的粒径为1μm-5μm。工件由于超声波振动能发生高频振动，由于振动的幅度不大，因此采用小粒径的磨料和羰基铁粉能够让磨料更加充分地与工件发生相对运动，抛光效果更好。
优选的，在所述步骤二中，所述待加工工件浸入磁流变抛光液内并与所述抛光盘之间留有间隙。为了令工件有充分的发生振动运动的空间，工件与抛光盘的底面和内壁之间留有足够工件运动的间隙。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过超声波与集群磁流变两种方式的结合，通过磁链窜夹持磨料与工件表面发生相对运动的方式实现对材料表面的高效抛光加工，通过超声波振动增加了磨粒轨迹的干涉程度，可以让有效的细微划擦分布更加均匀，保证了抛光加工的均匀性。整个加工的过程无需其他化学物品的参与，不会产生化学污染，减少对化学物的依赖。同时，在完成抛光加工后工件表面无其它化学污染物，保证工件材料稳定和便于清洗，提高整体加工效率。
附图说明
图1是本发明的一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置的结构示意图；
图2是本发明的超声波发生组件的结构示意图；
图3是本发明的一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置的工作原理图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例1
如图1-2所示为一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置的实施例，包括设置有抛光盘的集群磁流发生组件1、用于夹持工件的超声波发生组件2、用于夹持超声波发生组件2的夹持装置3和控制超声波发生组件2的超声波控制装置4，夹持装置3用于控制超声波发生组件2向集群磁流发生组件1的方向运动；超声波发生组件2位于集群磁流发生组件1的顶端，靠近集群磁流发生组件1的抛光盘。
在其中一个实施例中，超声波发生组件2包括超声波变幅杆201、分别连接在超声波变幅杆201两端的超声波换能器202和夹头203；超声波换能器202与超声波控制装置4连接，夹头203用于装载工件。超声波控制装置4发出用于控制超声波的电信号，超声波换能器202接收到电信号之后，转换为物理振动信号，通过超声波变幅杆201放大振幅，之后通过底部夹头203将振幅传到工件上，之后带动工件作超声振动。
在其中一个实施例中，超声波发生组件2还包括与超声波换能器202电连接的无线传输接收模组204，无线传输接收模组204用于接收超声波控制装置4的电信号。无线传输接收模组204可以远程无线接收超声波控制装置4的电信号，进而转传给超声波换能器202，令超声波换能器202与超声波控制装置4能够进行无线传输，避免的连接线对两者的限制，减少超声波发生组件2的运动阻碍。
在其中一个实施例中，超声波发生组件2还包括与夹持装置3连接的主轴端205。超声波发生组件2通过主轴端205与夹持装置3连接，超声波发生组件2的其余部件均安装在主轴205上，通过主轴端205能够实现整个超声波发生组件2的快速装拆。
在其中一个实施例中，无线传输接收模组204与超声波换能器202远离超声波变幅杆201的一侧连接，无线传输接收模组204与主轴端205远离夹持装置3的一侧连接。无线传输接收模组204、超声波换能器202、超声波变幅杆201和夹头203等超声波发生组件2的部件均与主轴端205处于同一直线上，夹持装置3只需要控制主轴端205在三个方向的坐标轴上运动，即可准确控制工件的运动轨迹。
在其中一个实施例中，夹持装置3为机床夹具或机械臂。机床夹具可以为铣床夹具等机床夹具或者机械臂，能够带动超声波发生组件2在三维方向上任意运动，更方便将工件带动至集群磁流发生组件1的抛光盘内。
本实施例的工作原理：超声波发生组件2通过夹头203夹持工件5后，夹持装置3带动超声波组件运动向集群磁流发生组件1的方向运动，并令工件5伸入抛光盘中。启动超声波控制装置4，发出用于控制超声波的电信号，超声波换能器202通过无线传输接收模块接收到电信号之后，转换为物理振动信号，通过超声波变幅杆201放大振幅，之后通过底部夹头203将振幅传到工件4上，之后带动工件5作超声振动。如图3所示，利用超声波发生组件2的高频振动使抛光盘中的抛光磨粒与工件的接触状态由持续性接触改变为间歇性接触，平均摩擦系数大大降低以及热量的产生得到有效的减小；同时本发明利用超声振动运动会对工件产生超声振动软化作用的特点，振动场会使得工件表面与磨粒101进行高速冲击，使得工件表面软化，使得工件的可加工性更好，在抛光硬脆材料时候，会大大增加其材料延性去除比例，从而改善材料表面质量。
本实施例的有益效果：通过超声波与集群磁流变两种方式的结合，通过磁链窜夹持磨料与工件表面发生相对运动的方式实现对材料表面的高效抛光加工，通过超声波振动增加了磨粒轨迹的干涉程度，可以让有效的细微划擦分布更加均匀，保证了抛光加工的均匀性。整个加工的过程无需其他化学物品的参与，不会产生化学污染，减少对化学物的依赖。同时，在完成抛光加工后工件表面无其它化学污染物，保证工件材料稳定和便于清洗，提高整体加工效率。
实施例2
一种集群磁流变超声波复合抛光加工方法的实施例，包括如下步骤：
步骤一：将待加工工件安装在超声波发生组件2上，在集群磁流发生组件1的抛光盘加入磁流变抛光液；其中，磁流变抛光液的配比为：磨料含量5wt％，羰基铁粉含量25wt％、其余为去离子水；在将磁流变抛光液倒入抛光盘前，将磁流变抛光液搅拌均匀。为了避免材料生锈，在基液中添加防锈剂。为了磁流变抛光液中的磨料和羰基铁粉沉降而导致加工不均匀，在使用前，需要搅拌均匀磁流变抛光液。其中，磨粒可以为金刚石。羰基铁粉可以为普通铁粉。
在本实施例中，磨料的粒径为2μm；羰基铁粉的粒径为2μm。工件由于超声波振动能发生高频振动，由于振动的幅度不大，因此采用小粒径的磨料和羰基铁粉能够让磨料更加充分地与工件发生相对运动，抛光效果更好。
步骤二：通过夹持装置3控制超声波发生组件2向抛光盘的方向运动，令待加工工件浸入磁流变抛光液并与抛光盘之间留有间隙；
步骤三：启动超声波控制装置4，设置超声波发生组件2的工作频率和振幅，驱动待加工工件发生超声振动；
步骤四：启动集群磁流发生组件1，通过集群磁流发生组件1的磁极运动促使磁流变抛光液中磁链串的形貌更新，待加工工件在超声振动下与磁流变抛光液中的磨粒发生相对运动，实现工件表面材料高效去除，进而对工件表面进行抛光加工。
在本实施例中，磁流变抛光液在磁场的作用下，由于磁流变效应，立刻形成高粘度、低流动性的磁流变弹性体，在本说明书中称为柔性抛光头。同时由于集群磁流发生组件1的抛光盘的运动机构令柔性抛光头可以运动、翻转，柔性抛光头中的粒子团不断运动，促进加工区域粒子团的更新与柔性抛光头的自锐。在磁流变抛光液运动的同时，超声波发生组件2令工件发生超声振动，使得工件还能进一步与磁流变抛光液发生相对运动，从而对工件进行抛光处理。而超声波发生组件2的高频振动使抛光盘中的抛光磨粒与工件的接触状态由持续性接触改变为间歇性接触，平均摩擦系数大大降低以及热量的产生得到有效的减小；同时本发明利用超声振动运动会对工件产生超声振动软化作用的特点，振动场会使得工件表面与磨粒进行高速冲击，使得工件表面软化，使得工件的可加工性更好，在抛光硬脆材料时候，会大大增加其材料延性去除比例，从而改善材料表面质量。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置，包括设置有抛光盘的集群磁流发生组件(1)，其特征在于，还包括用于夹持工件的超声波发生组件(2)、用于夹持所述超声波发生组件(2)的夹持装置(3)和控制所述超声波发生组件(2)的超声波控制装置(4)，所述夹持装置(3)用于控制所述超声波发生组件(2)向所述集群磁流发生组件(1)的方向运动；所述超声波发生组件(2)位于所述集群磁流发生组件(1)设置有所述抛光盘的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置，其特征在于，所述超声波发生组件(2)包括超声波变幅杆(201)、分别连接在所述超声波变幅杆(201)两端的超声波换能器(202)和夹头(203)；所述超声波换能器(202)与所述超声波控制装置(4)电连接，所述夹头(203)用于装载工件。
3.根据权利要求2所述的一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置，其特征在于，所述超声波发生组件(2)还包括与超声波换能器(202)电连接的无线传输接收模组(204)，所述无线传输接收模组(204)用于接收所述超声波控制装置(4)的电信号。
4.根据权利要求3所述的一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置，其特征在于，所述超声波发生组件(2)还包括与所述夹持装置(3)连接的主轴端(205)。
5.根据权利要求4所述的一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置，其特征在于，所述无线传输接收模组(204)与所述超声波换能器(202)远离所述超声波变幅杆(201)的一侧连接，所述无线传输接收模组(204)与所述主轴端(205)远离所述夹持装置(3)的一侧连接。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置，其特征在于，所述夹持装置(3)为机床夹具或机械臂。
7.一种集群磁流变超声波复合抛光加工方法，其特征在于，使用权利要求1-6任一所述的加工装置，包括如下步骤：
步骤一：将待加工工件安装在超声波发生组件(2)上，在集群磁流发生组件(1)的抛光盘加入磁流变抛光液；
步骤二：通过夹持装置(3)控制超声波发生组件(2)向抛光盘的方向运动，令待加工工件浸入磁流变抛光液；同时，通过夹持装置(3)控制超声波发生组件(2)与抛光盘的间距和旋转方向；
步骤三：启动超声波控制装置(4)，设置超声波发生组件(2)的工作频率和振幅，驱动待加工工件发生超声振动；
步骤四：启动集群磁流发生组件(1)，通过集群磁流发生组件(1)的磁极运动促使磁流变抛光液中磁链串的形貌更新，待加工工件在超声振动下与磁流变抛光液中的磨粒发生相对运动，实现工件表面材料高效去除，进而对工件表面进行抛光加工。
8.根据权利要求7所述的一种集群磁流变超声波复合抛光加工方法，其特征在于，所述磁流变抛光液的配比为：磨料含量3-6wt％，羰基铁粉含量20-30wt％，其余为基液；在将磁流变抛光液倒入抛光盘前，将磁流变抛光液搅拌均匀。
9.根据权利要求8所述的一种集群磁流变超声波复合抛光加工方法，其特征在于，所述磨料的粒径为1μm-5μm；所述羰基铁粉的粒径为1μm-5μm。
10.根据权利要求7所述的一种集群磁流变超声波复合抛光加工方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述待加工工件浸入磁流变抛光液内并与所述抛光盘之间留有间隙。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011530282.8A CN112658958A (zh) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | 一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011530282.8A CN112658958A (zh) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | 一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112658958A true CN112658958A (zh) | 2021-04-16 |
Family
ID=75407708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011530282.8A Pending CN112658958A (zh) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | 一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112658958A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113334149A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-09-03 | 广东技术师范大学 | 一种超声磁流变化学复合抛光装置及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104942662A (zh) * | 2015-07-10 | 2015-09-30 | 中南大学 | 一种超声振动辅助的光纤阵列端面抛光装置 |
| CN110480427A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-22 | 绍兴金辉久研科技有限公司 | 一种超声波振动辅助磁流变超精密抛光装置 |
-
2020
- 2020-12-22 CN CN202011530282.8A patent/CN112658958A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104942662A (zh) * | 2015-07-10 | 2015-09-30 | 中南大学 | 一种超声振动辅助的光纤阵列端面抛光装置 |
| CN110480427A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-22 | 绍兴金辉久研科技有限公司 | 一种超声波振动辅助磁流变超精密抛光装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郭明亮: "动态磁场集群磁流变抛光机理研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)信息科技辑》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113334149A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-09-03 | 广东技术师范大学 | 一种超声磁流变化学复合抛光装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106826411B (zh) | 一种凸轮驱动磁体式磁流变流体动压抛光装置及抛光方法 | |
| CN101242930B (zh) | 利用超声波振动的研磨装置 | |
| CN105328516A (zh) | 磁流变柔性抛光垫的动态磁场自锐抛光装置及其抛光方法 | |
| CN204413769U (zh) | 一种三维超声振动elid内圆磨削实验装置 | |
| CN103286682A (zh) | 超声波振动辅助研磨/抛光的试件样品夹具 | |
| CN108972302B (zh) | 一种非谐振式振动辅助抛光装置及方法 | |
| CN205237716U (zh) | 磁流变柔性抛光垫的动态磁场自锐抛光装置 | |
| CN205342683U (zh) | 多工位硬脆材料表面研磨装置 | |
| CN111069984A (zh) | 一种动态磁场磁流变抛光装置及抛光方法 | |
| CN205111610U (zh) | 大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘 | |
| CN105458840A (zh) | 一种静磁动场磁流变抛光机理试验装置及其加工方法 | |
| CN107617933B (zh) | 一种动态磁场磁流变抛光装置 | |
| CN112658958A (zh) | 一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置及方法 | |
| CN111215970A (zh) | 一种微结构模具超声空化辅助超声磁力抛光方法 | |
| JP2007167968A (ja) | 鏡面研磨方法および鏡面研磨装置 | |
| CN105058254B (zh) | 一种大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘 | |
| JP2011245574A (ja) | ２次元（楕円）超音波援用化学・機械複合加工法および装置 | |
| CN114473720B (zh) | 一种透镜阵列光学元件抛光方法及装置 | |
| CN205111466U (zh) | 一种大尺寸轴向超声辅助端面磨削磨盘 | |
| JP2007245325A (ja) | 超音波研磨装置及びこれに用いる砥石 | |
| CN112454157B (zh) | 一种可控间断非连续剪切增稠抛光方法及装置 | |
| CN212444365U (zh) | 一种用于熔融石英玻璃加工的高效自动化抛光装置 | |
| CN210615995U (zh) | 一种超声波振动辅助磁流变超精密抛光装置 | |
| WO2024045493A1 (zh) | 一种微阵列模具控形柔性抛光方法 | |
| CN105150033B (zh) | 一种大尺寸轴向超声辅助端面磨削磨盘 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210416 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |