CN203527153U - 磁流变液曲面抛光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁流变液曲面抛光系统。磁流变液曲面抛光系统主要由磁场发生装置、抛光工件、抛光池、抛光轴、两坐标控制装置组成。在两坐标控制装置的控制下，抛光轴既做自转又在XY平面运动，其自转带动在磁场作用下形成的半固体态的磁流变液柔性磨头与抛光工件抛光曲面产生相对运动，并通过磁场发生装置调节抛光工件母线各点受到的磁场力，使得抛光工件母线各点的磨削量大小一致，从而对抛光工件进行均匀的抛光直至达到要求的抛光精度。本实用新型公开的磁流变液曲面抛光系统能对各种内外曲面进行抛光，粗糙度小且表面均匀度高。

Description

磁流变液曲面抛光系统

技术领域

本实用新型主要涉及利用磁流变液抛光的技术领域，尤其是一种利用磁流变液对各种曲面进行抛光的磁流变液曲面抛光系统。

背景技术

磁流变液在磁场的作用下会由液体状态逐渐转变成固体状态，粘度逐渐变大，加入磨料可形成带有许多切削刃的半固体态磁流变液柔性磨头。磁流变液抛光技术指在磁场的作用下，半固体态的磁流变液柔性磨头与工件抛光面发生相对运动时，会对抛光面表面产生大的切削力，从而对工件抛光面进行抛光。磁流变液抛光技术是集电磁学、流体力学、材料学和机械加工等多学科于一体而形成的一种综合性强的先进制造技术。

经文献检索，磁流变液抛光技术已经被应用于回转体零件的外圆抛光和平面抛光中，如中国专利201210142221.3就提出了一种“柱体工件抛光系统”。虽然磁流变液抛光技术已经被应用于工件表面的抛光，但当前主要集中于对回转体外圆面和平面进行抛光，应用范围小。经专利查询，利用磁流变液对工件曲面进行抛光的应用尚未见报道，尤其是对工件内曲面进行抛光。曲面的抛光，尤其是工件内曲面的抛光，一直是机械加工领域的一个加工难点，特别是对非回转体上的内曲面进行抛光，很难采用一般的技术对其进行表面均匀一致而又超光滑的抛光。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种磁流变液曲面抛光系统，适用于对各种内外曲面有高精度加工要求的应用场合，尤其适用于对工件内曲面的抛光。

为了获得表面均匀一致而又粗糙度小的抛光曲面，尤其是工件内曲面，本实用新型所采用的技术方案如下所述。

本实用新型所述的磁流变液曲面抛光系统，主要由磁场发生装置、抛光池、抛光轴、抛光工件、两坐标控制装置等组成。其中： 1）所述的磁场发生装置的磁场一极为抛光轴，另一极沿着抛光工件周向布置，沿着抛光工件母线各点的磁场力大小可调；2）所述的抛光池中装有加入磨料的磁流变液，当磁场作用时，带有磨料的磁流变液形成半固体态的磁流变液柔性磨头；3）所述的抛光工件固定在抛光池中，且位于磁场两极之间；4）所述的抛光轴安装在两坐标控制装置上，在两坐标控制装置的控制下，抛光轴自转，并带动在磁场力的作用下呈半固体状态的磁流变液柔性磨头与抛光工件母线发生相对运动，同时通过磁场发生装置调节抛光工件母线各点受到的磁场力，使得抛光工件母线各点的磨削量大小一致，从而对抛光工件母线各点进行均匀一致的抛光；5）所述的两坐标控制装置根据程序指令控制抛光轴的自转和在XY坐标平面的运动轨迹，保持抛光轴母线与抛光工件母线之间的最小距离始终相等，从而对抛光工件各母线进行均匀一致的抛光直到达到指定的加工精度要求。

所述的抛光池可加入磁流变液循环装置，从而加速磁流变液的循环流动，提高磨料在磁流变液中的均匀性。

所述的抛光工件抛光曲面为外轮廓面或者是内轮廓面，抛光工件母线为直线、圆弧线或者是函数曲线。

所述的抛光轴母线为与之对应的抛光工件母线函数曲线，且与抛光工件母线平行放置。由于抛光轴母线函数曲线与抛光工件抛光面母线函数曲线一致，只要保证抛光工件抛光面最小曲率半径大于抛光轴曲率半径，即可对抛光曲面进行表面均匀一致的抛光。

所述的抛光轴的自转和在XY平面的运动还可搅拌磁流变液，让磨料在磁流变液中均匀分布，从而保证抛光表面的抛光精度的均匀性。

特别地，当抛光工件母线为直线时，抛光轴各点线速度大小一样，调节磁场发生装置使抛光工件母线各点受到大小一致的磁场力，从而保证抛光工件母线各点的磨削量大小一致；当抛光工件母线为非直线时，抛光轴母线各点线速度大小不同，调节磁场发生装置使抛光工件母线各点受到规定大小的磁场力，从而保证抛光工件母线各点的磨削量大小一致。因此，本实用新型所述的磁流变液曲面抛光系统只需通过调节磁场在抛光工件母线各点的磁场力的大小保证抛光工件母线各点的磨削量大小一致，即可获得表面均匀度高且粗糙度小的抛光曲面。

根据本实用新型所述的磁流变液曲面抛光系统技术方案，本实用新型具有以下有益效果。

1.加工表面均匀，粗糙度小，精度高。本实用新型所述的磁流变液曲面抛光系统通过控制磁场发生装置使抛光工件抛光曲面各母线各点的磨削量大小一致，从而获得表面均匀、粗糙度小、精度高的抛光工件曲面。

2.加工范围广，尤其适用于抛光工件非回转内曲面的加工。本实用新型所述的磁流变液曲面抛光系统只需保证抛光轴母线与抛光曲面母线均为同一函数曲线，根据基础几何理论，只要抛光工件抛光面最小曲率半径大于抛光轴的曲率半径的曲面均可采用本系统进行抛光，尤其是采用一般方法难以进行抛光的非回转内曲面也可在本系统上轻易完成抛光工序。

3. 推动了磁流变液抛光技术的发展。本实用新型所述的磁流变液曲面抛光系统极大的扩展了磁流变液抛光技术的应用范围，进一步推动了该技术的发展。

附图说明

图1 磁流变液抛光系统俯视简图。

图2 磁流变液抛光系统结构剖视简图。

图3 内圆柱面抛光剖面图。

图4 非回转曲面母线剖面图。

图5 非回转曲面抛光剖面图。

其中： 1-磁场发生装置，2-抛光池，2a-磨料，3-抛光轴，3a-抛光轴母线，3b-XY运动轨迹，4-抛光工件，4a-抛光曲面，4b-抛光曲面母线，4c-抛光曲面轮廓，5-两坐标控制装置。 

具体实施方式

为了更好的解释说明本实用新型，现结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

结合图1、图2，磁流变液曲面抛光系统主要由磁场发生装置（1）、抛光池（2）、抛光轴（3）、抛光工件（4）、两坐标控制装置（5）组成。抛光工件（5）固定在抛光池（2）中，且位于磁场两极之间；抛光轴（3）安装在两坐标控制装置（5）上，并保证抛光轴母线（3a）与抛光曲面母线（4b）平行且间距可调；磁场发生装置（1）的一极为抛光工件（4），另一极沿着抛光工件（5）周向布置，且沿着抛光曲面母线（4c）磁场力大小可调。

实施方式1 内圆柱面的抛光。

结合图1、图2、图3，对内圆柱面进行抛光时，首先将内圆柱面需要抛光的抛光工件（4）固定于抛光池（2）中；接着在抛光池（2）中加入适量混有磨料的磁流变液；接着将柱体抛光轴（3）安装在两坐标控制装置（5）上，通过控制两坐标控制装置（5）在XY方向的运动调节抛光轴母线（3a）与抛光曲面母线（4b）之间的最小间距至设定大小；接着打开磁场发生装置（1），将抛光轴（3）作为磁场的一极，在抛光工件（4）周向均匀布置磁场的另一极，调节磁场力大小，保证抛光曲面母线（4b）各点受到大小一致的磁场力；最后两坐标控制装置（5）发出抛光指令，在程序指令的控制下，控制抛光轴（3）以规定的转速自转并沿着预定的XY运动轨迹（3b）运动，从而带动混有磨料的磁流变液（2a）形成的柔性磨头对抛光曲面各母线进行均匀一致的抛光，直到达到要求的抛光精度。其中：抛光轴（3）的自转带动在磁场作用下呈半固体状态的混有磨料的磁流变液（2a）形成的柔性磨头给抛光曲面母线（4b）（此处为内圆柱面母线，即为直线）大小一致的磨削量，抛光轴（3）的XY运动轨迹（3b）保证对抛光曲面（4a）沿着抛光曲面轮廓（4c）方向的各母线依次进行均匀一致的抛光。

实施方式2 非回转曲面的抛光。

结合图1、图2、图4、图5，将实施方式1中的母线为直线的抛光轴（3）换成母线函数曲线与抛光曲面母线（3b）函数曲线一致的专用抛光轴。由于抛光轴母线各点线速度大小不同，需通过磁场发生装置（1）调节抛光曲面母线（4c）各点的磁场力的大小，使得抛光曲面母线（4c）各点的磨削量大小一致，从而保证抛光曲面（4a）获得均匀一致的抛光，其余步骤与实施方式1完全相同。

最后需要说明的是，本具体实施方式仅用于更好的解释说明本实用新型而非限制本实用新型的使用范围。本领域的技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者是等同替换，而不脱离本实用新型的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的保护范围当中。

Claims (3)

1.磁流变液曲面抛光系统，其特征在于：主要由磁场发生装置、抛光池、抛光轴、抛光工件、两坐标控制装置组成，其中，1）所述的磁场发生装置的一极为抛光轴，另一极沿着抛光工件周向布置，沿着抛光工件母线各点的磁场大小可调；2）所述的抛光池中装有加有磨料的磁流变液；3）所述的抛光工件固定在抛光池中，且位于磁场两极之间；4）所述的抛光轴安装在两坐标控制装置上；5）所述的两坐标控制装置控制抛光轴的自转和在XY平面的运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的磁流变液曲面抛光系统，其特征在于：所述的抛光工件抛光曲面为外轮廓面或者是内轮廓面，抛光工件母线为直线、圆弧线或者是函数曲线。

3.根据权利要求1所述的磁流变液曲面抛光系统，其特征在于：所述的抛光轴母线为与之对应的抛光工件母线函数曲线，并与抛光工件对应母线平行放置。 

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