The present invention for micro structured surface (feature size of less than 500 m) optical micro structures in the whole easy to damage, finishing uniformity is difficult to guarantee the material removal rate, low key technical problem, the invention of a new type of micro structure surface and a magnetic controlled intelligent speed drive the special magnetic shear thickening finishing medium finishing method and device. By means of the field control unit, motion control unit and the auxiliary coil control unit to effectively control the alternating magnetic field, and with the spindle speed adjustment, realize the movement form and the range of intelligent control finishing force and special magnetic shear thickening finishing medium, so as to achieve flexible and efficient finishing surface micro structures. The present invention provides a special magnetic shear thickening light medium and its manufacturing process. The invention can avoid the limitation of the operating space and the manufacturing difficulty of the traditional fine finishing process for the structural micro features of the parts / components, so as to realize the high efficiency, high precision and high quality flexible finishing.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微细结构化表面可控光整加工方法、特殊光整介质以及光整装置,属于难加工材料零部件/构件关键微细特征结构表面的高效精密光整加工
技术介绍
机械零部件/构件的表面光整加工技术是机械精密加工后工件表面完整性进一步提高的延续,通过不切除或仅切除极薄的材料表面层,以实现去除表面微瑕疵、微裂纹、拉伸残余应力层、降低工件表面粗糙度或者增强压缩残余应力以强化表面强度、提高零部件/构件服役寿命等。目前,常用的表面光整工艺方法主要包括机械磨削与抛光、化学抛光、电解光整、化学机械抛光、超声波辅助磨抛、挤压研磨、流体光整、磁流变抛光、磁力研磨等。机械磨削与抛光作为经典的接触式光整方法,利用磨料、磨具或者抛光垫在相互运动状态下与工件表面的直接机械接触,平滑被加工工件的表面。化学抛光与电解抛光的原理相似,通过抛光液的配备,不需要复杂的机械设备,即可实现形状复杂的工件表面抛光,但是,抛光的表面粗糙度较高,一般在十至数十微米量级。化学机械抛光是利用化学与机械复合加工的原理,在半导体硅片与光电晶体基片抛光中,实现亚纳米级超光滑表面抛光,但是加工成本非常昂贵,并且一般仅用于平面光整。依靠超声波振荡磨料悬浮液的超声抛光方法,加工宏观力小,不会引起工件变形,结合化学和电化学的复合作用,可有效提高加工效率。依靠高速流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面的抛光方法,对复杂弯曲盲孔的内表面光整具有显著的加工优势。通过磁场驱动,利用磁性磨料介质或者磁流变光整介质对工件表面进行光整的工艺方法,具有加工效率高、加工条件易于控制、光整表面完整性良好等特点,广泛应用于难加工材料的表面光 ...
【技术保护点】
一种微细结构化表面特制磁性剪切增稠光整介质的组成成份与制造工艺如下:(1)特制磁性剪切增稠光整介质成份由磨料、磁性介质、分散相、分散介质、氧化剂、活化剂、PH调节剂组成;磨料选用金属氧化物磨料、碳化硅、石榴石等普通磨料或者超硬磨料(立方氧化硼和金刚石),粒度为1‑200 μm;磁性介质选用羟基铁,粒度为1‑50 μm;分散相选用碳酸钙、二氧化硅、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),粒径小于1 μm;分散介质选用水、盐溶液、有机物(乙二醇(EG)、丙二醇(PG)、丁二醇(BG)或者聚乙二醇(PEG)等)或者矿物油等;氧化剂和活化剂选用过氧化钠、次氯酸钠、高锰酸钾或者过氧化钙等;PH调节剂选用强酸弱碱盐或强碱弱酸盐,如碳酸钠、碳酸钾或者碳酸氢钠等;特制磁性剪切增稠光整介质制造工艺如下:利用油浴搅拌法或球磨法在超声辅助下将分散相与分散介质混合,制成分散体系,固体质量含量为10%‑80%;(2)当分散相的粒径为1 nm‑100 nm,选用油浴搅拌法与超声分散法相结合的方式制作所述分散体系,在70‑90℃油浴温度下,将定量的分散相缓慢加入分散介质中,并在超声辅助下进行机械搅拌1‑2 h,控制 ...
【技术特征摘要】
1.一种微细结构化表面特制磁性剪切增稠光整介质的组成成份与制造工艺如下:(1)特制磁性剪切增稠光整介质成份由磨料、磁性介质、分散相、分散介质、氧化剂、活化剂、PH调节剂组成;磨料选用金属氧化物磨料、碳化硅、石榴石等普通磨料或者超硬磨料(立方氧化硼和金刚石),粒度为1-200μm;磁性介质选用羟基铁,粒度为1-50μm;分散相选用碳酸钙、二氧化硅、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),粒径小于1μm;分散介质选用水、盐溶液、有机物(乙二醇(EG)、丙二醇(PG)、丁二醇(BG)或者聚乙二醇(PEG)等)或者矿物油等;氧化剂和活化剂选用过氧化钠、次氯酸钠、高锰酸钾或者过氧化钙等;PH调节剂选用强酸弱碱盐或强碱弱酸盐,如碳酸钠、碳酸钾或者碳酸氢钠等;特制磁性剪切增稠光整介质制造工艺如下:利用油浴搅拌法或球磨法在超声辅助下将分散相与分散介质混合,制成分散体系,固体质量含量为10%-80%;(2)当分散相的粒径为1nm-100nm,选用油浴搅拌法与超声分散法相结合的方式制作所述分散体系,在70-90℃油浴温度下,将定量的分散相缓慢加入分散介质中,并在超声辅助下进行机械搅拌1-2h,控制速度范围200-350r/min,直至分散相充分且均匀地分散到分散介质中,制成分散体系;当分散相的粒径为100nm-1μm时,选用球磨法与超声分散法结合的方式制作所述分散体系,运用磨球干磨定量的分散相0.5-1h,随后加入定量的分散介质在超声辅助下进行球磨3-5h,制成所述分散体系;将定量所述分散体系与定量磨料、磁性介质、氧化剂、活化剂、PH调节剂混合,在超声辅助下进行球磨1-2h,制成磨料分散体系,并置入真空干燥箱内24h,控制温度范围20-27℃,除去所述磨料分散体系中的气泡,制造成特制磁性剪切增稠光整介质。2.一种微细结构化表面光整加工方法,主要通过以下基本步骤实现:(1)电磁线圈(3-2)绕制在线圈底座上(3-3);(2)待加工零部件/构件(2-4)通过三轴精密电动位移平台(2-6)调整至磁场作用区域;(3)垂直分布的两对电磁线圈(3-2)通电后形成的磁场力施加于特制磁性剪切增稠光整介质(4-2)上;(4)三轴精密电动位移平台(2-6)控制待光整的微细结构化零部件/构件(2-4)至磁场作用区,依靠其行程控制实现加工件的精密定位;(5)通过控制施加于电磁线圈(3-2)的磁场驱动信号和调整主轴(2-1)转动速度,可以改变特制磁性剪切增稠光整介质(4-2)和零部件/构件(2-4)间的作用力和作用方式,进而实现对特制磁性剪切增稠光整介质(4-2)的数字化智能控制;(6)电磁线圈(3-2)施加高频信号产生的径向振动磁场力以及辅助线圈(2-10)产生的轴向振动磁场力,进一步提高表面光整加工效率。3.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员:田业冰,范增华,刘志强,赵玲玲,范硕,
申请(专利权)人:山东理工大学,
类型:发明
国别省市:山东;37
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