磁流變液曲面拋光系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁流變液曲面拋光系統(tǒng)。磁流變液曲面拋光系統(tǒng)主要由磁場發(fā)生裝置、拋光工件、拋光池、拋光軸、兩坐標(biāo)控制裝置組成。在兩坐標(biāo)控制裝置的控制下，拋光軸既做自轉(zhuǎn)又在XY平面運(yùn)動，其自轉(zhuǎn)帶動在磁場作用下形成的半固體態(tài)的磁流變液柔性磨頭與拋光工件拋光曲面產(chǎn)生相對運(yùn)動，并通過磁場發(fā)生裝置調(diào)節(jié)拋光工件母線各點(diǎn)受到的磁場力，使得拋光工件母線各點(diǎn)的磨削量大小一致，從而對拋光工件進(jìn)行均勻的拋光直至達(dá)到要求的拋光精度。本發(fā)明公開的磁流變液曲面拋光系統(tǒng)能對各種內(nèi)外曲面進(jìn)行拋光，粗糙度小且表面均勻度高。
【專利說明】磁流變液曲面拋光系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及利用磁流變液拋光的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種利用磁流變液對各種曲面進(jìn)行拋光的磁流變液曲面拋光系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁流變液在磁場的作用下會由液體狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變成固體狀態(tài)，粘度逐漸變大，加入磨料可形成帶有許多切削刃的半固體態(tài)磁流變液柔性磨頭。磁流變液拋光技術(shù)指在磁場的作用下，半固體態(tài)的磁流變液柔性磨頭與工件拋光面發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)，會對拋光面表面產(chǎn)生大的切削力，從而對工件拋光面進(jìn)行拋光。磁流變液拋光技術(shù)是集電磁學(xué)、流體力學(xué)、材料學(xué)和機(jī)械加工等多學(xué)科于一體而形成的一種綜合性強(qiáng)的先進(jìn)制造技術(shù)。
[0003]經(jīng)文獻(xiàn)檢索，磁流變液拋光技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于回轉(zhuǎn)體零件的外圓拋光和平面拋光中，如中國專利201210142221.3就提出了一種“柱體工件拋光系統(tǒng)”。雖然磁流變液拋光技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于工件表面的拋光，但當(dāng)前主要集中于對回轉(zhuǎn)體外圓面和平面進(jìn)行拋光，應(yīng)用范圍小。經(jīng)專利查詢，利用磁流變液對工件曲面進(jìn)行拋光的應(yīng)用尚未見報(bào)道，尤其是對工件內(nèi)曲面進(jìn)行拋光。曲面的拋光，尤其是工件內(nèi)曲面的拋光，一直是機(jī)械加工領(lǐng)域的一個(gè)加工難點(diǎn)，特別是對非回轉(zhuǎn)體上的內(nèi)曲面進(jìn)行拋光，很難采用一般的技術(shù)對其進(jìn)行表面均勻一致而又超光滑的拋光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種磁流變液曲面拋光系統(tǒng)，適用于對各種內(nèi)外曲面有高精度加工要求的應(yīng)用場合，尤其適用于對工件內(nèi)曲面的拋光。
[0005]為了獲得表面均勻一致而又粗糙度小的拋光曲面，尤其是工件內(nèi)曲面，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下所述。
[0006]本發(fā)明所述的磁流變液曲面拋光系統(tǒng)，主要由磁場發(fā)生裝置、拋光池、拋光軸、拋光工件、兩坐標(biāo)控制裝置等組成。其中:I)所述的磁場發(fā)生裝置的磁場一極為拋光軸，另一極沿著拋光工件周向布置，沿著拋光工件母線各點(diǎn)的磁場力大小可調(diào)；2)所述的拋光池中裝有加入磨料的磁流變液，當(dāng)磁場作用時(shí)，帶有磨料的磁流變液形成半固體態(tài)的磁流變液柔性磨頭；3)所述的拋光工件固定在拋光池中，且位于磁場兩極之間；4)所述的拋光軸安裝在兩坐標(biāo)控制裝置上，在兩坐標(biāo)控制裝置的控制下，拋光軸自轉(zhuǎn)，并帶動在磁場力的作用下呈半固體狀態(tài)的磁流變液柔性磨頭與拋光工件母線發(fā)生相對運(yùn)動，同時(shí)通過磁場發(fā)生裝置調(diào)節(jié)拋光工件母線各點(diǎn)受到的磁場力，使得拋光工件母線各點(diǎn)的磨削量大小一致，從而對拋光工件母線各點(diǎn)進(jìn)行均勻一致的拋光；5)所述的兩坐標(biāo)控制裝置根據(jù)程序指令控制拋光軸的自轉(zhuǎn)和在XY坐標(biāo)平面的運(yùn)動軌跡，保持拋光軸母線與拋光工件母線之間的最小距離始終相等，從而對拋光工件各母線進(jìn)行均勻一致的拋光直到達(dá)到指定的加工精度要求。
[0007]所述的拋光池可加入磁流變液循環(huán)裝置，從而加速磁流變液的循環(huán)流動，提高磨料在磁流變液中的均勻性。
[0008]所述的拋光工件拋光曲面為外輪廓面或者是內(nèi)輪廓面，拋光工件母線為直線、圓弧線或者是函數(shù)曲線。
[0009]所述的拋光軸母線為與之對應(yīng)的拋光工件母線函數(shù)曲線，且與拋光工件母線平行放置。由于拋光軸母線函數(shù)曲線與拋光工件拋光面母線函數(shù)曲線一致，只要保證拋光工件拋光面最小曲率半徑大于拋光軸曲率半徑，即可對拋光曲面進(jìn)行表面均勻一致的拋光。
[0010]所述的拋光軸的自轉(zhuǎn)和在XY平面的運(yùn)動還可攪拌磁流變液，讓磨料在磁流變液中均勻分布，從而保證拋光表面的拋光精度的均勻性。
[0011]特別地，當(dāng)拋光工件母線為直線時(shí)，拋光軸各點(diǎn)線速度大小一樣，調(diào)節(jié)磁場發(fā)生裝置使拋光工件母線各點(diǎn)受到大小一致的磁場力，從而保證拋光工件母線各點(diǎn)的磨削量大小一致；當(dāng)拋光工件母線為非直線時(shí)，拋光軸母線各點(diǎn)線速度大小不同，調(diào)節(jié)磁場發(fā)生裝置使拋光工件母線各點(diǎn)受到規(guī)定大小的磁場力，從而保證拋光工件母線各點(diǎn)的磨削量大小一致。因此，本發(fā)明所述的磁流變液曲面拋光系統(tǒng)只需通過調(diào)節(jié)磁場在拋光工件母線各點(diǎn)的磁場力的大小保證拋光工件母線各點(diǎn)的磨削量大小一致，即可獲得表面均勻度高且粗糙度小的拋光曲面。
[0012]根據(jù)本發(fā)明所述的磁流變液曲面拋光系統(tǒng)技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果。
[0013]1.加工表面均勻，粗糙度小，精度高。本發(fā)明所述的磁流變液曲面拋光系統(tǒng)通過控制磁場發(fā)生裝置使拋光工件拋光曲面各母線各點(diǎn)的磨削量大小一致，從而獲得表面均勻、粗糙度小、精度高的拋 光工件曲面。
[0014]2.加工范圍廣，尤其適用于拋光工件非回轉(zhuǎn)內(nèi)曲面的加工。本發(fā)明所述的磁流變液曲面拋光系統(tǒng)只需保證拋光軸母線與拋光曲面母線均為同一函數(shù)曲線，根據(jù)基礎(chǔ)幾何理論，只要拋光工件拋光面最小曲率半徑大于拋光軸的曲率半徑的曲面均可采用本系統(tǒng)進(jìn)行拋光，尤其是采用一般方法難以進(jìn)行拋光的非回轉(zhuǎn)內(nèi)曲面也可在本系統(tǒng)上輕易完成拋光工序。
[0015]3.推動了磁流變液拋光技術(shù)的發(fā)展。本發(fā)明所述的磁流變液曲面拋光系統(tǒng)極大的擴(kuò)展了磁流變液拋光技術(shù)的應(yīng)用范圍，進(jìn)一步推動了該技術(shù)的發(fā)展。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1磁流變液拋光系統(tǒng)俯視簡圖。
[0018]圖2磁流變液拋光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剖視簡圖。
[0019]圖3內(nèi)圓柱面拋光剖面圖。
[0020]圖4非回轉(zhuǎn)曲面母線剖面圖。
[0021]圖5非回轉(zhuǎn)曲面拋光剖面圖。
[0022]其中:1-磁場發(fā)生裝置，2-拋光池，2a-磨料，3_拋光軸，3a_拋光軸母線，3b_XY運(yùn)動軌跡，4-拋光工件,4a-拋光曲面,4b-拋光曲面母線,4c-拋光曲面輪廓，5-兩坐標(biāo)控制
>j-U ρ?α裝直。
[0023]【具體實(shí)施方式】
[0024]為了更好的解釋說明本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]結(jié)合圖1、圖2，磁流變液曲面拋光系統(tǒng)主要由磁場發(fā)生裝置(I)、拋光池(2)、拋光軸(3)、拋光工件(4)、兩坐標(biāo)控制裝置(5)組成。拋光工件(5)固定在拋光池(2)中，且位于磁場兩極之間；拋光軸(3 )安裝在兩坐標(biāo)控制裝置(5 )上，并保證拋光軸母線(3a)與拋光曲面母線(4b)平行且間距可調(diào)；磁場發(fā)生裝置(I)的一極為拋光工件(4)，另一極沿著拋光工件(5 )周向布置，且沿著拋光曲面母線(4c )磁場力大小可調(diào)。
[0026]實(shí)施方式I內(nèi)圓柱面的拋光。
[0027]結(jié)合圖1、圖2、圖3，對內(nèi)圓柱面進(jìn)行拋光時(shí)，首先將內(nèi)圓柱面需要拋光的拋光工件(4)固定于拋光池(2)中；接著在拋光池(2)中加入適量混有磨料的磁流變液；接著將柱體拋光軸(3 )安裝在兩坐標(biāo)控制裝置(5 )上，通過控制兩坐標(biāo)控制裝置(5 )在XY方向的運(yùn)動調(diào)節(jié)拋光軸母線(3a)與拋光曲面母線(4b)之間的最小間距至設(shè)定大??；接著打開磁場發(fā)生裝置(1)，將拋光軸(3)作為磁場的一極，在拋光工件(4)周向均勻布置磁場的另一極，調(diào)節(jié)磁場力大小，保證拋光曲面母線(4b)各點(diǎn)受到大小一致的磁場力；最后兩坐標(biāo)控制裝置(5)發(fā)出拋光指令，在程序指令的控制下，控制拋光軸(3)以規(guī)定的轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)并沿著預(yù)定的XY運(yùn)動軌跡(3b)運(yùn)動，從而帶動混有磨料的磁流變液(2a)形成的柔性磨頭對拋光曲面各母線進(jìn)行均勻一致的拋光，直到達(dá)到要求的拋光精度。其中:拋光軸(3)的自轉(zhuǎn)帶動在磁場作用下呈半固體狀態(tài)的混有磨料的磁流變液(2a)形成的柔性磨頭給拋光曲面母線(4b)(此處為內(nèi)圓柱面母線，即為直線)大小一致的磨削量，拋光軸(3)的XY運(yùn)動軌跡(3b)保證對拋光曲面(4a)沿著拋光曲面輪廓(4c)方向的各母線依次進(jìn)行均勻一致的拋光。
[0028]實(shí)施方式2非回轉(zhuǎn)曲面的拋光。
[0029]結(jié)合圖1、圖2、圖4、圖5，將實(shí)施方式I中的母線為直線的拋光軸(3)換成母線函數(shù)曲線與拋光曲面母線(3b)函數(shù)曲線一致的專用拋光軸。由于拋光軸母線各點(diǎn)線速度大小不同，需通過磁場發(fā)生裝置(I)調(diào)節(jié)拋光曲面母線(4c)各點(diǎn)的磁場力的大小，使得拋光曲面母線(4c)各點(diǎn)的磨削量大小一致，從而保證拋光曲面(4a)獲得均勻一致的拋光，其余步驟與實(shí)施方式I完全相同。
[0030]最后需要說明的是，本【具體實(shí)施方式】僅用于更好的解釋說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的使用范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者是等同替換，而不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.磁流變液曲面拋光系統(tǒng)，其特征在于:主要由磁場發(fā)生裝置、拋光池、拋光軸、拋光工件、兩坐標(biāo)控制裝置組成。其中，I)所述的磁場發(fā)生裝置的一極為拋光軸，另一極沿著拋光工件周向布置，沿著拋光工件母線各點(diǎn)的磁場大小可調(diào)；2)所述的拋光池中裝有加有磨料的磁流變液；3)所述的拋光工件固定在拋光池中，且位于磁場兩極之間；4)所述的拋光軸安裝在兩坐標(biāo)控制裝置上；5)所述的兩坐標(biāo)控制裝置控制拋光軸的自轉(zhuǎn)和在XY平面的運(yùn)動軌跡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液曲面拋光系統(tǒng)，其特征在于:所述的拋光工件拋光曲面為外輪廓面或者是內(nèi)輪廓面，拋光工件母線為直線、圓弧線或者是函數(shù)曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液曲面拋光系統(tǒng)，其特征在于:所述的拋光軸母線為與之對應(yīng)的拋光工件母線函數(shù)曲線，并與拋光工件對應(yīng)母線平行放置。
【文檔編號】B24B1/00GK103612162SQ201310599531
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】曹修全, 姚進(jìn), 吳杰, 余德平, 童春, 王萬平, 趙益 申請人:四川大學(xué)