一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置及制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及精密加工的技术领域，更具体地，涉及一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置及制备方法，包括静电纺丝组件、粉碎组件及用于筛选得到带电粒子、复合粒子和不带电粒子的筛选组件，所述静电纺丝组件包括磁性粒子供应组件、聚合物供应组件以及纺丝组件，所述聚合物内含有磨料粒子、且所述聚合物包裹于磁性粒子外周，所述纺丝组件与磁性粒子供应组件、聚合物供应组件连通，所述粉碎组件包括电磁铁压块、第一驱动电机及设于电磁铁压块正下方的磨盘，所述电磁铁压块与第一驱动电机连接。本发明专利技术磨料粒子由游离状态变为固着状态，保证磨料粒子对工件的有效作用，同时减少颗粒之间相互作用的影响，可提高磨料粒子利用率，保证抛光效果的均匀性。

A preparation device and method of composite particles for electromagnetic rheological polishing

【技术实现步骤摘要】
一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置及制备方法
本专利技术涉及精密加工的
，更具体地，涉及一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置及制备方法。
技术介绍
电流变液和磁流变液属于智能材料，在外场作用下产生流变效应，其黏度和屈服应力会急剧增大，表现为类似固体的力学性质，材料流变过程具有可逆性和可控性。利用电流变液、磁流变液和电磁流变液的流变特性对硬脆材料进行抛光加工已成为先进加工技术研究的热点之一，利用电磁流变液的协同效应来进行抛光加工时，电磁流变液中的一种或几种具有电磁流变液效应的固相颗粒在外场作用下会按照一定规律排列，然后混入其中的磨料颗粒被俘获、约束在呈链状分布的固相颗粒之间，形成“柔性微磨头”，“柔性微磨头”对接触的工件表面进行微切削，从而完成对工件表面的抛光。电磁流变液作为抛光媒介，其性能优劣将直接影响电流变抛光效果，制备电磁流变液固相粒子一般采用以下几种方法：(1)使用两种分散粒子分别产生电流变效应和磁流变效应，如使用羰基铁粉加氧化铁作为固相颗粒，变压器油作为分散相；(2)使用复合技术制备复合粒子，如在磁性颗粒外面包覆一层或多层高介电常数的物质；(3)使用一种既能产生电流变效应和磁流变效应的分散粒子，如Fe3O4颗粒。然而，这种电磁流变液存在诸多问题：(1)在使用两种分散粒子分别产生电流变效应和磁流变效应的情况下，会因为不同性能的粒子在不同的场作用下分离，容受电场作用的粒子和容受磁场作用的粒子所受到的力会有所不同，这导致两种颗粒无法均匀夹持磨料粒子，无法有效俘获、约束磨粒，对磨料的利用率低，无法保证加工均匀性；(2)磨料粒子是另外加入的，由于磨料是靠复合粒子的夹持作用，磨料质量上的差异或者由于团聚现象导致的大颗粒则会沉在下方，真正对工件起作用的是上方较细的磨料和复合粒子，破坏上方的复合粒子的结构，从而影响工件的材料去除效果；(3)在使用既能产生电流变效应和磁流变效应的分散粒子的情况下，会加速该种粒子的磨损。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置及制备方法，提高磨料的利用率、减少磁场和电场的匹配困难，提高工件的表面质量和材料去除率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，包括静电纺丝组件、粉碎组件及用于筛选得到带电粒子、复合粒子和不带电粒子的筛选组件，静电纺丝组件包括磁性粒子供应组件、聚合物供应组件以及纺丝得到带磁性的复合纳米纤维的纺丝组件，聚合物内含有磨料粒子、且所述聚合物包裹于磁性粒子外周，所述纺丝组件与磁性粒子供应组件、聚合物供应组件连通，所述粉碎组件包括电磁铁压块、第一驱动电机及设于电磁铁压块正下方的磨盘，所述电磁铁压块与第一驱动电机连接，带磁性的复合纳米纤维可牵引至电磁铁压块与磨盘之间研磨粉碎。本专利技术的电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，采用静电纺丝技术，将聚合物和磨料粒子的混合物作为外壳，磁性粒子作为内核，将磨料粒子由游离态变为固着态，保证复合粒子的有效包裹：减少颗粒之间相互作用的影响，提高磨料粒子利用率，保证抛光效果的均匀性；磁性粒子不与工件表面作用，降低磁性粒子磨损的可能，延长使用寿命；复合粒子同时具备电流变效应和磁流变效应，可降低抛光过程中对电场和磁场匹配调节的困难。进一步地，所述纺丝组件包括内筒、外筒及密封连接于内筒和外筒顶部的密封盖，所述内筒设有第一腔，所述外筒同轴设置于内筒外周且所述内筒与外筒之间设有第二腔，所述磁性粒子供应组件与第一腔连通，所述聚合物供应组件与第二腔连通，所述第一腔、第二腔均与混合腔连通，所述混合腔连通有喷嘴，所述喷嘴下方设有电极组件。第二腔通过开设于外筒底部的通孔与混合腔连通，分液管穿过通孔与混合腔连通，以保证聚合物和磨料粒子的混合物作为外壳、磁性粒子作为内核得到复合粒子，且可保证复合粒子的有效包裹。进一步地，所述第一腔与混合腔之间连接有多组分液管，所述第二腔还连通有气体供应组件。在制备复合粒子之前，先采用气体供应组件通气，防止喷嘴堵塞，保证混合液的顺利流动和纺丝的顺利进行。进一步地，所述混合腔设于固定盘，所述固定盘固定于外筒底部，所述外筒与固定盘之间连接有第一接地线；所述电极组件包括电连接的第一电压供应单元及第一电极板，所述第一电极板设于喷嘴的正下方。混合腔内的混合液在第一电极板产生的高压静电场的作用下克服表面张力由多个喷嘴喷射出来，并在空中迅速凝固成丝状得到带磁性的复合纳米纤维。进一步地，所述粉碎组件还包括底座，所述第一驱动电机与底座之间安装有升降件，所述磨盘与底座之间连接有支撑座，所述磨盘开设有多组磨盘孔，所述磨盘下方设有研磨组件。带磁性的复合纳米纤维被电磁铁压块产生的磁场吸引到电磁铁压块的下方，启动升降件将电磁铁压块下压至磨盘，启动第一驱动电机，带磁性的复合纳米纤维在磨盘与电磁铁压块之间被切碎成纳米纤维片段。进一步地，所述研磨组件包括第二驱动电机以及转盘，所述第二驱动电机通过旋转臂安装于支撑座，所述转盘与第二驱动电机连接，所述转盘内盛装有研磨球。纳米纤维片段在转盘中经球磨进一步细化得到纳米纤维颗粒。进一步地，所述筛选组件包括筛选盘、漏斗及筛选箱，所述筛选盘底部开设有筛选孔，所述漏斗连接于筛选盘下方，所述漏斗与筛选箱连通，所述筛选箱内设有区分带电粒子与不带电粒子的第一筛选组件及用于筛选带电粒子中带磁粒子和不带磁粒子的第二筛选组件。进一步地，所述第一筛选组件包括第一筛选板、杂质收集箱、第二电压供应单元及第二电极板，所述第一筛选板向杂质收集箱倾斜且第一筛选板的末端设于杂质收集箱上方，所述第二电压供应单元与电极板电连接且电极板设于第一筛选板的始端旁侧、电极板设于筛选箱外。纳米纤维颗粒首先经过第一筛选板，在第二电极板产生的静电场作用下筛选出带电粒子和不带电粒子，不带电粒子落入至杂质收集箱，带电粒子落入至第二筛选板。进一步地，所述第二筛选组件包括第二筛选板、第一收集箱、第二收集箱以及磁铁，所述第一收集箱设于靠近电极板一侧，所述第二筛选板设于第一筛选板的一侧且第二筛选板向第一筛选板方向倾斜，所述第二筛选板的末端设于第二收集箱的上方，所述磁铁嵌设于第一筛选板内部。在磁铁的作用下筛选出带磁粒子和不带磁粒子，带磁粒子落入至第二收集箱，不带磁粒子落入至第一收集箱。本专利技术还提供了一种电磁流变抛光用复合粒子的制备方法，包括以下步骤：S10.打开气体供应组件，向分液管及喷嘴内部通气，保证分液管及喷嘴无堵塞；S20.将磁性粒子混合分散剂及基础液后的第一混合液加入至磁性粒子供应组件，将磨料混合聚合物的第二混合液加入至聚合物供应组件；S30.调节第一电极板与喷嘴之间的距离，启动第一电压供应单元提供电压，同时为电磁铁压块通电；S40.第一腔内第一混合液通过分液管分液到各个分液管内，与第二腔内第二混合液在混合腔内汇合，汇合后的溶液在第一电压供应单元产生的高压静电场的作用下克服表面张力由多个喷嘴喷射出来，并在空中迅速凝固成丝状得到带磁性的复合纳米纤维；S50.将步骤S40中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，其特征在于，包括静电纺丝组件、粉碎组件(4)及用于筛选得到带电粒子、复合粒子(9)和不带电粒子的筛选组件(5)，所述静电纺丝组件包括磁性粒子供应组件(1)、聚合物供应组件(2)以及纺丝得到带磁性的复合纳米纤维的纺丝组件(3)，所述聚合物内含有磨料粒子、且所述聚合物包裹于磁性粒子外周，所述纺丝组件(3)与磁性粒子供应组件(1)、聚合物供应组件(2)连通，所述粉碎组件(4)包括电磁铁压块(41)、第一驱动电机(42)及设于电磁铁压块(41)正下方的磨盘(43)，所述电磁铁压块(41)与第一驱动电机(42)连接，带磁性的复合纳米纤维可牵引至电磁铁压块(41)与磨盘(43)之间研磨粉碎。/n

【技术特征摘要】
1.一种电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，其特征在于，包括静电纺丝组件、粉碎组件(4)及用于筛选得到带电粒子、复合粒子(9)和不带电粒子的筛选组件(5)，所述静电纺丝组件包括磁性粒子供应组件(1)、聚合物供应组件(2)以及纺丝得到带磁性的复合纳米纤维的纺丝组件(3)，所述聚合物内含有磨料粒子、且所述聚合物包裹于磁性粒子外周，所述纺丝组件(3)与磁性粒子供应组件(1)、聚合物供应组件(2)连通，所述粉碎组件(4)包括电磁铁压块(41)、第一驱动电机(42)及设于电磁铁压块(41)正下方的磨盘(43)，所述电磁铁压块(41)与第一驱动电机(42)连接，带磁性的复合纳米纤维可牵引至电磁铁压块(41)与磨盘(43)之间研磨粉碎。


2.根据权利要求1所述的电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，其特征在于，所述纺丝组件(3)包括内筒(31)、外筒(32)及密封连接于内筒(31)和外筒(32)顶部的密封盖(33)，所述内筒(31)设有第一腔(34)，所述外筒(32)同轴设置于内筒(31)外周且所述内筒(31)与外筒(32)之间设有第二腔(35)，所述磁性粒子供应组件(1)与第一腔(34)连通，所述聚合物供应组件(2)与第二腔(35)连通，所述第一腔(34)、第二腔(35)均与混合腔连通，所述混合腔连通有喷嘴(36)，所述喷嘴(36)下方设有电极组件(6)。


3.根据权利要求2所述的电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，其特征在于，所述第一腔(34)与混合腔之间连接有多组分液管(37)，所述第二腔(35)还连通有气体供应组件(7)。


4.根据权利要求2所述的电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，其特征在于，所述混合腔设于固定盘(38)，所述固定盘(38)固定于外筒(32)底部，所述外筒(32)与固定盘(38)之间连接有第一接地线(61)；所述电极组件(6)包括电连接的第一电压供应单元(62)及第一电极板(63)，所述第一电极板(63)设于喷嘴(36)的正下方。


5.根据权利要求1至4任一项所述的电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，其特征在于，所述粉碎组件(4)还包括底座(44)，所述第一驱动电机(42)与底座(44)之间安装有升降件(45)，所述磨盘(43)与底座(44)之间连接有支撑座(46)，所述磨盘(43)开设有多组磨盘孔(47)，所述磨盘(43)下方设有研磨组件(8)。


6.根据权利要求5所述的电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，其特征在于，所述研磨组件(8)包括第二驱动电机(81)以及转盘(82)，所述第二驱动电机(81)通过旋转臂(83)安装于支撑座(46)，所述转盘(82)与第二驱动电机(81)连接，所述转盘(82)内盛装有研磨球(84)。


7.根据权利要求6所述的电磁流变抛光用复合粒子的制备装置，其特征在于，所述筛选组件(5)包括筛选盘(51)、漏斗(52)及筛选箱(53)，所述筛选盘(51)底部开设有筛选孔，所述漏斗(52)连接于筛选盘(51)下方，所述漏斗(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘继生，张棋翔，周锐，阎秋生，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44