一种复合磁场式磁流变抛光头制造技术

本发明专利技术公开了一种复合磁场式磁流变抛光头，包括传动轴、工件、抛光头、左铁芯、励磁线圈、钕铁硼磁瓦、左隔磁板、磁流变液、右隔磁板、右铁芯、输液管，抛光头安装于工件内壁中心位置处，抛光头两端分别与传动轴和输液管螺纹连接，抛光头由传动轴驱动相对工件内壁作高速旋转运动，工件相对抛光头作往复直线运动，本发明专利技术结构简单，将电磁铁和永磁体结合起来作为磁流变抛光的励磁装置，在提供足够大小的磁场强度下，励磁装置所占空间小，发热量少，可以实现抛光区域磁场强度的准确调节，尤其适用于细长非导磁管件的内壁抛光处理。

A compound magnetic field type magnetorheological polishing head

The invention discloses a composite magnetic type magnetic rheological polishing head, which comprises a drive shaft, the workpiece and polishing head, Zuo Tiexin, excitation coil, NdFeB magnetic tile, magnetic separation sheet, the left and right MRF magnetic separation sheet, right core, infusion tube, polishing head is arranged on the inner wall of a workpiece at the center position. The polishing head ends are respectively connected with the transmission shaft and the infusion pipe thread, the polishing head is composed of a drive shaft to drive the inner wall relative to the workpiece rotate quickly, workpiece polishing head for reciprocating linear motion, the invention has the advantages of simple structure, the electromagnet and permanent magnet combination as the excitation device of MRF, in magnetic field strength of sufficient size. The excitation device has small occupied space, less heat, can accurately adjust the polishing area of the magnetic field strength, especially the inner wall polishing treatment on elongated magnetic tube.

【技术实现步骤摘要】
一种复合磁场式磁流变抛光头
本专利技术设计一种抛光头，尤其涉及一种用于加工细长非导磁管件内壁的复合磁场式磁流变抛光头。
技术介绍
磁流变抛光是一种新兴的超精密加工技术，利用磁流变液在磁场作用下的流变性来实现对工件表面的抛光，具有可控性好、材料去除稳定、抛光效果好的优点。在梯度磁场的作用下磁流变液表观粘度、剪切屈服应力迅速增大，形成与被加工表面相吻合的柔性抛光模，通过柔性抛光模与工件的快速相对运动实现对工件表面材料的剪切去除。抛光模的硬度可根据磁场强度的大小来进行控制，在一定范围下，磁流变液的屈服应力随磁场强度的增大而增大，超过一定范围磁流变液的屈服应力将不再受磁场强度的影响，所以磁场强度是影响磁流变抛光的一个关键因素。中国专利(公开号CN1486821A)公开的电磁方式磁流变抛光头，使用电磁铁作为磁流变抛光的励磁装置，通过改变励磁电流大小即可改变抛光区域的磁场强度，控制简单方便，但是电磁铁所占空间较大，而且随着抛光时间增长电磁铁发热严重容易影响抛光效果，还需设计专门的冷却机构。中国专利(公开号CN106736879A)公开的一种滚轴式磁流变抛光装置与方法，使用永磁体作为磁流变抛光的励磁装置并安装在抛光轴内，永磁体占用空间体积小，不会产生发热问题，但是难以准确调节抛光区域的磁场强度，只能通过调节永磁体和抛光轴内壁的间距或者抛光轴外壁和工件被抛光表面的间距来间接调节抛光区域的磁场强度，可控性差。
技术实现思路
目前磁流变抛光装置主要用于平面、球面、非球面或者3D曲面的表面抛光处理，针对上述装置存在的问题，本专利技术提供了一种可用于细长非导磁管件内壁抛光的复合磁场式磁流变抛光头，将永磁体和电磁铁结合起来，当电磁铁产生磁场和永磁体产生磁场方向相同时，两者叠加磁场增强，当电磁铁产生磁场和永磁体产生磁场方向相反时，两者叠加磁场减小，在提供足够大小的磁场强度下，励磁装置所占空间小，发热量少，可以实现抛光区域磁场强度的准确调节。本专利技术的目的在于提供一种复合磁场式磁流变抛光头，能够适用于对细长非导磁管件内壁进行抛光处理，励磁装置所占空间小，发热量少，能实现抛光区域磁场强度的准确调节。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种复合磁场式磁流变抛光头，包括传动轴、工件、抛光头、左铁芯、励磁线圈、钕铁硼磁瓦、左隔磁板、磁流变液、右隔磁板、右铁芯、输液管，具体结构如下：抛光头安装于工件内壁中心位置处，抛光头两端分别与传动轴和输液管螺纹连接，抛光头由传动轴驱动相对工件内壁作高速旋转运动，工件相对抛光头作往复直线运动，左铁芯和右铁芯分别安装在抛光头内部左右两侧，左铁芯两端分别与传动轴和左隔磁板螺纹连接，右铁芯两端分别与输液管和右隔磁板螺纹连接，左铁芯和右铁芯的两端周向上各自均匀分布四块钕铁硼磁瓦，左铁芯和右铁芯中间柱面上缠绕励磁线圈；所述钕铁硼磁瓦径向充磁，同一铁芯左右两端钕铁硼磁瓦磁极方向相反；所述抛光头中部外壁面开有环形槽，环形槽上均匀分布多个矩形孔；磁流变液经输液管输送到抛光头内部空腔，随着磁流变液的持续输入，磁流变液从抛光头中部周向开孔处溢出积聚在环形槽内，再流向两侧的抛光区域。所述环形槽宽2mm，环形槽上均匀分布三个矩形孔，矩形孔的长为8-9mm，宽为1.5-2mm。电磁铁产生磁场和永磁体产生磁场方向相同时，两者叠加磁场增强，当电磁铁产生磁场和永磁体产生磁场方向相反时，两者叠加磁场减小。所述抛光头采用非导磁材料，所述传动轴、左铁芯、左隔磁板、右隔磁板、右铁芯、输液管均采用导磁材料。本专利技术的优点及有益效果是：1.磁流变液经输液管输送到抛光头内部空腔，在抛光头外壁周向上开有环形槽，环形槽上均匀分布三个长为8-9mm，宽为1.5-2mm的矩形孔，磁流变液从抛光头中部周向开孔处溢出积聚在环形槽内，再向两侧抛光区域流动，保证磁流变液能够在抛光区域内均匀流动。在磁场作用下，磁流变液的表观粘度、剪切屈服应力迅速增大，形成具有黏塑性的Bingham介质，通过抛光头与工件内壁的快速相对运动实现工件表面的材料去除。2.抛光头内部空腔的磁流变液会通过隔磁板与抛光头内壁的微小间隙分别向左右两侧溢出流向铁芯处，受铁芯两端周向分布钕铁硼磁瓦所产生磁场的影响，磁流变液在靠近钕铁硼磁瓦的时候迅速固化，形成磁流体自密封，所以抛光头内部容纳磁流变液的空腔两侧不需设计专门的密封装置，简化了抛光头内部结构。3.本专利技术的励磁装置将电磁铁和永磁体结合起来，与单纯电磁铁装置相比，在达到同样的磁场强度下所需电流更小、线圈匝数更少，减少了励磁装置的发热量，缩小了励磁装置所占的空间体积，与单纯永磁体相比，弥补了永磁体磁场可控性差的问题，当电磁铁产生磁场和永磁体产生磁场方向相同时，两者叠加磁场增强，当电磁铁产生磁场和永磁体产生磁场方向相反时，两者叠加磁场减小，在提供足够大小的磁场强度下，励磁装置所占空间小，发热量少，可以实现抛光区域磁场强度的准确调节。附图说明图1是本专利技术剖面结构示意图；图2a是左铁芯左端周向钕铁硼磁瓦分布示意图；图2b是左铁芯右端钕铁硼磁瓦分布示意图；图3a是右铁芯左端周向钕铁硼磁瓦分布示意图；图3b是右铁芯右端周向钕铁硼磁瓦分布示意图；图4为抛光头周向环形槽及矩形孔的示意图；图中：1-传动轴，2-工件，3-抛光头，4-左铁芯，5-励磁线圈，6-钕铁硼磁瓦，7-左隔磁板，8-磁流变液，9-右隔磁板，10-右铁芯，11-输液管；31-环形槽，32-矩形孔。具体实施方式下面，结合附图对本专利技术进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术复合磁场式磁流变抛光头，主要包括：传动轴1、工件2、抛光头3、左铁芯4、励磁线圈5、钕铁硼磁瓦6、左隔磁板7、磁流变液8、右隔磁板9、右铁芯10、输液管11，具体结构如下：抛光头3安装于工件2内壁中心位置处，抛光头3和工件2内壁间隙1mm，抛光头3两端分别与传动轴1和输液管11螺纹连接，抛光头3由传动轴1驱动作高速旋转运动，工件2相对抛光头3作往复直线运动，左铁芯4和右铁芯10分别安装在抛光头3内部左右两侧，左铁芯4两端分别与传动轴1和左隔磁板7螺纹连接，右铁芯10两端分别与输液管11和右隔磁板9螺纹连接，左铁芯4和右铁芯10两端周向上各自均匀分布四块钕铁硼磁瓦6，左铁芯4和右铁芯10中间柱面上缠绕励磁线圈5。励磁线圈5通过左铁芯4与抛光头3的间隙内设置的导线与直流电源连接。左隔磁板7和右隔磁板9之间留有2mm间隙，在抛光头3内部形成容纳磁流变液8的空腔，隔磁板采用导磁材料起到磁屏蔽的作用，防止励磁装置产生的磁场影响到抛光头3内腔的磁流变液8，抛光头3中部外壁面开有宽2mm的环形槽，环形槽上均匀分布三个长为8-9mm，宽为1.5-2mm的矩形孔。磁流变液8经输液管11内表面的通孔111输送至抛光头3内部空腔内，随着磁流变液8的持续输入，磁流变液8经抛光头3外壁面开的矩形孔32处溢出积聚在抛光头3周向的环形槽31内，再分别流向两侧的抛光区域，在梯度磁场作用下，磁流变液8表观粘度、剪切屈服应力迅速增大，流变成半固体状态，随着抛光头3和工件2内壁的相对运动，实现对工件表面材料的剪切去除。抛光头3内部空腔的磁流变液8会通过隔磁板与抛光头3内壁的微小间隙分别向左右两侧溢出流向铁芯处，受铁芯两端周向分布钕铁硼磁瓦6所产生磁场的影响，磁力变液8在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合磁场式磁流变抛光头，包括传动轴、工件、抛光头、左铁芯、励磁线圈、钕铁硼磁瓦、左隔磁板、磁流变液、右隔磁板、右铁芯、输液管，具体结构如下：抛光头安装于工件内壁中心位置处，抛光头两端分别与传动轴和输液管螺纹连接，抛光头由传动轴驱动相对工件内壁作高速旋转运动，工件相对抛光头作往复直线运动，左铁芯和右铁芯分别安装在抛光头内部左右两侧，左铁芯两端分别与传动轴和左隔磁板螺纹连接，右铁芯两端分别与输液管和右隔磁板螺纹连接，左铁芯和右铁芯的两端周向上各自均匀分布四块钕铁硼磁瓦，左铁芯和右铁芯中间柱面上缠绕励磁线圈；所述钕铁硼磁瓦径向充磁，同一铁芯左右两端钕铁硼磁瓦磁极方向相反；所述抛光头中部外壁面开有环形槽，环形槽上均匀分布多个矩形孔；磁流变液经输液管输送到抛光头内部空腔，随着磁流变液的持续输入，磁流变液从抛光头中部周向开孔处溢出积聚在环形槽内，再流向两侧的抛光区域。

【技术特征摘要】
1.一种复合磁场式磁流变抛光头，包括传动轴、工件、抛光头、左铁芯、励磁线圈、钕铁硼磁瓦、左隔磁板、磁流变液、右隔磁板、右铁芯、输液管，具体结构如下：抛光头安装于工件内壁中心位置处，抛光头两端分别与传动轴和输液管螺纹连接，抛光头由传动轴驱动相对工件内壁作高速旋转运动，工件相对抛光头作往复直线运动，左铁芯和右铁芯分别安装在抛光头内部左右两侧，左铁芯两端分别与传动轴和左隔磁板螺纹连接，右铁芯两端分别与输液管和右隔磁板螺纹连接，左铁芯和右铁芯的两端周向上各自均匀分布四块钕铁硼磁瓦，左铁芯和右铁芯中间柱面上缠绕励磁线圈；所述钕铁硼磁瓦径向充磁，同一铁芯左右两端钕铁硼磁瓦磁极方向相反；所述抛光头中部外壁面开有环形槽，环形槽上均匀分布多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋万里，石沛，修世超，王娜，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21