一种旋转磁极磁流变抛光装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种旋转磁极磁流变抛光装置，用于抛光管状工件的内壁，其包括磁流变液供给系统、工件支撑和驱动机构以及磁极旋转机构。磁流变液在液体压力泵的作用下，从管件夹持装置上的入液管泵入至管件的内腔，依靠压力泵产生的高压，磁流变液在管件内腔快速流动，流经抛光区域时，磁流变液由于受磁场强度影响发生流变效应，剪切屈服应力和表观粘度都迅速增加，在工件的往复运动和旋转磁架的旋转运动下，实现了工件与磁流变液之间的复合运动，完成对工件内表面材料的去除。还提供了采用上述装置进行抛光的方法。本发明专利技术可以针对细短非导磁管的内壁进行自动抛光，具有结构简单，抛光均匀、效率高、抛光过程可控性强、没有表面损伤等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转磁极磁流变抛光装置及方法
本专利技术涉及管状工件的内壁抛光技术，具体涉及一种采用磁流变技术对细短非导磁管的内壁进行抛光的技术。
技术介绍
细短非导磁管被广泛应用于航空航天、医疗、军工等领域。受使用环境的限制，对管件内部的粗糙度要求较高，所以对细短非导磁管内壁的抛光就显得尤为重要。现有技术常采用电化学光整加工法和磁力研磨法对管材内壁进行抛光。电化学光整加工法是利用金属阳极电化学溶解的原理，使得表面形成的钝化膜在外部流场的作用下被整平，且加工时不受工件材质和表面硬度的制约，但影响电化学光整加工整平效果的因素很多，且随着光整加工的进行，整平效果会降低。磁力研磨法是利用烧结的磁性磨料在磁场的作用下形成磁性刷头，利用柔性的磁力刷对工件表面进行处理，磁力研磨的适应性好，广泛应用于平面、圆面和复杂曲面的表面光整加工，但存在抛光效率低、磨粒制作的周期长、经济性差的缺点。磁流变抛光技术是介于接触式抛光与非接触式抛光的一种抛光方法，借助于磁流变液在梯度磁场中发生流变而形成的具有粘塑行为的柔性“小磨头”与工件之间快速的相对运动，使工件表面受到很大的剪切力，从而使工件表面材料被去除。磁流变液主要由高磁导率、低磁滞性的微小软磁颗粒和非导磁性的液体混合而成的悬浮体，具有磁特性、流变性和稳定性等特点。磁流变抛光技术与传统抛光方法相比，具有抛光精度高，无刀具磨损、堵塞现象，去除率高且不引入亚表面损伤等优点，可实现近零亚表面损伤和纳米级精度抛光。但是现有磁流变抛光技术在用于两端开放的管状工件时存在控制性差、抛光不均匀的技术问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术存在的抛光过程可控制性差，抛光不均匀等技术问题，提出本专利技术。(二)技术方案本专利技术采用一种旋转磁极磁流变抛光装置及方法对细短非导磁管进行抛光。本专利技术用经过旋转磁架励磁后发生流变效应的高压磁流变液作为抛光头，不设置实体的抛光头，使本专利技术可对极细非导磁管进行抛光。为实现以上目的本专利技术提供一种旋转磁极磁流变抛光装置，用于抛光管状工件的内壁，其包括磁流变液供给系统、工件支撑和驱动机构以及磁极旋转机构。所述工件支撑和驱动机构用于自所述工件的第一端保持所述工件并驱动所述工件沿自身轴线往复运动；所述磁极旋转机构包括旋转磁架、驱动所述旋转磁架围绕工件旋转的驱动装置、以及向所述旋转磁架供电的励磁供电装置；所述磁流变液供给系统用于自所述工件的第一端向所述工件内连续供应磁流变液并自所述工件的第二端连续导出使用过的磁流变液；所述磁流变液能够在所述旋转磁架的励磁作用下发生流变，并在所述工件的往复运动和旋转磁架的旋转运动作用下对所述工件的内壁进行抛光。优选地，所述磁流变液为高压磁流变液，磁流变液所受压强为2MPa—4MPa。优选地，所述工件支撑和驱动机构包括设置在底座上的步进电机、由步进电机驱动旋转的滚珠丝杠和工作台，工作台的底部设置有与所述滚珠丝杠接合的丝杠滑块，工作台包括沿滚珠丝杠轴线方向延伸的通孔，以及对应于所述通孔设置用于夹持所述工件的第一端的夹持装置，所述磁流变液供给系统包括入液管，所述入液管穿过所述工作台上的通孔与所述夹持装置内部和/或所述工件的内部密封连通。优选地，所述工作台上开有垂直于滚珠丝杠轴线方向的卡槽，所述夹持装置适于沿所述卡槽滑动并借助于紧固件限位在理想位置。优选地，所述磁流变液供给系统还包括出液管，所述出液管用于将工件中的磁流变液自工件的第二端导出并排放或回收。优选地，所述工件支撑和驱动机构还包括用于支撑所述工件的第二端的连接结构，所述连接机构包括管状本体，所述管状本体的第一端的内壁与工件第二端的外壁形成密封连接，所述管状本体的第二端内壁与出液管的外壁密封连接。所述出液管上固定地套设一旋转衬套，所述旋转衬套适于与所述旋转磁架旋转接合。优选地，所述旋转衬套的外表面分布有凹槽，凹槽内设置有与所述旋转磁架的中心轴孔内壁滚动接合的钢珠。优选地，所述旋转磁架包括带有中心孔的十字结构，所述十字结构对应于所述工件的第二端设置且所述中心孔的轴线与所述工件的轴线平行或共线，十字结构的每个末端设置有铁芯支架，所述铁芯支架沿平行于所述中心孔的轴线的方向在工件的外部延伸，每个所述铁芯支架朝向所述中心孔轴线的一侧设置有磁铁和线圈，相邻铁芯支架的所述线圈由所述励磁供电装置供应反向电流。优选地，所述磁铁为矩形钕铁硼磁铁。优选地，每个所述铁芯支架与所述中心孔的轴线的间距可调。本专利技术还提供一种旋转磁极磁流变抛光方法，使用前述的任一种旋转磁极磁流变抛光装置对管状工件进行抛光，包括以下步骤：S1、将工件安装在夹持装置上，通过调节夹持装置使工件的轴线与旋转磁架的旋转轴线重合，调节旋转磁架与工件外壁的间隙；S2、调节抛光区域内的磁场强度为100mT—200mT；S3、将磁流变液导入工件的内腔；S4、调节旋转磁架的转速以及工件轴向往复运动的速度和往复行程；S5、通过工件的轴向往复运动和旋转磁架的旋转运动实现工件与磁流变液之间的复合运动，使磁流变液抛光去除工件内表面的材料。优选地，所述磁流变液经由出液管被收集过滤，搅拌均匀后，重新被导入工件的内腔实现磁流变液的循环利用。本专利技术还提供一种针对管状的工件进行旋转磁极磁流变抛光方法，将所述工件沿旋转磁极的中心轴线设置，并将工件内部持续导入磁流变液，使旋转磁极在所述工件的外部产生磁场并使所述管状工件沿轴线往复运动，实现磁流变液对工件内壁的抛光。(三)有益效果本专利技术提供的抛光设备将磁流变抛光技术应用到非导磁管内壁的抛光过程中，可以针对细短非导磁管的内壁进行自动抛光，具有结构简单，抛光均匀、效率高、抛光过程可控性强、没有表面损伤等优点。具体地，磁流变液在液体压力泵的作用下，从管件夹持装置上的入液管泵入至管件的内腔，依靠压力泵产生的高压，磁流变液在管件内腔快速流动，流经抛光区域时，磁流变液由于受磁场强度影响发生流变效应，剪切屈服应力和表观粘度都迅速增加，在工件的往复运动和旋转磁架的旋转运动下，实现了工件与磁流变液之间的复合运动，完成对工件内表面材料的去除。利用液体压力泵使工件内腔充满磁流变液，可以使流变后的磁流变液更加紧密地贴在管件的全周向内壁，而高压磁流变液能够进一步增加磁流变液与管壁之间的压力，增强抛光效果。工件进给通过步进电机实现，通过调节步进电机的速度，能够调节工件进给的速度。旋转磁架的旋转速度可以通过调速电机进行控制，操作简单，往复与旋转的复合运动使管件的整个内壁都可以进行表面处理，使抛光能够完全覆盖抛光区域，没有死角，抛光均匀性更好。旋转磁架布置在工件外部，且工件与步进电机和调速电机不直接接触，避免了由于长时间工作使电磁铁上线圈的热量和电机的热量传递到管件内部，造成磁流变液性质改变的情况发生。旋转磁架上设有四个铁芯支架，四个铁芯支架上分别缠绕线圈，相邻线圈中通入反向电流，铁芯支架上放置矩形钕铁硼磁铁，通过控制电流的大小可以控制磁场的大小，相邻铁芯支架之间的形成N—S回路，所以在管壁的周向会形成四个抛光区域，在工作过程中大大提高了抛光效率和抛光的均匀性。附图说明图1为本专利技术实施例中旋转磁极磁流变抛光装置的三维立体图；图2为图1所示的旋转磁极磁流变抛光装置中旋转磁架的三视图；图3为图1中套设在工件外部的旋转衬套的立体图；图4为工件、连接机构和出液管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转磁极磁流变抛光装置，用于抛光管状工件(8)的内壁，其特征在于：包括磁流变液供给系统、工件支撑和驱动机构以及磁极旋转机构，所述工件支撑和驱动机构用于自所述工件(8)的第一端保持所述工件(8)并驱动所述工件(8)沿自身轴线往复运动；所述磁极旋转机构包括旋转磁架、驱动所述旋转磁架围绕工件(8)旋转的驱动装置、以及向所述旋转磁架供电的励磁供电装置；所述磁流变液供给系统用于自所述工件(8)的第一端向所述工件(8)内连续供应磁流变液并自所述工件(8)的第二端连续导出使用过的磁流变液；所述磁流变液能够在所述旋转磁架的励磁作用下发生流变，并在所述工件(8)的往复运动和旋转磁架的旋转运动作用下对所述工件(8)的内壁进行抛光。

【技术特征摘要】
1.一种旋转磁极磁流变抛光装置，用于抛光管状工件(8)的内壁，其特征在于：包括磁流变液供给系统、工件支撑和驱动机构以及磁极旋转机构，所述工件支撑和驱动机构用于自所述工件(8)的第一端保持所述工件(8)并驱动所述工件(8)沿自身轴线往复运动；所述磁极旋转机构包括旋转磁架、驱动所述旋转磁架围绕工件(8)旋转的驱动装置、以及向所述旋转磁架供电的励磁供电装置；所述磁流变液供给系统用于自所述工件(8)的第一端向所述工件(8)内连续供应磁流变液并自所述工件(8)的第二端连续导出使用过的磁流变液；所述磁流变液能够在所述旋转磁架的励磁作用下发生流变，并在所述工件(8)的往复运动和旋转磁架的旋转运动作用下对所述工件(8)的内壁进行抛光。2.根据权利要求1所述的旋转磁极磁流变抛光装置，其特征在于：所述磁流变液为高压磁流变液，磁流变液所受压强为2MPa—4MPa。3.根据权利要求1所述的旋转磁极磁流变抛光装置，其特征在于：所述工件支撑和驱动机构包括设置在底座上的步进电机(1)、由步进电机(1)驱动旋转的滚珠丝杠(2)和工作台(4)，工作台(4)的底部设置有与所述滚珠丝杠(2)接合的丝杠滑块(3)，工作台(4)包括沿滚珠丝杠(2)轴线方向延伸的通孔，以及对应于所述通孔设置用于夹持所述工件(8)的第一端的夹持装置(6)，所述磁流变液供给系统包括入液管(5)，所述入液管(5)穿过所述工作台(4)上的通孔与所述夹持装置(6)内部和/或所述工件(8)的内部密封连通。4.根据权利要求3所述旋转磁极磁流变抛光装置，其特征在于：所述工作台(4)上开有垂直于滚珠丝杠(2)轴线方向的卡槽，所述夹持装置(6)适于沿所述卡槽滑动并借助于紧固件限位在理想位置。5.根据权利要求1所述的旋转磁极磁流变抛光装置，其特征在于：所述磁流变液供给系统还包括出液管(22)，所述出液管(22)用于将工件(8)中的磁流变液自工件(8)的第二端导出并排放或回收。6.根据权利要求5所述的旋转磁极磁流变抛光装置，其特征在于：所述工件支撑和驱动机构还包括用于支撑所述工件(8)的第二端的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋万里，张锦涛，李红亮，牛天荧，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21