CN112917374A - 一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置 - Google Patents

一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112917374A
CN112917374A CN202110295614.7A CN202110295614A CN112917374A CN 112917374 A CN112917374 A CN 112917374A CN 202110295614 A CN202110295614 A CN 202110295614A CN 112917374 A CN112917374 A CN 112917374A
Authority
CN
China
Prior art keywords
micro
electromagnetic
grinding tool
grinding
spherical micro
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
Application number
CN202110295614.7A
Other languages
English (en)
Inventor
姜潮
陈启迪
李伟
任莹晖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University
Original Assignee
Hunan University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University filed Critical Hunan University
Priority to CN202110295614.7A priority Critical patent/CN112917374A/zh
Publication of CN112917374A publication Critical patent/CN112917374A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B31/00—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor
    • B24B31/10—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving other means for tumbling of work
    • B24B31/112—Machines or devices designed for polishing or abrading surfaces on work by means of tumbling apparatus or other apparatus in which the work and/or the abrasive material is loose; Accessories therefor involving other means for tumbling of work using magnetically consolidated grinding powder, moved relatively to the workpiece under the influence of pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/005—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes using a magnetic polishing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B45/00—Means for securing grinding wheels on rotary arbors
    • B24B45/003—Accessories therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置，所述装置由水平磁场辅助装置、垂直电场发生装置、垂直磁场发生装置等组成，在所产生的水平磁场与垂直电磁场的叠加作用下，可实现对纳米流体电磁流变磨削液中的纳米流体磁性复合颗粒的分布和运动状态进行控制，在电/磁场辅助发生装置以及微小曲面零件表面压力的共同作用下，能够对材料进行微量去除，从而对球形微磨具进行在线柔性修整。本发明通过对球形微磨具的在线修整/修锐，不仅能够解决在微小曲面零件加工前，由于球形微磨具与微小曲面零件接触面积小而导致的微磨具损耗严重和加工表面质量差的问题，而且能够避免微磨具由于钝化需要离线修整而导致的重复安装误差。

Description

一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置
技术领域
本发明属于磨削加工中的微细磨具修整技术领域，具体涉及一基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置。
背景技术
微细磨削技术具有精度好、成本低、柔性强等优势，能够实现微小复杂形状/结构零件的加工。但是应用于微细磨削加工的微磨具尺寸较小(<1mm)，制造十分困难，尤其是在微磨具的制造过程中，很难保证磨粒的分布均匀性和出刃高度，且微刀具磨损后难以精确修型。此外，用于微小曲面零件加工的球形微磨具与微小曲面零件表面曲率存在差异，使得球形微磨具与微小曲面零件表面往往为点接触。在加工初期，球形微磨具往往只有少量磨粒参与实际切削加工，从而加剧了磨粒的损耗，甚至会破坏微小曲面零件表面完整性。因此，在微小曲面加工之前进行微磨具的修型/修锐十分重要。
国内外研究人员发现电磁流变液作为一种新型的智能材料，能够在电磁场的作用下发生流变效应，从而实现硬脆材料的高效抛光和微量去除，电磁流变液作为一种可控液体，不受加工区域、尺寸的限制，因此，电磁流变液常作为抛光介质对微小曲面零件进行局部微抛光和微细加工，以提高微小光学元件的面形精度和微器件的三维结构加工质量，但以流变液直接作为工具进行加工，一方面难以对流变液进行量化控制，只能进行表面抛光等定性加工，另一方面，流变液需要不断更换，以保持有效磨粒的数量，电磁流变液消耗巨大。
公告号为CN205438026U的一种自修整磁流变柔性抛光砂轮，公开了一种利用磁流变效应实现在加工过程中砂轮快磨料自动更新和砂轮快形状实时修复的技术，但其所使用砂轮为普通砂轮，砂轮和磨粒的尺寸较大，且由于磁流变液的黏变特性，无法精确控制其中的磁性磨粒的分布和运动特征，需要通过使磁极旋转的方式来改变磁极磁力线变化从而实现砂轮的修锐，其不适用于尺寸微小的微磨具的在线修整。
发明内容
本发明为解决由于球头微磨具与微小曲面零件接触面较小而导致的磨具损耗较快等难题。本围绕微磨具的修整/修锐问题，提出一种经济高效，节能环保，且适用于球头微磨具的在线柔性修整方法，该方法不仅可以根据微小曲面零件曲率实现球形微磨具的在线修型/修锐，同时，可以对零件表面进行优化处理。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：实施例还提供了一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置，包括磨削液储存器、水泵、流量控制阀、主轴线圈、喷嘴、水平磁场辅助装置、变频控制单元、电源、示波器、绝缘板、电极、装置机架，其特征在于：
磨削液储存器与水泵、流量控制阀、喷嘴通过管路顺次连接，液体流量和流速可通过流量控制阀进行控制调节，磨削液经喷嘴输出到球形微磨具与微小曲面零件之间的区域；
电磁流变磨削液装入磨削液储存器后，会在水泵作用下经喷嘴输入到球形微磨具与微小曲面零件中间区域，在水平磁场辅助装置所产生的磁场作用下，电磁流变磨削液中的电磁流变纳米颗粒水平铺开并环绕微磨具中心作旋转运动；
微小曲面零件通过绝缘板与电极固定在装置机架上，所述绝缘板将微小曲面零件与电极隔开，电源和示波器一侧连接电极，一侧通过电刷连接主轴夹头，依靠电源控制电流输出大小，以产生垂直方向上的恒定电场；主轴线圈环绕安装在主轴夹头外围，通过接线连接变频控制单元，依靠变频控制单元调整周边环境垂直电磁场作用大小；
水平磁场辅助装置安装在机床的工作台上，包括4个弧形磁极；
所述铜线圈缠绕在弧形铁芯上，所述弧形铁芯与聚合物隔板安装在装置机架上，4个弧形磁极通过接线分别连接变频控制单元，依靠变频控制单元控制磁场作用的方向和大小，所述4个弧形磁极顺序同向设置，以此控制电磁流变纳米颗粒在水平方向均匀铺展，并在球形微磨具的旋转作用下，绕球形微磨具中心旋转。
进一步地，弧形磁极均弧包括形铁芯、铜线圈和聚合物隔板。
进一步地，在所述主轴线圈产生的垂直磁场与电源输出电流产生的垂直电场的协同作用下，电磁流变磨削液发生粘变固化电磁流变磨削液中的微细磨粒被束缚在链状结构之间，球形微磨具端部垂直电磁场强度最大，会以球形微磨具端部为中心形成较大电磁场梯度，并呈放射状分布。
进一步地，当球形微磨具以一定速度旋转时，电磁流变磨削液中的磨粒在球形微磨具旋转运动，在垂直电场、垂直磁场和水平磁场的共同作用下，对球形微磨具和微小曲面零件表面产生切削作用，同时，由于所述球型微磨具与微小曲面零件的曲率不同，在曲面压力的作用下，球形微磨具中心去除量最大，并沿径向向外逐渐减小，形成球形微磨具表面修整和微小曲面零件表面抛光或微细加工过程。
进一步地，球形微磨具通过主轴夹具安装在主轴上，主轴夹具与主轴的连接部位涂覆上绝缘涂层。
进一步地，电源的正极通过碳刷与主轴夹头连接，负极连接于微小曲面零件下方的电极上，以产生垂直电场；主轴线圈环绕安装在主轴夹头外围，并通过接头与变频控制单元连接，以产生垂直磁场。
该实施例还提供了一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置的纳米流体电磁流变磨削液，其特征在于：纳米流体电磁流变磨削液通过硅油、二氧化钛、四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒、二氧化硅(SiO2)粉末按一定比例配置而成，配置的磨削液中具有磁性的Fe3O4纳米颗粒包裹在多孔二氧化硅(SiO2)内，形成SiO2和Fe3O4复合颗粒，具有高介电常数的二氧化钛(TiO2)包覆在SiO2和Fe3O4复合颗粒颗粒表面，形成电磁性复合纳米颗粒。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和显著效果：
(1)所配置的纳米流体电磁流变磨削液综合电流变液与磁流变液的优点，同时具有优良的剪切去除力与流动性。所配置的磨削液中将六水合氯化铁(FeCl3·H2O)作为反应物，通过高温反应可将FeCl3还原为Fe3O4，通过化学作用将具有磁性的Fe3O4纳米颗粒包裹在具有多孔的二氧化硅(SiO2)内，形成SiO2/Fe3O4颗粒，将具有高介电常数的二氧化钛(TiO2)包覆在SiO2/Fe3O4颗粒表面，形成增强型电磁性复合颗粒，在电磁场的控制下，即提高了电磁流变磨削液的剪切去除能力，也提高了电磁流变磨削液的可控性和流动能力。
(2)可对球形微磨具的磨粒进行修锐，并根据微小曲面零件表面形貌进行球形微磨具表面轮廓的自适应修整，以增大球形微磨具与微小曲面零件的接触区域面积，提高加工表面质量。本发明所述球形微磨具在线柔性成型修整装置通过所产生的水平磁场与垂直电磁场的相互配合能够控制电磁流变磨削液中的电磁流变纳米颗粒的分布和运动状态，并在微小零件曲面压力的协同作用下，对球形微磨具的表面进行自适应修整，增加球形微磨具表面磨粒的出刃高度，提高加工过程中球形微磨具与微小曲面零件表面之间的接触面积，进而提高加工表面质量和刀具的使用寿命。
(3)无需增加专用的修整设备，避免传统修整方法因设备反复安装所产生的误差。本发明所提出的一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置完全基于刀具、工件与磨削液之间的相互作用进行刀具的修整与工件表面的优化，无需引入其他专用设备，避免加工过程中因刀具需要修整而进行刀具或工件的反复装夹，大幅提高加工效率与加工精度。
附图说明
图1是球形微磨具在线柔性成型修整装置示意图；
图2是电/磁场辅助发生装置示意图；
图3是弧形磁极示意图；
图4是球形微磨具在线柔性成型修整方法流程图；
图5是球形微磨具与微小曲面零件微量去除示意图；
其中：1-磨削液储存器，2-水泵，3-流量控制阀，4-主轴，5-主轴夹头，6-主轴线圈，7-喷嘴，8-球形微磨具，9-水平磁场辅助装置，10-变频控制单元，11-机床，12-电源，13-示波器，14-微小曲面零件，15-绝缘板，16-电极，17-弧形磁极，18-装置机架，19-弧形铁芯，20-铜线圈，21-聚合物隔板，22-电磁流变磨削液。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本发明的具体实施方式进行详细的描述。
如图1-3所示，该实施例提供了一种纳米流体电磁流变磨削液及球形微磨具在线柔性修整装置，包括磨削液储存器1、水泵2、流量控制阀3、主轴线圈6、喷嘴7、水平磁场辅助装置9、变频控制单元10、电源12、示波器13、电极16，其中：磨削液储存器1与水泵2、流量控制阀3、喷嘴7通过管路顺次连接，液体流量和流速可通过流量控制阀3进行控制调节，电磁流变磨削液22经喷嘴7输出到球形微磨具8与微小曲面零件14之间的区域。
电磁流变磨削液22装入磨削液储存器1后，会在水泵2作用下经喷嘴7输入到球形微磨具8与微小曲面零件14中间区域，在水平磁场辅助装置9所产生的磁场作用下，电磁流变磨削液22中的电磁流变纳米颗粒水平铺开并环绕球形微磨具8中心作旋转运动。
微小曲面零件14通过绝缘板15与电极16固定在装置机架18上，所述绝缘板15将微小曲面零件14与电极16隔开，电源12和示波器13一侧连接电极16，一侧通过电刷连接主轴夹头5，依靠电源12控制电流输出大小，以产生垂直方向上的恒定电场；
主轴线圈6环绕安装在主轴夹头5外围，通过接线连接变频控制单元10，依靠变频控制单元10调整磁场作用大小，所述垂直方向上的磁场作用大于水平磁场；
水平磁场辅助装置9安装在机床11的工作台上，包括4个弧形磁极17，弧形磁极17均由弧形铁芯19、铜线圈20和聚合物隔板21；
所述铜线圈20缠绕在弧形铁芯19上，所述弧形铁芯19与聚合物隔板21安装在装置机架18上，4个弧形磁极17通过接线分别连接变频控制单元10，依靠变频控制单元10控制磁场作用的方向和大小，所述4个弧形磁极17顺序同向设置，以此控制电磁流变纳米颗粒在水平方向均匀铺展，并在球形微磨具8的旋转作用下，绕球形微磨具8中心旋转，所述聚合物隔板21安装在装置基架18上，防止磨削液溅到弧形磁极17内。
在所述主轴线圈6产生的垂直磁场与电源12输出电流产生的垂直电场的协同作用下，电磁流变磨削液22发生粘变固化,其中的电磁流变纳米颗粒在微磨具端部大量聚集并沿着电磁力线方向形成链状结构,电磁流变磨削液22中的其他微细磨粒被束缚在这些链状结构之间，由于球形微磨具8端部垂直电磁场强度最大，会以球形微磨具8端部为中心形成较大电磁场梯度，呈放射状分布。
当球形微磨具8以一定速度旋转时，电磁流变磨削液22中的磨粒在球形微磨具8旋转运动、垂直电场、垂直磁场和水平磁场的共同作用下，对球形微磨具8和微小曲面零件14表面产生微量切削作用，同时，由于所述球型微磨具8与微小曲面零件14的曲率不同，在曲面压力的作用下，球形微磨具8中心去除量最大，并沿径向向外逐渐减小，形成球形微磨具8表面修整和微小曲面零件14表面抛光或微细加工过程。
该实施例还提供了一种纳米流体电磁流变磨削液，其包括硅油、二氧化钛TiO2、四氧化三铁Fe3O4纳米颗粒、二氧化硅SiO2粉末按一定比例配置而成，配置的磨削液中具有磁性的Fe3O4纳米颗粒包裹在多孔二氧化硅SiO2内，形成SiO2和Fe3O4复合颗粒，具有高介电常数的二氧化钛TiO2包覆在SiO2和Fe3O4复合颗粒颗粒表面，形成电磁性复合纳米颗粒。
如图4-5所示，该实施例还提供一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法，该方法通过以下方式实现：
依据待修整球形微磨具8尺寸、磨粒粒度及微小曲面零件14曲面曲率，确定所需电磁流变磨削液22的磨粒构成成分及比例，电/磁场施加方式及大小、修整时间；将电磁流变磨削液22装入磨削液储存器1，磨削液储存器1与水泵2、流量控制阀3通过管路连接，液体流量可通过流量控制阀3控制调节，以实现定量、定速输出，电磁流变磨削液22通过水泵2经喷嘴7流入到球形微磨具8与微小曲面零件14之间的区域；
在优选的实施方案中，所述球形微磨具8为硬质合金基体的PCD球形微磨具，直径D0.5mm、磨粒粒度为2500/3000#，尺寸5-5.5μm，所述微小曲面零件14表面的曲率半径为5mm，具体修正方法包括：电磁流变磨削液22的组成为：硅油60％、悬浮剂5％、二氧化钛TiO215％、四氧化三铁Fe3O4纳米颗粒10％、二氧化硅SiO2粉末10％配置而成，修整间隙设置为40μm；
在优选的实施方案中，将球形微磨具8、微小曲面零件14以及电/磁场辅助发生装置安装在机床上，调整球形微磨具8与微小曲面零件14初始间隙为80μm左右；然后，按照以上比例配置电磁流变磨削液22，并将其加入磨削液储存器1中，适当搅拌使磨料处于悬浮状态；
球形微磨具8通过主轴夹具5安装在主轴4上，主轴夹具5与主轴4的连接部位涂覆上绝缘涂层，以确保电流不会对主轴产生影响。
电源12的正极通过碳刷与主轴夹头5连接，负极连接于微小曲面零件14下方的电极16上，以产生垂直电场。主轴线圈6环绕安装在主轴夹头5外围，并通过接头与变频控制单元100连接，以产生垂直磁场。示波器13与电源12连接，以监测电场实时变化状况。
微小曲面零件14安装在中心，水平磁场辅助装置9由4个弧形磁极17组成，所述4个弧形磁极17通过接头连接变频控制单元10，依靠变频控制单元10的4通道独立控制，以产生不同方向、大小和作用频率的水平磁场。在4个弧形磁极17所产生的具有一定作用频率的水平磁场作用下，电磁流变磨削液22中的电磁流变纳米颗粒水平铺开并环绕球形微磨具8中心作旋转运动。
所述4个弧形磁极17可通过两两交替组合产生不断变化的交变磁场，以实现电磁流变纳米颗粒的运动控制，进而增强电磁流变磨削液的流动性。
在优选的实施方案中，利用电/磁场辅助发生装置产生叠加电磁场，控制电磁流变磨削液22中的电磁流变纳米颗粒的运动状态，从而对球形微磨具8进行在线修整，设定总修整时间为5分钟，分为粗修、精修和光修，其中，粗修为较低电磁场强度以及较低主轴转速2,000-6,000rpm，时间为3分钟，精修为中等电磁场强度，中等主轴转速6,000-12,000rpm，时间为1.5分钟，光修为高等电磁场强度，较高主轴转速12,000-20,000rpm，时间为0.5分钟；
在优选的实施例中，修整间隙可选择为球形微磨具8磨粒尺寸的5-10倍。
在优选的实施例中，电磁流变磨削液22中的磨料尺寸可选择为球形球形微磨具8磨粒尺寸的10-50％。
在优选的实施方案中，进行球形微磨具8修整，将少量电磁流变磨削液22加入微小曲面零件14与球形微磨具8中间区域，水平磁场辅助装置9的4个弧形磁极的磁场方向设置为相邻相同，相隔相反，开启水平磁场辅助装置9，逐渐增大变频控制单元10的输出电流，使得水平磁场不断增强，同时，观察到磨削液中的磨粒环绕球形微磨具8作公转运动；
其中，控制磁场的方向为能够使得电磁流变磨削液22中磨粒运动方向与主轴4旋转的方向相反，从而增强磨具修整效果和修整效率。
其中，开启垂直电/磁场发生装置，在垂直电磁场的作用下，电磁流变磨削液22中的磨粒向球形微磨具8中心聚集，并形成链状结构。
其中，控制球形微磨具8旋转，设定球形微磨具8初始旋转速度为6,000rpm，根据设定的修整工艺流程完成球形微磨具修整加工。
进行修整质量检测，即在一次修整完成后，使用显微镜对微磨头表面修整状况进行观测，以决定是否停止或再次进行下一轮修整。
修整结束停机，各部件回位，电/磁场辅助发生装置断电，进行微小曲面零件14加工工序。
在主轴线圈6产生的垂直磁场与电源输出电流产生的垂直电场的协同作用下，电磁流变磨削液22发生粘变固化,其中的电磁流变纳米颗粒在球形微磨具8端部大量聚集并沿着垂直电磁力线方向形成链状结构,其他微细磨粒被束缚在这些链状结构之间，由于球形微磨具8端部电磁场强度最大，会形成较大电磁场梯度，电磁力线以球形微磨具8端部为中心形成放射状分布。
当球形微磨具8以一定速度旋转时，电磁流变磨削液22中的磨粒在微磨具旋转运动、垂直电场、垂直磁场和水平磁场的共同作用下，对球形微磨具8和微小曲面零件14表面产生微量切削作用，形成球形微磨具8表面修整和微小曲面零件14表面抛光或微细加工过程。
所述球型微磨具8与微小曲面零件14的曲率不同，球形微磨具8自身旋转会带动周围液体旋转产生流体动压，在曲面压力与电磁力的双重作用下，球型微磨具8与微小曲面零件14之间会沿微小曲面零件14表面，由球形微磨具8中心向四周形成压力梯度，从而实现球形微磨具8沿径向不同程度的修整/修锐。
根据综合压力分布状况可知，球形微磨具8中心去除量最大，并沿径向向外逐渐减小。最终实现球形微磨具8与微小曲面零件14加工接触面积的增大，同时，电磁流变磨削液22中的磨粒与微小曲面零件14表面的接触运动也会促进零件表面的微量去除，达到曲面抛光效果。
但应理解的是，这本发明的些描述仅仅用具体的个例对原理以及实施方式进行阐述，并非用来限制本发明专利的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明专利保护范围和精神下针对发明专利所做的各种变性，改革及等效方案。

Claims (7)

1.一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置，包括磨削液储存器(1)、水泵(2)、流量控制阀(3)、主轴线圈(6)、喷嘴(7)、水平磁场辅助装置(9)、变频控制单元(10)、电源(12)、示波器(13)、绝缘板(15)、电极(16)、装置机架(18)，其特征在于：
磨削液储存器(1)与水泵(2)、流量控制阀(3)、喷嘴(7)通过管路顺次连接，液体流量和流速可通过流量控制阀(3)进行控制调节，磨削液经喷嘴(7)输出到球形微磨具(8)与微小曲面零件(14)之间的区域；
电磁流变磨削液(22)装入磨削液储存器(1)后，会在水泵(2)作用下经喷嘴(7)输入到球形微磨具(8)与微小曲面零件(14)中间区域，在水平磁场辅助装置(9)所产生的磁场作用下，电磁流变磨削液(15)中的电磁流变纳米颗粒水平铺开并环绕球形微磨具(8)中心作旋转运动；
微小曲面零件(14)通过绝缘板(15)与电极(16)固定在装置机架(18)上，所述绝缘板(15)将微小曲面零件(14)与电极(16)隔开，电源(12)和示波器(13)一侧连接电极(16)，一侧通过电刷连接主轴夹头(5)，依靠电源(12)控制电流输出大小，以产生垂直方向上的恒定电场；主轴线圈(6)环绕安装在主轴夹头(5)外围，通过接线连接变频控制单元(10)，依靠变频控制单元(10)调整垂直电磁场作用大小；
水平磁场辅助装置(9)安装在机床(11)的工作台上，包括4个弧形磁极(17)；
铜线圈(20)缠绕在弧形铁芯(19)上，所述弧形铁芯(19)与聚合物隔板(21)安装在装置机架(18)上，4个弧形磁极(17)通过接线分别连接变频控制单元(10)，依靠变频控制单元(10)控制磁场作用的方向和大小，所述4个弧形磁极(17)顺序同向设置，以此控制电磁流变纳米颗粒在水平方向均匀铺展，并在球形微磨具(8)的旋转作用下，绕球形微磨具(8)中心旋转。
2.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置，其特征在于：弧形磁极(17)均包括弧形铁芯(19)、铜线圈(20)和聚合物隔板(21)。
3.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置，其特征在于：在所述主轴线圈(6)产生的垂直磁场与电源(12)输出电流产生的垂直电场的协同作用下，电磁流变磨削液(15)发生粘变固化,其中的电磁流变纳米颗粒在微磨具端部大量聚集并沿着电磁力线方向形成链状结构,电磁流变磨削液(15)中的微细磨粒被束缚在链状结构之间，球形微磨具(8)端部垂直电磁场强度最大，会以球形微磨具(8)端部为中心形成较大电磁场梯度，并呈放射状分布。
4.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置，其特征在于：当球形微磨具(8)以一定速度旋转时，电磁流变磨削液(22)中的磨粒在球形微磨具(8)旋转运动，在垂直电场、垂直磁场和水平磁场的共同作用下，对球形微磨具(8)和微小曲面零件(14)表面产生切削作用，同时，由于所述球型微磨具(8)与微小曲面零件(14)的曲率不同，在曲面压力的作用下，球形微磨具(8)中心去除量最大，并沿径向向外逐渐减小，形成球形微磨具(8)表面修整和微小曲面零件(14)表面抛光或微细加工过程。
5.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置，其特征在于：球形微磨具(8)通过主轴夹头(5)安装在主轴上，主轴夹头(5)与主轴(4)的连接部位涂覆上绝缘涂层。
6.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置，其特征在于：电源(12)的正极通过碳刷与主轴夹头(5)连接，负极连接于微小曲面零件(14)下方的电极(16)上，以产生垂直电场；主轴线圈(6)环绕安装在主轴夹头(5)外围，并通过接头与变频控制单元(10)连接，以产生垂直磁场。
7.一种用于权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置的纳米流体电磁流变磨削液，其特征在于：纳米流体电磁流变磨削液(22)通过硅油、二氧化钛(TiO2)、四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒、二氧化硅(SiO2)粉末按一定比例配置而成，配置的磨削液中具有磁性的Fe3O4纳米颗粒包裹在多孔二氧化硅(SiO2)内，形成SiO2和Fe3O4复合颗粒，具有高介电常数的二氧化钛(TiO2)包覆在SiO2和Fe3O4复合颗粒颗粒表面，形成电磁性复合纳米颗粒。
CN202110295614.7A 2021-03-19 2021-03-19 一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置 Pending CN112917374A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110295614.7A CN112917374A (zh) 2021-03-19 2021-03-19 一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110295614.7A CN112917374A (zh) 2021-03-19 2021-03-19 一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112917374A true CN112917374A (zh) 2021-06-08

Family

ID=76175785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110295614.7A Pending CN112917374A (zh) 2021-03-19 2021-03-19 一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112917374A (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1872495A (zh) * 2006-06-30 2006-12-06 西安工业大学 磁流变柔性精磨抛光设备和方法
CN101774151A (zh) * 2010-02-04 2010-07-14 北京理工大学 一种电磁耦合式场致流变抛光工具
CN102753659A (zh) * 2009-09-16 2012-10-24 通用汽车环球科技运作有限责任公司 磁流变液及其制造方法
CN103468031A (zh) * 2013-08-01 2013-12-25 宁波海腾新材料有限公司 纳/微米粒子离子材料及其制备方法
CN104445438A (zh) * 2014-12-20 2015-03-25 张仁超 一种超顺磁四氧化三铁复合磁性介孔材料的制备方法
CN106363526A (zh) * 2016-08-30 2017-02-01 西北工业大学 一种高压断路器触头去毛刺装置及其去毛刺方法
US20170352460A1 (en) * 2015-08-17 2017-12-07 Yuhuan Cnc Machine Tool Co., Ltd Magnetic field generation apparatus of magnetorheological polishing device
CN109112593A (zh) * 2018-10-10 2019-01-01 江苏师范大学 一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法及其装置
JP2020116722A (ja) * 2019-01-28 2020-08-06 独立行政法人国立高等専門学校機構 流体研磨装置および流体研磨方法
CN111843077A (zh) * 2020-06-15 2020-10-30 天水师范学院 一种新型的磁力电解复合抛光头

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1872495A (zh) * 2006-06-30 2006-12-06 西安工业大学 磁流变柔性精磨抛光设备和方法
CN102753659A (zh) * 2009-09-16 2012-10-24 通用汽车环球科技运作有限责任公司 磁流变液及其制造方法
CN101774151A (zh) * 2010-02-04 2010-07-14 北京理工大学 一种电磁耦合式场致流变抛光工具
CN103468031A (zh) * 2013-08-01 2013-12-25 宁波海腾新材料有限公司 纳/微米粒子离子材料及其制备方法
CN104445438A (zh) * 2014-12-20 2015-03-25 张仁超 一种超顺磁四氧化三铁复合磁性介孔材料的制备方法
US20170352460A1 (en) * 2015-08-17 2017-12-07 Yuhuan Cnc Machine Tool Co., Ltd Magnetic field generation apparatus of magnetorheological polishing device
CN106363526A (zh) * 2016-08-30 2017-02-01 西北工业大学 一种高压断路器触头去毛刺装置及其去毛刺方法
CN109112593A (zh) * 2018-10-10 2019-01-01 江苏师范大学 一种平面加工的磁流变-射流电沉积方法及其装置
JP2020116722A (ja) * 2019-01-28 2020-08-06 独立行政法人国立高等専門学校機構 流体研磨装置および流体研磨方法
CN111843077A (zh) * 2020-06-15 2020-10-30 天水师范学院 一种新型的磁力电解复合抛光头

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王永强等: "高效磁流变平整加工中的励磁装置优化及试验研究", 《机械工程学报》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101579833B (zh) 高效率可控多磨头磁流变抛光装置
CN110170888B (zh) 一种用于管内表面高效抛光的磁粒研磨装置及方法
TWI595964B (zh) 磁流變三維拋光裝置及磁流變拋光液
CN103753397A (zh) 超声电解复合磨削内圆用砂轮在线修整及形貌检测装置
CN104972381B (zh) 一种基于气液固三相磨粒流的超光滑表面流体抛光装置
CN105458839A (zh) 一种磁流变抛光方法及装置
CN102658520A (zh) 基于分级结构化复合弹性研抛盘的动压光整系统
CN106584218A (zh) 一种微细结构化表面光整加工方法、介质及装置
Lee et al. Two-dimensional vibration-assisted magnetic abrasive finishing of stainless steel SUS304
CN111716159B (zh) 一种自由曲面的抛光方法及装置
CN111745471A (zh) 一种用于去除群孔毛刺的设备及工艺
CN205111610U (zh) 大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘
CN113231958B (zh) 一种非机械接触式磁致原位超声振动的化学机械抛光方法
CN106281043B (zh) 一种用于SiC单晶片的磁流变化学机械抛光液及其使用方法
CN108034363B (zh) 一种组合型抛光液
CN112917374A (zh) 一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整装置
CN114523408A (zh) 一种基于纺锤式抛光头的机器人抛光装置及方法
CN207289637U (zh) 一种磁流变抛光装置
CN203650138U (zh) 一种陶瓷管外表面磁流变抛光装置
CN113001266B (zh) 一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法
CN100384590C (zh) 液体磁性磨具及其制备方法
CN105729297B (zh) 研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫及其制备方法
Zhang et al. Metal-bonded diamond wheel dressing by using wire electrical discharge: principle and prototype machine design
CN108177029B (zh) 一种曲面工件超精密抛光方法
CN215510530U (zh) 一种用于变径管内表面光整加工的磁力研磨装置

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210608