一种力流变抛光液循环、冷却装置及其冷却方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及超精密加工中的抛光加工技术领域，具体涉及一种力流变抛光液循环、冷却装置及其冷却方法。包括换热器，换热器包括用于容纳抛光液的内腔，内腔内设有搅拌输送组件，内腔外还套设有外腔，外腔内设有填充水和冷却水循环单元，通过控制冷却水的流量调节填充水的温度，通过所述填充水与抛光液之间的热交换实现抛光液冷却。通过设置搅拌输送组件实现抛光液循环，避免其出现堵塞、顺通不畅以及不连续的现象；内腔内的力流变抛光液通过与外腔内填充的填充水进行热交换，实现抛光液冷却，保持力流变抛光液的性能，提升抛光效率和质量。提升抛光效率和质量。提升抛光效率和质量。

【技术实现步骤摘要】
一种力流变抛光液循环、冷却装置及其冷却方法


[0001]本专利技术涉及超精密加工中的抛光加工
，具体涉及一种力流变抛光液循环、冷却装置及其冷却方法。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，对高性能难加工材料及相关复杂表面元器件的需求不断增长，在这种背景下，拥有高效率、高质量、低成本、环境友好等优点的力流变抛光技术发展迅速。力流变抛光技术是一种基于非牛顿流体特性的新型抛光方法，其原理可概括为：具有良好流动性的力流变抛光液相对工件表面形成连续流场，工件
‑
流场接触面产生的界面剪切应力，促使抛光液发生局部增稠、固化等流变效应，形成柔性把持磨粒的流变层，流变层随流场运动实现表面抛光。力流变抛光特别适用于复杂曲面抛光的超精密技术，抛光过程中，非牛顿流体分子间结构在剪切力作用下发生改变，其硬度、粘度和内部阻力增大，瞬间表现出如同“固体”的性质，增强对磨料的把持力并在加工区域形成一个柔性“固着”磨具，从而实现高效高质量抛光。
[0003]因此基于上述工作原理及过程，力流变抛光液是影响力流变抛光加工的关键因素，其有效的供给和自身的性能直接影响抛光效率和表面质量。然而，受抛光液流变性能影响，目前商品化的循环泵在输送力流变抛光液的过程中，会出现明显的泵体堵塞、发热、磨损，流变小、不连续等问题，造成抛光液供给流量、流量稳定性、抛光液温度稳定性下降，进而影响抛光过程。
[0004]在专利技术专利CN 115648070 A中，公开了一种力流变抛光液循环装置，包括工作台，工作台装有直线滑块机构和转换机构，直线滑块机构和转换机构之间连接有吸取及推出机构，转换机构装有储液槽机构和出液管，工作台侧边还装有传感器。该装置主要通过直线滑块机构驱动吸取及推出机构吸取和推出抛光液，促使抛光液循环，使抛光液在循环时均匀混合，避免了抛光液不连续现象的发生，保证抛光液的状态保持在符合工艺要求的范围内。但力流变抛光液在抛光加工过程中温度的变化会对其流变效应带来较大的影响，现有专利提供的技术方案未能解决抛光液在工作过程中发热升温带来的影响：温度过高会导致溶剂的黏度显著降低，也会导致抛光液的临界剪切速率的上升，剪切流变效应减弱，从而影响力流变抛光的性能，力流变抛光的效率和质量低下。

技术实现思路

[0005]本专利技术基于上述现有技术中存在的不足，针对传统力流变抛光液加工过程中抛光液堵塞、循环不畅以及发热温度过高导致溶剂的粘度显著降低，力流变抛光的效率和质量低下的问题，目的是提供一种力流变抛光液循环及冷却装置，该装置对力流变抛光液进行搅拌、输送以及热交换，实现抛光液循环和冷却。
[0006]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种力流变抛光液循环、冷却装置，包括换热器，所述换热器包括用于容纳抛光液
的内腔，所述内腔内设有搅拌输送组件，所述内腔外还套设有外腔，所述外腔内设有填充水和冷却水循环单元，通过控制冷却水的流量调节填充水的温度，通过所述填充水与抛光液之间的热交换实现抛光液冷却。
[0008]本方案提供了一种力流变抛光液循环、冷却装置，通过设置搅拌输送组件对内腔内的力流变抛光液进行搅拌、输送，实现抛光液循环，避免其出现堵塞、顺通不畅以及不连续的现象；内腔内的力流变抛光液通过与外腔内填充的填充水进行热交换，实现抛光液冷却，保持力流变抛光液的性能，提升抛光效率和质量。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述换热器包括双层壳体，所述双层壳体包括内壁和外壁，所述外壁通过法兰连接在所述内壁上，内壁形成所述内腔，所述内壁、外壁之间形成所述外腔。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述冷却水循环单元包括冷却水管，所述冷却水管均匀布设在所述内壁上。
[0011]冷却水管布置于双层壳体的外腔内，沿双层壳体内壁圆周方向螺旋布置，或沿轴向往复布置，布设在内壁上可辅助热交换的进行，提高冷却效率。冷却水管的两端与外部的工业冷水机连接构成冷却水循环单元，实现恒温冷却水循环。双层壳体外壁包裹着隔热材料，通过冷却水循环单元调节外腔内填充水的温度，填充水再通过双层壳体内壁与力流变抛光液进行热交换，进而实现力流变抛光液冷却。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述内壁的两端连接有抛光液入口槽和抛光液出口槽，所述抛光液出口槽连接有喷嘴。
[0013]抛光液入口连接外部的力流变抛光液回收站，抛光液出口槽连接供给喷嘴，形成一个力流变抛光液的流通循环。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述抛光液入口槽、抛光液出口槽的开口朝向相反。抛光液入口槽、抛光液出口槽的开口方向相反设置便于将力流变抛光液循环、冷却装置多个串联排列使用，实现更高效的热交换。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述抛光液入口槽内设有温度传感器。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述搅拌输送组件包括螺旋体，所述螺旋体包括螺旋叶片和螺旋轴，所述螺旋叶片呈螺旋面型结构固定在所述螺旋轴上。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，还包括底座，所述换热器和螺旋体固定安装在所述底座上。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述搅拌输送组件还包括电机和驱动轮，所述电机固定在所述底座上，所述螺旋体与所述驱动轮刚性连接。
[0019]一种力流变抛光液的冷却方法，基于上述力流变抛光液循环、冷却装置，通过控制冷却水的流量进而实现抛光液冷却，具体步骤如下：
[0020]检测力流变抛光液入口槽处的温度为t
si
，设定经过冷却后抛光液出口槽处的目标温度为t
so
；冷却水温度设定为t
ci
，冷却水回流温度为t
co
；则力流变抛光液在换热器内的温度变化ΔT
s
为：
[0021]ΔT
s
＝t
si
‑
t
so
ꢀꢀ
(1)冷却水在换热器内的温度变化ΔT
c
为：
[0022]ΔT
c
＝t
ci
‑
t
co
ꢀꢀ
(2)
[0023]力流变抛光液的定压比热容为c
s
，质量流量为Q
s
，则力流变抛光液的热流量Q0为：
[0024]Q0＝Q
s
×
c
s
×
ΔT
s
ꢀꢀ
(3)
[0025]冷却水定压比热容为c
c
，则可以确定冷却水的流量Q
c
为：
[0026][0027]因此，本专利技术具有以下有益效果：
[0028]1、本专利技术提供的一种力流变抛光液循环、冷却装置及其冷却方法，通过在外腔内设置填充水和冷却水循环单元，通过控制冷却水的流量调节填充水的温度，内腔内的抛光液与填充水进行热交换实现抛光液冷却，保持力流变抛光液的性能，提升抛光效率和质量；
[0029]2、通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种力流变抛光液循环、冷却装置，其特征在于，包括换热器，所述换热器包括用于容纳抛光液的内腔，所述内腔内设有搅拌输送组件，所述内腔外还套设有外腔，所述外腔内设有填充水和冷却水循环单元，通过控制冷却水的流量调节填充水的温度，通过所述填充水与抛光液之间的热交换实现抛光液冷却。2.根据权利要求1所述的一种力流变抛光液循环、冷却装置，其特征在于，所述换热器包括双层壳体，所述双层壳体包括内壁和外壁，所述外壁通过法兰连接在所述内壁上，内壁形成所述内腔，所述内壁、外壁之间形成所述外腔。3.根据权利要求2所述的一种力流变抛光液循环、冷却装置，其特征在于，所述冷却水循环单元包括冷却水管，所述冷却水管均匀布设在所述内壁上。4.根据权利要求2所述的一种力流变抛光液循环、冷却装置，其特征在于，所述内壁的两端连接有抛光液入口槽和抛光液出口槽，所述抛光液出口槽连接有喷嘴。5.根据权利要求4所述的一种力流变抛光液循环、冷却装置，其特征在于，所述抛光液入口槽、抛光液出口槽的开口朝向相反。6.根据权利要求4所述的一种力流变抛光液循环、冷却装置，其特征在于，所述抛光液入口槽内设有温度传感器。7.根据权利要求1所述的一种力流变抛光液循环、冷却装置，其特征在于，所述搅拌输送组件包括螺旋体，所述螺旋体包括螺旋叶片和螺旋轴，所述螺旋叶片呈螺旋面型结构固定在所述螺旋轴上。8.根据权利要求7所述的一种力流变抛光液循环、冷却装置，其特征在于，还包括底座，所述换热器和螺旋体固定安装在所述底座上。9.根据权利要求8所述的一种力流变抛光液循环、冷却装置，其特征在于，所述搅拌输送组件还包括电机和驱动轮，所述电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金虎，张新倩，袁巨龙，吕冰海，陈泓谕，王旭，杭伟，邓乾发，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：