毛细管内壁的磁流变抛光装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及毛细管内壁的磁流变抛光装置与方法，属于精密器件抛光、磨削加工技术领域，包括支撑体、磁场控制器、驱动系统，其中，在支撑体上设置磁流变液注入器和振动装置。本发明专利技术解决了向毛细管内注入液体的技术难题，并通过振动装置使液体在毛细管内顺畅流动，同时，调控磁场控制器使磁流变液在磁场作用下于毛细管内形成柔性抛光模，对毛细管内壁进行高效抛光处理，使其达到超精细的光滑度，从而使分析测试等应用的稳定性以及相应测试结果的精确度得到提高，并使毛细管的使用寿命得到延长，利于减少损耗，降低成本；适于非磁性材料制成的类似毛细管的微小器件的高效抛光处理，尤其适用于类似毛细管微小器件内部抛光等精密处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于精密器件抛光、磨削加工

技术介绍
随着现代科学高精端技术的发展，毛细管的应用日趋广泛，如在生物工程检验分析中广泛应用的高效毛细管电泳分析技术、化学化工等领域常用的色谱分析等。不同应用领域对毛细管的性能要求不同，但多数领域都希望毛细管内壁具有高光滑度，这样可以有效降低毛细管的更换率，减少经济成本，同时，使分析测试结果更加稳定、精确。例如，在毛细管电泳分析中使用同种材料制成的石英毛细管进行同种实验，内壁具有高光滑度的毛细管能够进行电泳分析的次数是其他内壁具有普通光滑度的毛细管的几十倍。目前，改善毛细管内壁粗糙度的主要方法有内涂层法、化学抛光法、光学抛光法。 其中，内涂层法所涉及的镀膜工艺复杂，条件要求苛刻，不易操作，应用范围非常有限；化学抛光法相对比较容易，但经抛光后的表面常形成不稳定的易变质层，从而影响应用效果；光学抛光法中，传统的光学抛光主要以定型的抛光模抛光内径大且较短的毛细管，对于大量使用的较长且内径越来越小的毛细管，则无法发挥作用。因此，对细长毛细管内壁进行高效处理，延长毛细管的使用寿命，提高分析测试等应用成效，降低经济成本，已成为毛细管研究领域的重要课题。近几年内，在光学抛光方面，开始采用磁流变技术，该技术应用过程中，可通过调整磁流变液配方，得到具有高度柔软性的磁流变液；所得磁流变液在磁力作用下，能够形成与抛光面相吻合的抛光模，进而能够有效避免抛光面受损；同时，可通过改变磁场的方向和强度，调控磁流变液的状态及其进行抛光的速度和强度；此外，磁流变液本身稳定性高，能够重复利用，利于节约成本，且抛光后的抛光面易于清洗，无磁流变液成分残留。现有技术中，专利技术专利ZL 200810030898. 1公开了一种用于大口径非球面光学零件的磁流变抛光装置，它包括机床、抛光装置、磁流变抛光液循环系统以及与以上各组件相连的控制系统，机床具有四个或四个以上的自由度，抛光装置固定于机床上并位于机床上待加工工件的正上方。该专利技术结构紧凑、易于操控、加工能力强，但仅限于大口径非球面光学零件的磁流变抛光。专利技术专利ZL 200480016662. 2公开了一种用于对微特征工件进行机械和/或化学-机械抛光的抛光机以及方法，所述抛光机包括具有支撑表面的台、支撑表面所承载的具有空腔的下垫、承载微特征工件的相关承载器组件、以及使空腔中磁流变液产生磁场的磁场源。该专利技术利用所设置的空腔中的磁流变液对工件进行抛光，所涉及的工件可以为具有微特征的电子器件、机械器件、存储元件等多种器件，抛光效果好，但其基本限于对器件外表面的抛光处理。综上，目前应用磁流变抛光技术可以将器件的表面粗糙度加工到0. 5nm以下的超精度，但多数为大部件及微器件的外表面抛光，而类似内径只有几十微米的毛细管等微小4器件的内部抛光还有待研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种，充分提高毛细管内壁的光滑度，从而延长毛细管的使用寿命，提高分析测试等应用成效，降低损耗，减少成本，并有助于实现对非磁性材料制成的类似毛细管的其他微小器件内部的高效处理。本专利技术提供的毛细管内壁的磁流变抛光装置，包括支撑体、磁场控制器、驱动系统，其中，在支撑体上设置磁流变液注入器和振动装置。本专利技术解决问题的技术方案是所述磁流变液注入器竖直设置在支撑体上，所述磁场控制器与所述振动装置设置在磁流变液注入器两端之间的支撑体上；所述磁场控制器、磁流变液注入器及振动装置均由所述驱动系统控制。所述磁流变液注入器包括基座、活塞、液缸、连接件，其中，活塞、液缸及连接件依次对称设置在基座的两端，活塞与连接件分别位于液缸的两端，活塞与液缸内壁接触，且活塞能够在液缸内灵活移动，以便于保持磁流变液的灵活流动；连接件固定在液缸的一端， 能够便于放置及固定待抛光的毛细管；活塞、液缸及连接件的对称设置，能够保障待抛光毛细管固定充分，并保证磁流变液注入器能够在驱动系统的控制下进行磁流变液的注入和抽取。所述磁场控制器包括电磁铁及缠绕在电磁铁上的线圈，其数量依据待抛光毛细管的长度设置，能够为多个并在支撑体上分段设置，同时，所述磁场控制器也能够在驱动系统的控制下改变磁场强度、方向及位置。所述振动装置，包括振动杆及与所述振动杆相连的扣环，其数量依据待抛光毛细管的长度及其内径的大小进行设置，能够为多个并在支撑体上分段设置；所述振动装置能够在驱动系统的控制下改变振动幅度和强度。进一步地，所述磁流变液注入器的液缸外壁上沿径向设置凹槽，所述支撑体的框架置于所述凹槽中，从而能够使二者相连接固定，并能够便于支撑体在驱动系统的控制下进行旋转，进而能够使所述磁场控制器及所述振动装置在所述支撑体的带动下做旋转运动；所述磁流变液注入器的液缸上设置透明窗口，能够便于进行液缸内液体变化的观察； 所述磁流变液注入器下端活塞的底部设重力垂体，能够更有效地控制活塞位置，从而有利于调控液缸内磁流变液的含量；所述磁流变液注入器的连接件为衬套，所述衬套能够由软质材料构成，进而便于保护和固定毛细管，并利于密封液缸，避免液缸内磁流变液渗漏。进一步地，所述磁场控制器与所述支撑体之间能够通过滑块导轨相连接，便于磁场控制器在驱动系统的控制下沿毛细管轴向移动。进一步地，所述振动装置与所述支撑体之间能够通过弹性部件相连接；所述振动装置的扣环带有开口，能够便于将毛细管置于其中，且所述扣环的体积小于磁场控制器的开口的空隙，以便于磁场控制器的旋转及移动。进一步地，在支撑体上设置毛细管的固定结构，以便于更有效地控制毛细管的自由度。应用本专利技术毛细管内壁的磁流变抛光装置进行抛光的方法是一、选择一定粒径的磁性粒子配制磁流变液，所用磁性粒子能够为铁、钴、镍等磁性物质，其较好的粒径范围为待抛光毛细管内径的1.5%至4% ；二、进行人工安装毛细管，首先将毛细管的一端置于磁流变液注入器一端的连接件内，并穿过振动装置的扣环，然后将毛细管的另一端与磁流变液注入器另一端的连接件连接，此时，将毛细管的两端固定，也将毛细管两端之外的部分置于振动装置的扣环中加以进一步固定和保护；三、启动驱动系统中控制磁流变液注入器的部件，使磁流变液注入器下端的活塞位于最接近连接件端口处，使下端液缸内空气含量达到最少的状态，然后，在磁流变液注入器的上端液缸内装入步骤一配制好的磁流变液，接着使上端活塞向下运动，将上端液缸内的磁流变液挤压注入毛细管内；四、在向毛细管内注入磁流变液的同时，启动驱动系统中控制振动装置的部件，使环绕毛细管的扣环发生振动，使磁流变液避免因其与毛细管内壁间发生分子吸合等作用力导致流动受阻，从而保证磁流变液流动顺畅，尤其是当毛细管长于0. Im时，要利用驱动系统充分调整振动装置的振幅和强度，保障毛细管内磁流变液的流动顺畅；五、在毛细管内完全充满磁流变液后，启动驱动系统中调节磁场控制器的部件，使电磁铁产生磁场，进而使毛细管内的磁流变液在磁场中受力变粘而形成柱状抛光模，所形成的柱状抛光模会受到磁流变液中未受磁力作用的其他物质的流动所产生的冲力以及振动装置在毛细管外壁振动的作用，从而不断进行转动，继而对所接触的毛细管内壁进行抛光处理，通过驱动系统调整磁场强度，能够改变磁流变液的粘度以调整所形成的柱状抛光模的长度，同时，通过驱动系统调整不同磁场控制器的磁场强度和位置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．毛细管内壁的磁流变抛光装置，包括支撑体、磁场控制器、驱动系统，其特征在于：在所述支撑体上设置磁流变液注入器和振动装置。

【技术特征摘要】
2011.05.20 CN 201110132648.01.毛细管内壁的磁流变抛光装置，包括支撑体、磁场控制器、驱动系统，其特征在于 在所述支撑体上设置磁流变液注入器和振动装置。2.根据权利要求1所述的毛细管内壁的磁流变抛光装置，其特征在于所述磁流变液注入器竖直设置在支撑体上，所述磁场控制器与所述振动装置设置在所述磁流变液注入器两端之间的支撑体上。3.根据权利要求1所述的毛细管内壁的磁流变抛光装置，其特征在于所述磁流变液注入器包括基座、活塞、液缸、连接件，其中，所述活塞、所述液缸及所述连接件依次对称设置在所述基座的两端，所述活塞与所述连接件分别位于所述液缸的两端，所述活塞与所述液缸内壁接触。4.根据权利要求1所述的毛细管内壁的磁流变抛光装置，其特征在于所述磁场控制器包括电磁铁及缠绕在电磁铁上的线圈。5.根据权利要求1所述的毛细管内壁的磁流变抛光装置，其特征在于所述振动装置包括振动杆及与所述振动杆相连的扣环。6.根据权利要求1、2或3所述的毛细管内壁的磁流变抛光装置，其特征在于所述磁流变液注入器的液缸外壁上沿径向设置凹槽，所述支撑体的框架置于所述凹槽中；所述磁流变液注入器的液缸上设置透明窗口；所述磁流变液注入器下端活塞的底部设重力垂体； 所述磁流变液注入器的连接件为衬套。7.根据权利要求1、2或4所述的毛细管内壁的磁流变抛光装置，其特征在于所述磁场控制器与所述支撑体之间能够通过滑块导轨相连接。8.根据权利要求1、2或5所述的毛细管内壁的磁流变抛光装置，其特征在于所述振动装置与所述支撑体之间能够通过弹性部件相连接；所述振动装置的扣环带有开口，且所述扣环的体积小于磁场控制器的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦国斌，梁来顺，陈力，赵颖，阮德林，荣海博，
申请(专利权)人：公安部第一研究所，北京中盾安民分析技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11