CN204075883U - 一种基于交变磁场的磁流变抛光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于交变磁场的磁流变抛光装置。该装置是由外壳、蒙盖、导轨、机械手、机械架、磁感应线圈、磁流变液、触头集组成。磁流变液中的铁磁性颗粒为表面凹凸不平的类球体，当周围有磁场存在时，磁流变液中的铁磁性颗粒在磁场方向上排列成链，且链的方向随着磁场方向的改变而变化。这样，在交变磁场的作用下磁流变液中的铁磁性颗粒不断地运动，从而不断地与工件表面相互摩擦，工件就这样不断地被抛光修整。利用磁流变液中的铁磁性颗粒在磁场方向上排列成链的特性以及提供一个能产生交变磁场的装置来达到对工件表面的抛光目。该装置抛光性能优良、工作可靠、节能环保，具有很好的应用价值。

Description

一种基于交变磁场的磁流变抛光装置

技术领域

本实用新型涉及一种抛光装置，尤其是涉及一种基于交变磁场的磁流变抛光装置。 

背景技术

随着现代科学技术地不断提高，人们对零部件表面的质量要求越来越高，特别是对大口径、大尺寸的工件，其表面要满足超光滑、残余应力极小、表面损伤层极薄等要求，为了获取满足以上镜面级零部件的表面，后续的抛光整形加工方法与技术成为必不可少的重要工艺。 

与传统机械抛光、化学抛光等技术相比，磁流变抛光技术是一种新型的抛光加工方法，其将电磁学、流体学、动力学、分析化学理论相结合，利用磁流变液中的铁磁性颗粒在磁场方向上排列成链，且链的方向随着磁场方向的改变而变化的特性，通过控制外加交变磁场对磁流变液的剪切屈服应力和铁磁性颗粒空间分布状态进行实时控制，创造出一个与被抛光工件表面特性相吻合的抛光模，实现对零部件表面的研磨、抛光修整加工，具有极高抛光精度、极小表面缺陷与近无残余应力等显著特点。 

目前国内外不少的研究所对这一类新型抛光技术进行了研究，如在公开资料里，美国罗切斯特大学的发明专利No.96198445.7一种磁流变精加工零部件表面的方法，该方法是将磁流变液置于一个转动的轮子表面，带动磁流变液进入磁场，工件与磁场保持一定的间隙，磁流变液通过间隙在磁场的作用下发生流变反应，形成间断的抛光工具，将工件表面与磁流变液接触处的材料去除，这是一种点接触式的抛光方法，抛光后的工件具有良好的加工精度和表面质量，但加工效率低，成本高，并不适合大尺寸工件的抛光。如国防科技大学所公开的发明专利No200810030898用于大口径非球面光学零件的磁流变抛光装置，该方法会在工件表面的抛光接触区域产生二次损害，增大了工件表面粗糙度；此外，对零部件中管件内表面的抛光缺少有效的技术手段。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种抛光精度高、工作效率高、残余应力极低、表面损伤层极薄、节能环保且可以对各种形状的零部件及其中的管件内表面进行抛光的磁流变抛光装置。 

为了有效的解决抛光技术的如上所述的不足，本实用新型是按如下方式来实现的：该装置是由外壳，蒙盖，导轨，机械手，机械架，磁感应线圈，磁流变液，触头集组成。外壳和蒙盖所组成的密封装置的外表面绕有三组磁感应线圈，能分别产生沿x、y、z方向上的磁场，三组磁感应线圈分别通以交变电流，通过对交变电流的控制，在密封空腔内产生空间交变磁场，从而对磁流变液的剪切屈服应力和铁磁性颗粒空间分布状态进行实时控制，创造出与被抛光零部件表面特性相吻合的磁流变液剪切应力，对工件进行高精度、高效率的抛光加工。蒙盖和外壳的接触处分别设有触头集，使得在打开蒙盖放置好被抛光工件后关上蒙盖之后x、y方向上的磁感应线圈能可靠地首尾相接。由外壳和蒙盖所组成的密封装置的内表面中的两个相对侧面和底面设有导轨，两相对侧面上的导轨分别安装机械手，底面导轨安装机械架；此外，机械手和机械架可沿各自的导轨移动且具有可伸缩功能，即可以根据被抛光工件的形状和尺寸来调整自身的位置来达到夹紧工件的目的。磁流变液置于由外壳和蒙盖所组成的密封空腔内，并且采用宁波杉工结构监测与控制工程中心有限公司所研制的型号为SG-MRF2035的磁流变液。外壳和蒙盖的材质为铝，使得产生的交变磁场落在相对磁导率较高的磁流变液分布空间内，从而对工件进行高效率地抛光。 

本实用新型所述的一种基于交变磁场的磁流变抛光装置的积极效果在于：改变原来的仅仅利用均匀磁场改变磁流变液的剪切屈服应力来达到对工件的抛光目的，该装置在原来的基础上利用磁流变液中的铁磁性颗粒在磁场方向上排列成链，且链的方向随着磁场方向的改变而变化的特性，通过控制外加交变磁场对磁流变液的剪切屈服应力和铁磁性颗粒空间分布状态进行实时控制，创造出一个与被抛光工件表面特性相吻合的抛光模，实现对零部件表面的研磨、抛光修整加工的目的。 

附图说明

图1为磁流变液中铁磁性颗粒微观示意图。 

图2为磁流变液中铁磁性颗粒成链机理示意图。 

图3为三个导轨的位置分布示意图。 

图4为本实用新型抛光原理的结构简图。 

图5为三组磁感应线圈绕法示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。 

在图1中，本实用新型一种基于交变磁场的磁流变抛光装置中所用的磁流变液9中的铁磁性颗粒1微观示意图，由图可知铁磁性颗粒是一个表面凹凸不平的类球体。 

在图2中，本实用新型一种基于交变磁场的磁流变抛光装置的理论依据：磁流变液9中铁磁性颗粒1成链机理示意图，当周围有磁场存在时，磁流变液9中的铁磁性颗粒1在磁场方向上排列成链，且链的方向随着磁场2方向的改变而变化。 

在图3中，本实用新型一种基于交变磁场的磁流变抛光装置中三个导轨10的位置分布示意图，由图可知内表面中的两个相对侧面和底面设有导轨10。 

在图4中，本实用新型一种基于交变磁场的磁流变抛光装置，该装置是由磁感应线圈3、蒙盖4、外壳5、机械手6、机械架7、工件8、磁流变液9、导轨10组成。 

在图5中，本实用新型一种基于交变磁场的磁流变抛光装置的外表面上三组能分别产生沿x、y、z方向上的磁场的磁感应线圈3的绕法示意图。 

首先将蒙盖4打开，将被抛光工件8放置在磁流变液9所在的空间里。由外壳5和蒙盖4所组成的密封装置的内表面中的两个相对侧面和底面设有导轨10，两相对侧面上的导轨10分别安装机械手6，底面导轨10安装机械架7；此外，机械手6和机械架7可沿各自的导轨10移动且具有可伸缩功能，即可以根据被抛光工件8的形状和尺寸来调整自身的位置来达到夹紧工件8的目的。 

其次将被抛光的工件8用机械手6和机械架7固定好，往空腔里面加入由宁波杉工结构监测与控制工程中心有限公司所研制的型号为SG-MRF2035的磁流变液9，关上蒙盖4，使得蒙盖4上面的触头集11与外壳5上面的触头集11精确接触。外壳5和蒙盖4所组成的密封装置的外表面绕有三组磁感应线圈3-1、3-2、3-3，能分别产生沿x、y、z方向上的磁场2，三组磁感应线圈3-1、3-2、3-3分别通以交变电流。 

最后通过对交变电流进行控制，在密封空腔内产生空间交变磁场，从而对磁流变液9的剪切屈服应力和铁磁性颗粒1的空间分布状态进行实时控制，创造出与被抛光工件8表面特性相吻合的磁流变液剪切屈服应力，对工件8进行高精度、高效率的抛光加工。外壳5和蒙盖4的材质为铝，使得产生的交变磁场落在相对磁导率较高的磁流变液9分布空间内，从而对工件8进行高效率地抛光。 

由于宁波杉工结构监测与控制工程中心有限公司所研制的型号为SG-MRF2035的磁流变液9能稳定的工作温度范围为-40℃-150℃，因此本装置可在此温度范围下能高精度、高效率地抛光工件表面。 

Claims (2)

1.一种基于交变磁场的磁流变抛光装置，该装置是由外壳、蒙盖、导轨、机械手、机械架、磁感应线圈、磁流变液、触头集组成；其特征在于：由外壳（5）和蒙盖（4）所组成的密封装置的外表面绕有三组能分别产生沿x、y、z方向上的磁场的磁感应线圈（3）；蒙盖（4）和外壳（5）的接触处分别设有触头集（11）；由外壳（5）和蒙盖（4）所组成的密封装置的内表面中的两个相对侧面和底面设有导轨（10）；两相对侧面上的导轨（10）分别安装机械手（6），底面导轨（10）安装机械架（7）；两机械手（6）和机械架（7）的长度可伸缩并且可控且可分别沿各自所在的导轨（10）移动；磁流变液（9）置于由外壳（5）和蒙盖（4）所组成的密封空腔内；外壳（5）和蒙盖（4）的材质为铝。

2.如权利要求1所述一种基于交变磁场的磁流变抛光装置，其特征在于：磁流变液（9）采用宁波杉工结构监测与控制工程中心有限公司所研制的型号为SG-MRF2035的磁流变液。