一种在公自转磁流变抛光中实现回转供液与回收的装置，包括外壳、公转底座、轴承座、自转轴、抛光轮、循环系统和其他必要的辅助装置，其特征在于：循环系统中包括第一注液通道、第二注液通道、第一抽液通道、第二抽液通道、注液环形凹槽、抽液环形凹槽和密封圈。储液罐中的磁流变抛光液通过外壳上的第一注液通道进入注液环形凹槽和第二注液通道，被注液嘴加注到抛光轮上。被收集器回收的磁流变抛光液通过第一抽液通道和抽液环形凹槽进入外壳上的第二抽液通道并最终返回储液罐。本实用新型专利技术能够解决现有公自转磁流变抛光技术中磁流变抛光液在循环过程中易沉积和运行不流畅的现象，以及无法通过泵的运转实现自动清洗管路的问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利属于光学超精密加工
，特别涉及一种在公自转磁流变抛光中实现回转供液与回收的装置。
技术介绍
光学零件的磁流变抛光技术是一种新兴的确定性抛光技术。磁流变液是一种由磁性颗粒、载液和其他添加成分组成的智能材料。由于其中的磁性材料在磁场中会进行重新排列，磁流变液在磁场的作用下会在毫秒时间量级内发生流变，由液态变为类固态。发生流变后的磁流变液具有较高的剪切屈服强度。在磁流变液中加入抛光磨料后可形成磁流变抛光液，在磁场作用下，磁流变抛光液发生流变，形成抛光模，带动抛光磨料实现对光学玻璃等非导磁性材料的抛光。与传统光学抛光技术相比，磁流变抛光技术在对工件面形进行修正和降低工件表面粗糙度的基础上，不会产生亚表面损伤。 美国QED Technology公司与Rochester大学的光学制造中心合作,把磁流变抛光技术和数控技术相结合，研制出一系列可用于光学零件抛光的QED数控磁流变抛光机床，这种数控磁流变抛光技术是目前最常用的磁流变抛光技术，如图I所示。磁流变抛光液储存在储液罐10中，输送泵9连接到储液罐10底部，并将磁流变抛光液输入到循环管道中。管道中有压力流量测量装置7，用于对磁流变抛光液当前状态进行监控。抛光轮I沿自身几何中心轴旋转(如图示O1方向)，可称其为抛光轮I的自转运动。抛光轮I内部装有磁铁，磁铁被固定在轴承座16上，并能在抛光轮I表面形成磁场。当注液嘴6将磁流变抛光液加注到抛光轮I上时，由于磁场的作用，磁流变抛光液将吸附在抛光轮I上，并随之旋转，形成带状，可称其为缎带5。抛光轮I表面有较强的加工区磁场4和较弱的维系区磁场2，加工区磁场4的作用是在加工区形成一个强磁场，从而使磁流变抛光液流变并具有一定的剪切屈服强度。维系区磁场2的作用是使磁流变抛光液吸附在抛光轮I上，并将其带离加工区。抛光轮I与工件3上表面有一间隙，间隙小于缎带5的厚度，所以抛光轮I本身并不与工件3接触，只有磁流变抛光液会触及工件3上表面。当磁流变抛光液随着抛光轮I做自转运动并被带入加工区时，将与工件3发生挤压和摩擦作用，在工件3表面产生抛光去除，该抛光去除的函数分布和加工区内的摩擦力分布直接相关。随后，磁流变抛光液被带离加工区，被收集器14收集起来。抽吸泵12将收集器14中的磁流变抛光液抽出并注入到储液罐10中。搅拌器11用来将储液罐10中的磁流变抛光液搅拌均匀。此外，还有恒温装置和补水装置等辅助维持磁流变抛光液的特性保持恒定。磁流变抛光液持续在抛光轮I、储液罐10和管路中流动，使加工区的磁流变抛光液一直在更新，从而保证抛光去除函数的稳定性。轴承座16被固定在安装底座15上，所以抛光轮I能够随着轴承座16和安装底座15做沿X轴、Y轴和Z轴方向的平移运动。根据工件3初始面形误差和抛光去除函数，预先计算出抛光轮I在工件3表面运行的路径和进给速度分布，将抛光轮I沿着该路径以计算出的进给速度遍历整个工件3表面，就能达到对面形进行修正和降低工件3表面粗糙度的目的。在常用的磁流变抛光技术中，由于抛光轮I只做自转运动，所以缎带5会在工件3表面留下单一方向的抛光纹路，这种单一纹路对降低工件3表面粗糙度不利。图2为中国专利技术专利文献公开的一种利用公自转磁流变抛光原理的正交轴组合磁性抛光工具(ZL03119281. 5)，与常用的磁流变抛光技术相比，公自转磁流变抛光时，抛光轮I不仅做自转运动，而且绕一竖直轴旋转(如图示ω2方向)，可称其为抛光轮I的公转运动。在进行公自转磁流变抛光时，由于两个旋转运动的存在，抛光纹路更加复杂，不会出现常用磁流变抛光技术中单一方向的抛光纹路，所以公自转抛光对降低工件3表面粗糙度有利，而且加入公转运动后，与常用的磁流变抛光技术相比，在自转速度相同的情况下能够提高抛光效率。此外，在将自转中心相对公转中心做一定量的偏心调整后，公自转抛光的抛光去除函数会形成类似于高斯分布的回转对称形状，这种抛光去除函数分布对于数控编程中的路径规划非常有利。使用公自转磁流变抛光技术时，要想使注液嘴6始终能够将磁流变抛光液加注到抛光轮I上，注液嘴6和收集器14必须与自转运动的转轴保持固定的位置。而且为了保持抛光去除函数的稳定性，必须实现磁流变抛光液的循环以保证抛光区磁流变抛光液持续更新，但是由于公转运动的存在，如果采用与常用磁流变抛光技术相同的循环系统，如图I所 示，将无法实现注液嘴6始终对准抛光轮1，收集器14也不能始终和抛光轮I贴合以实现磁流变抛光液的收集，从而不可能实现磁流变抛光液的循环和更新。如果不使用磁流变抛光液循环系统，加工区的磁流变抛光液得不到持续更新，将导致抛光去除函数的不稳定和不确定，而无法实现确定性磁流变抛光，最终难以达到纳米级的表面粗糙度和面形精度。针对公自转磁流变抛光技术，中国专利技术专利文献公开了一种磁流变抛光液的循环装置(申请号201110124410. 3)，但由于该装置的环形注液槽和环形回收槽为敞口式开放结构，注液管和抽液管与大气连通，导致管路内的压力丧失，注液槽内的液体只能靠重力流动，所以在循环过程中会出现磁流变抛光液在注液槽和回收槽底部及侧面沉积，注液嘴处磁流变抛光液流速不足、流速不稳定，甚至注液嘴堵塞等运行不流畅的现象。另外，在磁流变抛光过程后，循环系统内会残留有部分磁流变抛光液，在长时间静止的条件下，这些磁流变抛光液会逐渐沉积、变硬并板结，板结后的磁流变抛光液会堵塞管路，破坏循环系统的动力元件、控制元件和传感器。所以在磁流变抛光过程后必须对循环系统进行清洗。但由于该循环装置的环形的注液槽和环形的回收槽为敞口式开放结构，输送泵向注液槽内泵入清洗水时，需要尽量降低清洗水流速，否则会导致注液槽内清洗水飞溅出来，但较低流速的清洗水无法对注液槽进行有力的冲刷。并且当循环系统内充有清洗水时，由于抛光轮对清洗水没有吸附作用，清洗水无法在抛光轮的带动下进入刮板和回收槽而形成循环，而且仅在重力作用下，注液嘴流出的清洗水也无法直接回到回收槽并对回收槽进行有力的冲刷，所以该装置无法通过泵的运转自动清洗注液嘴、刮板、注液槽和回收槽，维护不便，增加了公自转磁流变抛光工艺的辅助时间和操作人员的工作量。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种在公自转磁流变抛光中实现回转供液与回收的装置，以解决现有公自转磁流变抛光技术中，磁流变抛光液在循环过程中易沉积和运行不流畅的现象，以及无法通过泵的运转实现自动清洗管路的问题。本技术的技术方案如下一种在公自转磁流变抛光中实现回转供液与回收的装置，该装置包括外壳、公转底座、轴承座、自转轴、抛光轮和循环系统；所述的公转底座安装在外壳内部，并沿Z轴方向做公转运动；所述的轴承座固定在公转底座上；所述的自转轴通过轴承安装在轴承座上；所述的抛光轮固定在自转轴上；所述的循环系统含有储液罐、设置在储液罐中的搅拌器、注液管、抽液管、注液嘴和收集器；所述的注液管上设置有输送泵和压力流量测量装置；在所述的抽液管上设有抽吸泵；所述的注液嘴固定在公转底座或轴承座上，与注液嘴管相连，注液嘴的出口对准抛光轮轮缘；所述的收集器固定在公转底座或轴承座上，与收集器管相连，收集器与抛光轮表面相贴合或留有间隙，其特征在于所述的循环系统还包括注液环形凹槽、抽液环形凹槽、第一注液通道、第二注液通道、第一抽液通道、第二抽液通道和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在公自转磁流变抛光中实现回转供液与回收的装置，该装置包括外壳(18)、公转底座(17)、轴承座(16)、自转轴(20)、抛光轮(1)和循环系统；所述的公转底座(17)安装在外壳(18)内部，并沿Z轴方向做公转运动；所述的轴承座(16)固定在公转底座(17)上；所述的自转轴(20)通过轴承安装在轴承座(16)上；所述的抛光轮(1)固定在自转轴(20)上；所述的循环系统含有储液罐(10)、设置在储液罐(10)中的搅拌器(11)、注液管(8)、抽液管(13)、注液嘴(6)和收集器(14)；所述的注液管(8)上设置有输送泵(9)和压力流量测量装置(7)；在所述的抽液管(13)上设有抽吸泵(12)；所述的注液嘴(6)固定在公转底座(17)或轴承座(16)上，与注液嘴管(25)相连，注液嘴(6)的出口对准抛光轮(1)轮缘；所述的收集器(14)固定在公转底座(17)或轴承座(16)上，与收集器管(19)相连，收集器(14)与抛光轮(1)表面相贴合或留有间隙，其特征在于：所述的循环系统还包括注液环形凹槽(23)、抽液环形凹槽(24)、第一注液通道(21)、第二注液通道(26)、第一抽液通道(27)、第二抽液通道(22)和密封圈(28)；所述的注液环形凹槽(23)位于公转底座(17)的外表面和外壳(18)的内表面交界处，注液环形凹槽(23)通过外壳(18)上的第一注液通道(21)与注液管(8)相连，并通过公转底座(17)上的第二注液通道(26)与注液嘴管(25)相连；所述的抽液环形凹槽(24)位于公转底座(17)的外表面和外壳(18)的内表面交界处，抽液环形凹槽(24)通过公转底座(17)上的第一抽液通道(27)与收集器管(19)相连，并通过外壳(18)上的第二抽液通道(22)与抽液管(13)相连；所述的密封圈(28)位于公转底座(17)的外表面和外壳(18)的内表面交界处，且分别布置在注液环形凹槽(23)和抽液环形凹槽(24)之间以及两个环形凹槽的两侧。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张云，王于岳，祝徐兴，冯之敬，刘向，刘文涛，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：实用新型
国别省市：
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