CN114248204A - 一种磁射流抛光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磁射流抛光装置，属于光学制造技术领域，包括用于放置固定被加工件的夹具，用于射出磁射流束的磁射流束产生装置，夹具与磁射流束产生装置相对设置使得产生的磁射流束作用于被加工件表面实现磁射流抛光；还包括梯度磁场发生装置，设置于夹具与磁射流束产生装置之间，使磁射流束产生装置射出的磁射流束在到达被加工件前受到其产生的梯度磁场作用力影响。本发明通过在被加工件周围增加一个梯度磁场发生装置，磁射流束在接触工件表面之前受到梯度磁场的作用力，提高了速度和对工件的压强，进而提高了加工效率；同时，由于电磁力的影响，磁射流接触工件后，扩束阻力增大，空间受到限制，加工区域变小。

Description

一种磁射流抛光装置
技术领域
本发明属于光学制造技术领域，涉及一种磁射流抛光装置。
背景技术
磁射流抛光技术(Magnetorheological Jet Polishing,MJP)是以磁流变液(Magnetorheological Fluid)代替传统液体射流加工技术(Fluid Jet Polishing，FJP)中的液体而得来的。传统液体射流束不稳定，在扰动作用下易于发散，稳定状况随着距离增大而迅速变差，导致可用距离较短；磁射流抛光技术由于流动的磁流变液在磁场作用下发生磁流变效应(Magnetorheological Effect)能迅速增大粘度，形成准直稳定的磁射流束，去除函数不受喷嘴与工件距离干扰，能够有效避免机械干涉，实现复杂型腔表面的高精度抛光。磁射流是一个非接触式的小尺寸柔性抛光工具，能自动适配局部表面，为确定性精密抛光复杂形状表面提供了适应性，除此之外，磁射流抛光还有对加工距离不敏感、抛光工具不会磨损、工艺控制性好等优点。磁射流能抛光的材料种类范围很宽，包括光学玻璃、熔融石英、半导体材料和单晶材料，甚至是磁性材料。
磁射流技术有着很好的应用前景。非球面光学零件在军用装备中有着广泛应用，尤其一些高精度武器系统采用非传统的共形光学零件(Conformal Optics)，他们多是长径比较大的非球形头罩；复杂型腔磨具在现代产业中，需求量巨大，然而其主要加工手段还是以手工研抛。以上两类工件都是具有传统方法难以对其进行抛光加工的特点，而磁射流抛光技术具有加工这些元件的潜在优势。细长稳定的磁射流对于抛光距离不敏感，可以克服机械限制，并且能自动适配局部表面的形状，对于长径比大的零件，磁射流可以深入到模具型腔内部，全面抛光其内表面。
现有磁射流抛光设备基本结构主要包括：匀强磁场发生装置、喷嘴、喷出系统、回收循环系统等。磁射流射出匀强磁场发生装置后，加工的去除量仅和初始速度和压强有关，且不可改变，对于提高效率不利；此外，加工区域也不受控制，尤其在加工小微型元器件时，这一缺点更加突出：由于加工区域相对较大，定向的小区域抛光受到很大限制。
因此，亟需对现有磁射流抛光设备进行改进，以解决存在的各种问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种磁射流抛光装置，通过在被加工件周围增加一个梯度磁场发生装置，磁射流束在接触工件表面之前受到梯度磁场的作用力，提高了速度和对工件的压强，进而提高了加工效率；同时，由于电磁力的影响，磁射流接触工件后，扩束阻力增大，空间受到限制，加工区域变小。
为实现上述目的，本发明提供一种磁射流抛光装置，包括用于放置固定被加工件的夹具，用于射出磁射流束的磁射流束产生装置，所述夹具与所述磁射流束产生装置相对设置使得产生的磁射流束作用于被加工件表面实现磁射流抛光；
还包括梯度磁场发生装置，设置于所述夹具与所述磁射流束产生装置之间，使所述磁射流束产生装置射出的磁射流束在到达被加工件前受到其产生的梯度磁场作用力影响，从而调整磁射流抛光的去除区域和去除效率。
进一步地，所述磁射流束产生装置包括喷射系统密封外壳，设置于所述喷射系统密封外壳内部的匀强磁场发生装置和喷嘴，还包括设置于所述喷射系统密封外壳外部的进液口，磁射流液经所述进液口输送到所述喷嘴，经所述匀强磁场发生装置产生的磁场作用，发生磁流变效应，准直稳定射出。
进一步地，所述喷嘴位于所述匀强磁场发生装置的磁场作用范围区域。
进一步地，还包括梯度磁场发生装置密封外壳，所述梯度磁场发生装置位于所述梯度磁场发生装置密封外壳的内部。
进一步地，所述梯度磁场发生装置和所述梯度磁场发生装置密封外壳均固定安装于所述夹具上。
进一步地，所述夹具可与机械手联结并随机械手运动，进而带动被加工件和所述梯度磁场发生装置及所述梯度磁场发生装置密封外壳运动。
进一步地，所述梯度磁场发生装置产生的梯度磁场的大小可调节。
进一步地，所述夹具为组合夹具。
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明的磁射流抛光装置，通过在被加工件周围增加一个梯度磁场发生装置，磁射流束在接触工件表面之前受到梯度磁场的作用力，提高了速度和对工件的压强，进而提高了加工效率；同时，由于电磁力的影响，磁射流接触工件后，扩束阻力增大，空间受到限制，加工区域变小。本发明的磁射流抛光装置依靠梯度磁场发生装置产生的电磁力控制加工的去除效率和去除区域，改变的大小可通过调节梯度磁场的大小进行调节，以此达到精确定量去除的效果，与传统磁射流抛光相比，不仅去除效率得到了提高，还可以加工小微型元器件。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的磁射流抛光装置的结构示意图；
附图标记说明：1-夹具；2-磁射流束产生装置；21-喷射系统密封外壳；22-匀强磁场发生装置；23-喷嘴；3-被加工件；4-梯度磁场发生装置；41-梯度磁场发生装置密封外壳；5-进液口。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
传统磁射流抛光装置在射流束离开束形匀强磁场后便不再受到约束，因此，加工的效率和去除区域便为固定值，这对于提高效率和适配不同工件的加工位置不利。本发明的技术构思是通过增加一个梯度磁场发生装置，依靠电磁力来控制磁射流束的速度、压强和去除区域，即可获得提高去除效率和减小去除区域的效果。
本发明提供了一种磁射流抛光装置，如图1所示，包括用于放置固定被加工件的夹具1，用于射出磁射流束的磁射流束产生装置2，所述夹具1与所述磁射流束产生装置2相对设置使得产生的磁射流束作用于被加工件3表面实现磁射流抛光；
还包括梯度磁场发生装置4，设置于所述夹具1与所述磁射流束产生装置2之间，使所述磁射流束产生装置2射出的磁射流束在到达被加工件3前受到其产生的梯度磁场作用力影响，从而调整磁射流抛光的去除区域和去除效率。射流液接触被加工件3前受到梯度磁场发生装置4的磁场力作用，速度和压强变大，扩束受到限制，加工效率得到提高而加工区域变小。
所述磁射流束产生装置2包括喷射系统密封外壳21，设置于所述喷射系统密封外壳21内部的匀强磁场发生装置22和喷嘴23，可以避免射流液废液污染磁场发生装置22及其他组件，还包括设置于所述喷射系统密封外壳外部的进液口5，磁射流液经所述进液口5输送到所述喷嘴23，经所述匀强磁场发生装置2产生的磁场作用，发生磁流变效应，准直稳定射出。其中，射流液可以由高压装置提供动力进入所述进液口5，匀强磁场发生装置22将低粘度的射流液转变成高粘度的射流液。
进一步地，所述喷嘴23位于所述匀强磁场发生装置22的磁场作用范围区域。
进一步地，还包括梯度磁场发生装置密封外壳41，所述梯度磁场发生装置4位于所述梯度磁场发生装置密封外壳41的内部。
进一步地，所述梯度磁场发生装置4和所述梯度磁场发生装置密封外壳41均固定安装于所述夹具1上。
进一步地，所述夹具1可与机械手联结并随机械手运动，进而带动被加工件3和所述梯度磁场发生装置4及所述梯度磁场发生装置密封外壳41运动，以满足加工的需要。
进一步地，所述梯度磁场发生装置4产生的梯度磁场的大小可调节，依靠电磁力控制加工的去除效率和去除区域，改变的大小可通过梯度磁场的大小调节，以此达到精确定量去除的效果。
进一步地，所述夹具1为组合夹具，包括可以夹紧被加工件3的夹具。
本发明的磁射流抛光装置，通过在被加工件周围增加一个梯度磁场发生装置，磁射流束在接触工件表面之前受到梯度磁场的作用力，提高了速度和对工件的压强，进而提高了加工效率；同时，由于电磁力的影响，磁射流接触工件后，扩束阻力增大，空间受到限制，加工区域变小。本发明的磁射流抛光装置依靠梯度磁场发生装置产生的电磁力控制加工的去除效率和去除区域，改变的大小可通过调节梯度磁场的大小进行调节，以此达到精确定量去除的效果，与传统磁射流抛光相比，不仅去除效率得到了提高，还可以加工小微型元器件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种磁射流抛光装置，其特征在于，包括用于放置固定被加工件的夹具，用于射出磁射流束的磁射流束产生装置，所述夹具与所述磁射流束产生装置相对设置使得产生的磁射流束作用于被加工件表面实现磁射流抛光；
还包括梯度磁场发生装置，设置于所述夹具与所述磁射流束产生装置之间，使所述磁射流束产生装置射出的磁射流束在到达被加工件前受到其产生的梯度磁场作用力影响，从而调整磁射流抛光的去除区域和去除效率。
2.根据权利要求1所述的磁射流抛光装置，其特征在于，所述磁射流束产生装置包括喷射系统密封外壳，设置于所述喷射系统密封外壳内部的匀强磁场发生装置和喷嘴，还包括设置于所述喷射系统密封外壳外部的进液口，磁射流液经所述进液口输送到所述喷嘴，经所述匀强磁场发生装置产生的磁场作用，发生磁流变效应，准直稳定射出。
3.根据权利要求2所述的磁射流抛光装置，其特征在于，所述喷嘴位于所述匀强磁场发生装置的磁场作用范围区域。
4.根据权利要求1所述的磁射流抛光装置，其特征在于，还包括梯度磁场发生装置密封外壳，所述梯度磁场发生装置位于所述梯度磁场发生装置密封外壳的内部。
5.根据权利要求4所述的磁射流抛光装置，其特征在于，所述梯度磁场发生装置和所述梯度磁场发生装置密封外壳均固定安装于所述夹具上。
6.根据权利要求5所述的磁射流抛光装置，其特征在于，所述夹具可与机械手联结并随机械手运动，进而带动被加工件和所述梯度磁场发生装置及所述梯度磁场发生装置密封外壳运动。
7.根据权利要求1所述的磁射流抛光装置，其特征在于，所述梯度磁场发生装置产生的梯度磁场的大小可调节。
8.根据权利要求1所述的磁射流抛光装置，其特征在于，所述夹具为组合夹具。
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