本发明专利技术公开了一种聚焦超声磁流变复合抛光方法及装置，抛光方法包括以下步骤：A、形成柔性抛光头；B、令工件的抛光面在抛光过程中始终被柔性抛光头包裹；C、使工件绕自身轴线转动，并使工件与柔性抛光头发生相对移动；D、通过超声换能器将超声振动聚焦，在工件和柔性抛光头的交界处形成至少两个超声聚焦区域，且超声聚焦区域均位于工件与柔性抛光头发生相对移动的范围内；E、保持工件绕自身轴线转动，并使工件在两个超声聚焦区域之间往复移动，直至工件抛光面的材料被完全去除。本方案提出的一种聚焦超声磁流变复合抛光方法，解决现有利用超声振动的抛光方法导致的工件表面的材料去除率不高、且容易导致工件表面出现损伤层的技术问题。术问题。术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种聚焦超声磁流变复合抛光方法及装置
[0001]本专利技术涉及超精密加工
，尤其涉及一种聚焦超声磁流变复合抛光方法及装置。
技术介绍
[0002]精密光学、航天航空、集成电路等
所使用的硬脆性材料，均需具有较高的加工精度及较小的表面损伤。超精密加工技术包括超精密切削、超精密磨削和超精密抛光，而超精密抛光作为表面处理的最后一道工序，能够获得理想的形状尺寸精度和表面粗糙度，同时能保证材料只有极少的表面损伤。
[0003]目前，世界各地都有开展关于超精密加工技术的讨论，并提出了许多抛光的新方法，例如磁流变抛光、电流变抛光、化学机械抛光、离子束抛光、射流抛光等，但上述抛光方法或多或少都结合了物理化学的技术复合，导致抛光过程十分复杂。进一步地，在磁流变抛光方法中，由于抛光液中的颗粒分布不均匀，因此在抛光盘旋转的离心力作用下，容易使磨料向抛光盘的边缘汇聚，抛光中心附近的磨料相对抛光盘边缘较少，从而导致抛光过程中的磨料浓度不够，材料去除率较低。
[0004]在1907年，超声技术开始应用于切削加工，现在基于超声技术的加工方式有镗孔、钻削、磨削、复合加工等应用。除了加工之外，超声还被应用于清洗、超声粉碎、超声灭菌、肿瘤去除、成像等，其原理是根据超声波具有叠加、反射、干涉、方向性、穿透性及可聚焦特性，通过折射或者反射将超声波聚焦到一处从而使能量的聚焦形成一个聚焦区域，在焦点处将会发生一系列的效应，如机械效应、空化效应、热效应。
[0005]现有技术中也有利用超声技术进行抛光的方式，而现有利用超声技术的抛光方法主要基于超声振动的原理。在一个现有利用超声技术的抛光方法中，通过超声振子在轴线方向输入轴向振动，并传递到抛光液中，使抛光液中的磨料吸收振动并与超声一样的方向和频率开始振动，从而令振动的磨料对工件表面产生微冲击作用，达到去除工件表面材料的目的。上述利用超声技术的抛光方法虽然在一定程度上可以提升工件表面的材料去除率，但利用上述抛光方法时，容易导致工件表面出现损伤层。在另一个现有利用超声技术的抛光方法中，如公开号为CN1613605A的中国专利技术专利提出了一种超声磁流变复合抛光装置，其适用于小曲率半径深凹球面光学元件的加工，通过采用小直径中空的回转抛光工具头，在其内部通入混有磨料的磁流变液，并施加一定的磁场，使磁流变液在工具头上形成有一定去除能力的柔性抛光工具，同时，施加超声振动，而实现抛光去除作用。上述方法将磁流变液广泛应用于减振阻尼器中，但由于磁流变具有响应速度快、振幅衰减迅速的特点，在外磁场作用下能够瞬间从液态转变为固态，因此，上述方法容易导致超声的能量难以传递到抛光液中，并不利于工件表面的去除。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提出一种聚焦超声磁流变复合抛光方法，解决现有利用超声振
动的抛光方法导致的工件表面的材料去除率不高、且容易导致工件表面出现损伤层的技术问题，操作简单，以克服现有技术中的不足之处。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提出一种实现上述聚焦超声磁流变复合抛光方法的装置，结构简单合理，安装方便快捷，有利于提升工件表面的材料去除率，且能有效避免工件表面出现损伤层。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种聚焦超声磁流变复合抛光方法，包括以下步骤：
[0010]A、向抛光液施加梯度磁场，在梯度磁场作用下，抛光液中的磁性颗粒聚焦并形成柔性抛光头；
[0011]B、调节工件的设置位置，令工件的抛光面在抛光过程中始终被柔性抛光头包裹；
[0012]C、使工件绕自身轴线转动，并使工件与柔性抛光头发生相对移动；
[0013]D、通过超声换能器将超声振动聚焦，然后以超声波的形式向外传递，并在工件和柔性抛光头的交界处形成至少两个超声聚焦区域，且超声聚焦区域均位于工件与柔性抛光头发生相对移动的范围内；
[0014]E、保持工件绕自身轴线转动，并使工件在两个超声聚焦区域之间往复移动，直至工件抛光面的材料被完全去除。
[0015]优选的，步骤D中，所述超声换能器的超声频率为400～1000KHz。
[0016]一种聚焦超声磁流变复合抛光装置，用于实现上述聚焦超声磁流变复合抛光方法，包括磁流变抛光机构和聚焦超声机构，且所述聚焦超声机构设置有多个；
[0017]所述磁流变抛光机构用于向抛光液施加磁场，在磁场作用下，抛光液中的磁性颗粒聚焦并形成柔性抛光头；用于调节工件的设置位置，令工件的抛光面始终被柔性抛光头包裹；用于使工件绕自身轴线转动，并使工件与柔性抛光头发生相对移动；还用于保持工件绕自身轴线转动，并使工件在两个超声聚焦区域之间往复移动；
[0018]所述聚焦超声机构包括超声换能器，所述超声换能器用于将超声振动聚焦，然后以超声波的形式向外传递，并在工件和柔性抛光头的交界处形成至少两个超声聚焦区域，且超声聚焦区域均位于工件与柔性抛光头发生相对移动的范围内。
[0019]优选的，所述聚焦超声机构还包括安装支架，所述超声换能器铰接于所述安装支架的顶部，且所述安装支架用于调节所述超声换能器中超声波的传递方向，进而调节超声聚焦区域的形成位置。
[0020]优选的，所述安装支架包括支撑座、连接杆、安装座和安装盖，所述连接杆的一端铰接于所述支撑座，所述连接杆的一端铰接于所述安装座，所述安装盖可拆卸地安装于所述安装座，且所述安装座和所述安装盖共同围成用于安装所述超声换能器的安装空间。
[0021]优选的，所述磁流变抛光机构包括工作机架、工作台、第一抛光组件和第一支撑组件，所述工作台可左右移动地安装于所述工作机架的下部，所述第一抛光组件可绕自身轴线转动地安装于所述工作台，且多个所述聚焦超声机构间隔安装于所述工作台的顶部，并围绕分布于所述第一抛光组件的周围，所述第一抛光组件用于形成柔性抛光头；所述第一支撑组件位于所述第一抛光组件的上方，所述第一支撑组件包括支撑架和工件盘，所述支撑架安装于所述工作机架的上部，所述工件盘可上下移动地安装于所述支撑架的底部，且所述工件盘可绕自身轴线转动，工件安装于所述工件盘的底部。
[0022]优选的，所述第一抛光组件包括抛光盘、永磁铁和抛光盒，所述抛光盘可绕自身轴线转动地镶嵌于所述工作台的顶部，所述永磁铁可上下移动地镶嵌于所述抛光盘，且所述永磁铁的上表面低于所述抛光盘的上表面，所述永磁铁与所述抛光盘同轴，所述抛光盒固定安装于所述抛光盘的顶部，所述抛光盒用于容纳抛光液。
[0023]优选的，所述第一抛光组件的轴线与所述工件盘的轴线相互平行，且所述第一抛光组件的转动方向与所述工件盘的转动方向相反；
[0024]所述工作台的移动速度为0.35～0.45m/min，所述第一抛光组件的转动速度为30～50r/min，所述工件盘的转动速度为300～400r/min。
[0025]优选的，所述磁流变抛光机构包括第二抛光组件、循环输送组件和第二支撑组件，所述循环输送组件用于抛光液在抛光过程中的循环输送，所述第二支撑组件用于安装工件；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种聚焦超声磁流变复合抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：A、向抛光液施加梯度磁场，在梯度磁场作用下，抛光液中的磁性颗粒聚焦并形成柔性抛光头；B、调节工件的设置位置，令工件的抛光面在抛光过程中始终被柔性抛光头包裹；C、使工件绕自身轴线转动，并使工件与柔性抛光头发生相对移动；D、通过超声换能器将超声振动聚焦，然后以超声波的形式向外传递，并在工件和柔性抛光头的交界处形成至少两个超声聚焦区域，且超声聚焦区域均位于工件与柔性抛光头发生相对移动的范围内；E、保持工件绕自身轴线转动，并使工件在两个超声聚焦区域之间往复移动，直至工件抛光面的材料被完全去除。2.根据权利要求1所述的一种聚焦超声磁流变复合抛光方法，其特征在于，步骤D中，所述超声换能器的超声频率为400～1000KHz。3.一种聚焦超声磁流变复合抛光装置，其特征在于，用于实现权利要求1～2任意一项所述的聚焦超声磁流变复合抛光方法，包括磁流变抛光机构和聚焦超声机构，且所述聚焦超声机构设置有多个；所述磁流变抛光机构用于向抛光液施加磁场，在磁场作用下，抛光液中的磁性颗粒聚焦并形成柔性抛光头；用于调节工件的设置位置，令工件的抛光面始终被柔性抛光头包裹；用于使工件绕自身轴线转动，并使工件与柔性抛光头发生相对移动；还用于保持工件绕自身轴线转动，并使工件在两个超声聚焦区域之间往复移动；所述聚焦超声机构包括超声换能器，所述超声换能器用于将超声振动聚焦，然后以超声波的形式向外传递，并在工件和柔性抛光头的交界处形成至少两个超声聚焦区域，且超声聚焦区域均位于工件与柔性抛光头发生相对移动的范围内。4.根据权利要求3所述的一种聚焦超声磁流变复合抛光装置，其特征在于，所述聚焦超声机构还包括安装支架，所述超声换能器铰接于所述安装支架的顶部，且所述安装支架用于调节所述超声换能器中超声波的传递方向，进而调节超声聚焦区域的形成位置。5.根据权利要求4所述的一种聚焦超声磁流变复合抛光装置，其特征在于，所述安装支架包括支撑座、连接杆、安装座和安装盖，所述连接杆的一端铰接于所述支撑座，所述连接杆的一端铰接于所述安装座，所述安装盖可拆卸地安装于所述安装座，且所述安装座和所述安装盖共同围成用于安装所述超声换能器的安装空间。6.根据权利要求3所述的一种聚焦超声磁流变复合抛光装置，其特征在于，所述磁流变抛光机构包括工作机架、工作台、第一抛光组件和第一支撑组件，所述工作台可左右移动地安装于所述工作机架的下部，所述第一抛光组件可绕自身轴线转动地...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘继生，向民，阎秋生，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。