一种基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法，涉及磁流变抛光工艺的技术领域，解决了抛光技术前期准备工作繁琐，操作步骤较多，导致加工前期准备工作耗时较长，使加工效率较低、加工成本较高的问题，磁流变液为典型的非牛顿流体，其粘度与温度密切相关，降低粘度能够减少磁流变液流动时的自身阻力，从而提高磁流变液的流动性，本发明专利技术通过光纤激光器对磁流变液进行加热，通过激光辐照降低抛光区域磁流变液粘度，激光辐照产生的热量被流动的磁流变液带走，避免了对温升对磁场强度的削弱，同时改善抛光间隙内部磁流变液流动性，促进抛光区域磁流变液更替，有效减少了加工前的准备工作，大大提高了抛光精度和加工效率。了抛光精度和加工效率。了抛光精度和加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法


[0001]本专利技术涉及磁流变抛光工艺的
，尤其涉及一种基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着科学研究的不断深入，各种新技术、新理论不断被应用到新一代工业产品的设计中，小型复杂结构零件成为一些工业产品的核心器件，这些零件的加工质量直接影响产品的使用性能，通常，其表面粗糙度要求达到纳米级、形状精度要求达到亚微米级甚至更低，需要经过超精密研抛加工，才能满足其精度和表面质量的要求。
[0003]采用传统抛光方法无法对小型复杂结构零件进行有效抛光。为此，可采用小球头磁流变抛光的方法对小型复杂结构零件进行超精密抛光。在磁流变抛光过程中，永磁材料制成的抛光工具头不与零件表面直接接触，它跟零件之间留有一定的间隙，使磁流变液能够从中流过，可大幅减少抛光时对零件表面的压力；借助小尺寸抛光工具头，可实现对零件中的小曲率半径复杂面型位置的有效抛光。该抛光方法的核心是磁流变液，它由非磁性基液、微米级磁性颗粒、微米级抛光粉、稳定剂等原料按特定顺序配制而成，它的特点是在有无磁场作用时表现出截然不同的流变特性：在无磁场作用时，磁流变液表现为低粘度的牛顿流体特性；当磁流变液流经抛光工具头与零件之间的间隙时，受到来自工具头的外加磁场作用，磁流变液中的磁性微粒在毫秒级时间内包覆在工具头表面，形成类似固体的“抛光头”，该“抛光头”随工具头共同旋转，带动磁流变液流经抛光间隙，磁流变液中的磨粒不断剪切零件表面，从而实现材料去除，达到抛光的效果。
[0004]在小球头磁流变抛光过程中，抛光区域磁流变液流动性较低，流经零件表面的磁流变液流速较低，阻碍抛光效率的进一步提高。使用波长为808纳米的激光器对抛光区域的磁流变液进行激光辐照，可以使抛光区域的磁流变液温度升高，磁流变液的粘度降低，从而提高磁流变液的流动性，有助于提高抛光效率。然而，在抛光加工前期的准备过程中，由于准备工作繁琐，操作步骤较多，使得加工前期准备工作耗时较长，导致加工效率较低、加工成本较高。因此，需要一种适用于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光方法的高效、省时的工艺方法。

技术实现思路

[0005]针对上述产生的抛光技术前期准备工作繁琐，操作步骤较多，导致加工前期准备工作耗时较长，使加工效率较低、加工成本较高的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法，其中，应用于磁流变抛光机床，所述小球头磁流变抛光工艺方法包括以下步骤：
[0008]S1：将纤维素加入90℃～100℃热水中并搅拌均匀，然后加入20℃～30℃常温水并再次搅拌均匀，再加入氧化铈抛光粉并搅拌均匀，最后加入羰基铁粉，搅拌均匀，得到磁流变液；
[0009]S2：将配制好的磁流变液倒入搅拌器的存储罐中，接通搅拌器电源，在转速500～700rpm下搅拌磁流变液1h～1.5h；
[0010]S3：调整激光发射器6的位置，使激光的发射方向对准抛光工具头7；
[0011]S4：在激光发射器6的端部贴一片金属薄片，接通激光发射器6电源，设定激光功率为1W～3W，开启激光发射器6预热10min～15min；
[0012]S5：装夹零件11，使用千分表测量零件11的端部的径向圆跳动，使径向圆跳动在0～5μm内，若径向圆跳动超过5μm，应将零件11进行拆卸并重新装夹，重新检测径向圆跳动，直至零件11的端部的径向圆跳动在0～5μm内；
[0013]S6：通过CCD相机和放大镜头观察抛光工具头7的球心位置，调整抛光工具头7的球心位置，使其位于C轴转台1的回转中心线上；
[0014]S7：编写零件11的加工轨迹程序并将加工轨迹程序导入机床控制软件中；
[0015]S8：调整水平工作台9的位置，使抛光工具头7位于零件11的加工起点位置；
[0016]S9：调整万向竹节管喷头13的位置，使其位于零件11与抛光工具头7之间形成的抛光间隙的上方；
[0017]S10：打开搅拌器流出阀门，同时开启供给蠕动泵和回收蠕动泵，向万向竹节管喷头13下方的零件11与抛光工具头7之间的抛光间隙位置持续泵入磁流变液；
[0018]S11：激光发射器6预热完成，拆下金属薄片，激光斑点照射在抛光工具头7表面的磁流变液上；
[0019]S12：在零件四周放置磁流变液挡板，开启抛光工具头7主轴，使抛光工具头7以7000r/min～9000r/min旋转，开启零件主轴12，使零件11以90r/min～120r/min旋转；
[0020]S13：调节激光发射器6的功率至10W～15W；
[0021]S14：执行加工程序，对零件11进行抛光。
[0022]上述的基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法，其中，S1中所述的磁流变液中，所述纤维素与90℃～100℃热水的质量比为3.5:(480～520)；所述纤维素与20℃～30℃常温水的质量比为3.5:(400～420)；所述纤维素与氧化铈抛光粉的质量比为3.5:(165～200)；所述纤维素与羰基铁粉的质量比为3.5:(2050～2150)。
[0023]上述的基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法，其中，所述磁流变抛光机床包括：C轴转台1、U轴连接架2、U轴15和U轴保护罩14、所述U轴连接架2和C轴转台1的转动端连接，所述U轴15安装在所述U轴连接架2上，所述U轴15上安装有所述U轴保护罩14，所述U轴15上设有滑道。
[0024]上述的基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法，其中，所述磁流变抛光机床还包括：抛光工具头7、抛光工具主轴固定架3和抛光工具主轴4，抛光工具主轴固定架3的一端安装在所述滑道内，所述抛光工具主轴4安装在抛光工具主轴固定架3的另一端上，所述抛光工具头7安装在所述抛光工具主轴4上。
[0025]上述的基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法，其中，所述磁流变抛光机床还包括：激光发射器固定架5和激光发射器6，所述抛光工具主轴固定架3
的另一端上还安装有所述激光发射器固定架5，所述激光发射器6安装在所述激光发射器固定架5上。
[0026]上述的基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法，其中，所述磁流变抛光机床还包括：水平工作台9、零件主轴保护罩10和零件主轴12，所述水平工作台9水平设置，所述零件主轴保护罩10安装在所述水平工作台9上，所述零件主轴12安装在所述零件主轴保护罩10内，零件主轴12的中心轴线沿水平方向设置。
[0027]上述的基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法，其中，还包括：搅拌器、供给蠕动泵、回收蠕动泵、万向竹节管喷头13和磁流变液收集槽8，通过硅胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法，其特征在于，应用于磁流变抛光机床，所述磁流变抛光机床包括：激光发射器、用于夹持抛光工具头的抛光工具主轴、用于夹持零件的零件主轴和磁流变液循环回路，所述激光发射器和所述抛光工具主轴均安装在磨削加工机床的C轴转台上，所述零件主轴安装在水平工作台上，所述磁流变液循环回路包括：通过硅胶软管依次连接的万向竹节管喷头、供给蠕动泵、搅拌器、回收蠕动泵和磁流变液收集槽；所述小球头磁流变抛光工艺方法包括以下步骤：S1：将纤维素加入90℃～100℃热水中并搅拌均匀，然后加入20℃～30℃常温水并再次搅拌均匀，再加入氧化铈抛光粉并搅拌均匀，最后加入羰基铁粉，搅拌均匀，得到磁流变液；S2：将配制好的磁流变液倒入搅拌器的存储罐中，接通搅拌器电源，在转速500～700rpm下搅拌磁流变液1h～1.5h；S3：调整激光发射器的位置，使激光的发射方向对准抛光工具头；S4：在激光发射器的端部贴一片金属薄片，接通激光发射器电源，设定激光功率为1W～3W，开启激光发射器预热10min～15min；S5：装夹零件，使用千分表测量零件的端部的径向圆跳动，使径向圆跳动在0～5μm内，若径向圆跳动超过5μm，应将零件进行拆卸并重新装夹，重新检测径向圆跳动，直至零件的端部的径向圆跳动在0～5μm内；S6：通过CCD相机和放大镜头观察抛光工具头的球心位置，调整抛光工具头的球心位置，使其位于C轴转台的回转中心线上；S7：编写零件的加工轨迹程序并将加工轨迹程序导入机床控制软件中；S8：调整水平工作台的位置，使抛光工具头位于零件的加工起点位置；S9：调整万向竹节管喷头的位置，使其位于零件与抛光工具头之间形成的抛光间隙的上方；S10：打开搅拌器流出阀门，同时开启供给蠕动泵和回收蠕动泵，向万向竹节管喷头下方的零件与抛光工具头之间的抛光间隙位置持续泵入磁流变液；S11：激光发射器预热完成，拆下金属薄片，激光斑点照射在抛光工具头表面的磁流变液上；S12：在零件四周放置磁流变液挡板，开启抛光工具主轴，使抛光工具头以7000r/min～9000r/min旋转，开启零件主轴，使零件以90r/min～120r/min旋转；S13：调节激光发射器的功率至10W～15W；S14：执行加工程序，对零件进行抛光。2.根据权利要求1所述的基于激光辐照降低磁流变液粘度的小球头磁流变抛光工艺方法，其特征在于，S1中所述的磁流变液中，所述纤维素与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明君，刘赫男，田金川，吴春亚，程健，孙雅洲，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：