一种剪切增稠-电泳复合抛光加工装置制造方法及图纸

一种剪切增稠‑电泳复合抛光加工装置，包括抛光垫、直流电源、主轴、抛光盘、第一电极、机械臂、工件夹具、集液器和抛光液池，所述工件夹具为第二电极，直流电源的正负极分别与所述第一电极、第二电极连接；所述的抛光盘在主轴上，由主轴带动抛光盘，第一电极在抛光盘上，绝缘层在第一电极上，抛光垫在所述绝缘层上，工件夹具位于抛光垫的上方，机械臂上设有工件夹具；所述抛光盘位于所述抛光液池内，所述抛光液池的回流口与集液器连接，所述集液器与输液管连接，所述输液管的出口为加工工位。本实用新型专利技术提供一种高效的、低/无表面损伤或亚表面损伤的剪切增稠‑电泳复合超精密抛光加工装置。

A shearing thickening electrophoresis compound polishing device

A shearing thickening \u2011 electrophoretic compound polishing device includes a polishing pad, a DC power supply, a spindle, a polishing disc, a first electrode, a mechanical arm, a workpiece clamp, a liquid collector and a polishing liquid pool. The workpiece clamp is a second electrode, and the positive and negative poles of the DC power supply are respectively connected with the first electrode and the second electrode; the polishing disc is on the spindle, and the spindle drives the polishing disc, The first electrode is on the polishing disc, the insulating layer is on the first electrode, the polishing pad is on the insulating layer, the workpiece clamp is located above the polishing pad, and the mechanical arm is provided with the workpiece clamp; the polishing disc is located in the polishing liquid pool, the return port of the polishing liquid pool is connected with the liquid collector, the liquid collector is connected with the infusion pipe, and the outlet of the infusion pipe is a processing station. The utility model provides an efficient shearing thickening \u2011 electrophoresis composite ultra precision polishing device with low / no surface damage or sub surface damage.

【技术实现步骤摘要】
一种剪切增稠-电泳复合抛光加工装置
本技术属于超精密加工
，具体是涉及一种剪切增稠-电泳复合抛光加工装置。
技术介绍
超精密加工技术在现代科学技术的重要组成部分，在众多领域中广泛应用。例如蓝宝石、单晶硅及各功能性陶瓷等硬脆难加工材料和轴承元件等材料的加工方面；各种复杂曲面的高精度、低损伤、美观等方面。利用超精密加工技术，可以获得低表面粗糙度、低/无表面损伤或亚表面损伤的工件表面。抛光是超精密加工的一种，是指能够使得工件在机械、化学或电化学的作用下，降低工件表面粗糙度，提高工件表面光洁度的超精密加工工艺。剪切增稠抛光是近年来提出的新型抛光工艺，剪切增稠抛光是利用具有剪切增稠效应的非牛顿流体作为基液，其中加入磨料颗粒制成抛光液，因剪切作用形成剪切增稠柔性磨具，在速度与载荷的作用下，实现工件表面进行材料去除的抛光工艺。剪切增稠抛光下的工件具有更小的表面粗糙度，造成的表面损伤或亚表面损伤小，具有来源广泛，低成本等特点。在直流电场中，带电微粒总是向着电性相反的电极移动的现象称为电泳现象。胶体溶液具有电泳现象，由于胶体微粒表面积大，能吸附带电荷的离子，使胶粒带电，当在电场作用下，胶体微粒可向某一极定向移动。已公开中国专利技术专利(CN201810095554.2)，专利名称：一种高效超精密剪切增稠-化学协同抛光方法。本专利技术利用液流边界主动约束与抛光液流流动主动控制、剪切增稠与绿色化学作用协同，提高加工效率、精度，并扩展可加工材料及面形。该专利优点在于可加工材料广、加工面型多样、抛光液环保，利用了剪切增稠效应，使该抛光方法为柔性抛光，提高材料去除确定性，表面变质层少。在磨粒对于抛光的效果相比，利用电泳效应，能够加灵活的增加抛光时的瞬时载荷，更加有效的对工件进行抛光。已授权中国专利技术专利(CN201210192915.8)，专利名称：一种基于非牛顿流体剪切增稠效应的超精密曲面抛光方法。该方法在具有剪切增稠效应的非牛顿流体中添加磨料制成抛光液，抛光过程中，抛光液与工件表面具有一定的相对速度，抛光区域的抛光液因剪切作用产生剪切增稠效应，形成剪切增稠柔性磨具，实现对曲面的超精密抛光。但由于该抛光方法仅仅依靠单一剪切增稠效应对工件产生微切削形成材料去除，抛光效率仍有提升空间。已授权中国专利技术专利(CN201410436510.3)，专利名称：基于非牛顿流体剪切增稠与电解复合效应的超精密加工方法。该专利优点在于能够有效的解决电解抛光工件表面易存有斑点的问题，提高加工效率；缺点在于对可加工工件的面形适应性差，不能解决材料去除的确定性问题，难以实现工件材料的确定性抛光和高面形精度，限制了可加工材料(具有导电性能)的范围，电解液属于非环保物质，对环境影响大、环保处理成本高。已授权中国专利技术专利(CN201310207632.0)，专利名称：基于介电泳效应的抛光方法及其专有设备。该专利利用调频调压控制器控制交流电源产生非均匀电场，极化抛光液和磨粒，并将其移动到抛光垫上实现对工件的抛光。由于对抛光液和磨粒的极化作用，抵消了部分了离心力，延长了抛光液与磨粒在抛光垫上的存续时间，降低了工件的表面粗糙度，但只限于抛光平面工件，无法抛光曲面工件。已授权中国专利技术专利(CN201310556649.7)，专利名称：一种电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的装置及加工方法。该专利将电泳辅助与微细超声加工复合在一起，使得超微磨粒因电泳而吸附在微细工具上，微细工具沿轴向高频振动时，带动工作液剧烈扰动，使超微磨粒滑擦微孔工件的内表面，实现对微孔的高效率、低表面粗糙度的电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的加工。该专利只适用于抛光微孔，对于平面及其他复杂曲面零件的加工不适用。
技术实现思路
为了解决现有抛光方法的抛光效率较低、适用性较差的不足，本技术提供一种高效的、低/无表面损伤或亚表面损伤的剪切增稠-电泳复合超精密抛光加工装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种剪切增稠-电泳复合抛光加工装置，包括抛光垫、直流电源、主轴、抛光盘、第一电极、机械臂、工件夹具、集液器和抛光液池，所述工件夹具为第二电极，直流电源的正负极分别与所述第一电极、第二电极连接；所述的抛光盘在主轴上，由主轴带动抛光盘，第一电极在抛光盘上，绝缘层在第一电极上，抛光垫在所述绝缘层上，工件夹具位于抛光垫的上方，机械臂上设有工件夹具；所述抛光盘位于所述抛光液池内，所述抛光液池的回流口与集液器连接，所述集液器与输液管连接，所述输液管的出口为加工工位。进一步，所述抛光液池、输液管、集液器、水泵组成抛光液循环系统。所述的抛光液池是一个凹槽，用于收集从抛光垫上流出的多余的抛光液；输液管是无色透明硅胶软管，内部中空，作为抛光液的输入/输出通道；集液器是塑料箱体，用于存储抛光液，内含大量的抛光液；水泵用于将集液器内的抛光液输出到抛光垫上，为抛光过程提供所需的抛光液。进一步，机械臂为六轴垂直机器人。所述的直流电源是电压可调型直流电源，可以根据需要调节不同的电压。所述的第一电极安装在抛光盘与绝缘层之间，是为了防止电极直接接触抛光液，对抛光液产生电解作用。所述的抛光盘为绝缘陶瓷抛光盘，绝缘层为绝缘塑料材料制成。所述的第二电极(工件夹具)表面绝缘陶瓷层，内部为金属导体，可阻止第二电极(工件夹具)直接接触金属工件对抛光液产生电解作用。所述抛光液各成分及其比例：抛光磨粒10wt.％-20wt.％、剪切增稠基液20wt.％-30wt.％、水40wt.％-50wt.％、电泳效应的粒子5wt.％-15wt.％。抛光磨粒可以选择Al2O3、氧化铈等金属氧化物作为抛光磨粒，抛光液(胶体)中抛光磨粒会吸附负电荷(如Cl-)；也可以选择CBN、金刚石、SiO2、SiC等非金属颗粒作为抛光磨粒，抛光液(胶体)中抛光磨粒会吸附正电荷(如Na+)。本技术的技术构思为：基于剪切增稠-电泳复合抛光技术，有效的提高了抛光磨粒利用效率，提高了抛光效率，更好的到高表面质量的工件。在具有剪切增稠效应的非牛顿流体中添加抛光磨料(如Al2O3)和电泳颗粒(如NaCl)，使抛光液即具有电泳效又具有剪切增稠效应。抛光液满足胶体溶液要求，分散质(磨料)会吸附正电荷(Na+)或负电荷(Cl-)；剪切增稠相实现抛光液的剪切增稠，抛光时会以吸附了电荷的磨料为中心形成“增稠-电泳磨粒团”，“增稠-电泳磨粒团”在电场中发生移动，移向工件抛光表面。启动直流电源后，两电极之间产生电场如图2所示，由电场线的稠密分A区、B区和C区，在A区和C区中的带电磨粒在电场力的作用下向着B区，B区会聚集着大量的带电磨粒，同时启动的机械臂，工件表面以一定的相对速度与抛光液接触，大量的带电磨粒在剪切作用下产生剪切增稠效应，抛光液粘度增大，形成“增稠-电泳磨粒团”，在电场的作用下，大量的“增稠-电泳磨粒团”聚集在工件抛光区域，形成剪切增稠柔性磨具，能够更好的吻合工件抛光区域，实现剪切增稠-电泳复合抛光。剪切增稠-电泳复合抛光是对工件的柔性抛光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种剪切增稠-电泳复合抛光加工装置，其特征在于，所述装置包括抛光垫、直流电源、主轴、抛光盘、第一电极、机械臂、工件夹具、集液器和抛光液池，所述工件夹具为第二电极，直流电源的正负极分别与所述第一电极、第二电极连接；所述的抛光盘在主轴上，由主轴带动抛光盘，第一电极在抛光盘上，绝缘层在第一电极上，抛光垫在所述绝缘层上，工件夹具位于抛光垫的上方，机械臂上设有工件夹具；所述抛光盘位于所述抛光液池内，所述抛光液池的回流口与集液器连接，所述集液器与输液管连接，所述输液管的出口为加工工位。/n

【技术特征摘要】
1.一种剪切增稠-电泳复合抛光加工装置，其特征在于，所述装置包括抛光垫、直流电源、主轴、抛光盘、第一电极、机械臂、工件夹具、集液器和抛光液池，所述工件夹具为第二电极，直流电源的正负极分别与所述第一电极、第二电极连接；所述的抛光盘在主轴上，由主轴带动抛光盘，第一电极在抛光盘上，绝缘层在第一电极上，抛光垫在所述绝缘层上，工件夹具位于抛光垫的上方，机械臂上设有工件夹具；所述抛光盘位于所述抛光液池内，所述抛光液池的回流口与集液器连接，所述集液器与输液管连接，所述输液管的出口为加工工位。


2.如权利要求1所述的一种剪切增稠-电泳复合抛光加工装置，其特征在于，所述抛光液池、输液管、集液器、水泵组成抛光液循环系统。


3.如权利要求2所述的一种剪切增稠-电泳复合抛光加工装置，其特征在于，所述的抛光液池是一个凹槽，用于收集从抛光垫上流出的多余的抛光液；输液管是无...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，宋方增，董婷，刘明辉，黄振荣，唐成，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43