本发明专利技术公开了一种电场致流变射流抛光装置。包括工作舱、转台、机床、喷射装置、过滤器、搅拌箱、冷却装置、升压装置、导流管和电流变抛光液。所述机床具有三维直线运动；喷射装置固定在机床的水平移动轴动装置上，并和转台载上物台面相对；工作舱将喷射装置和转台载物台密封；过滤器安置在工作舱和搅拌箱之间；冷却装置安置在搅拌箱外壁；升压系统安置在喷射装置和搅拌箱之间；系统各部件通过导流管连接组成液体回路。工作时，电流变抛光液经升压装置升压并输入通电喷射装置，经喷射装置塑形并发生电流变效应形成稳定的准直射流束，对工件抛光；废液处理后循环使用。本发明专利技术结合了电流变抛光和射流抛光技术，属于光学精密加工范畴。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光学精密抛光装置，尤其是涉及对光学元件加工的电场致流变射流抛光装置，属于超精密光学表面加工领域。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，人们对光学元件的要求也渐渐提高，因此伴随着新的 抛光技术应运而生。19世纪80年，磨料水射流抛光技术(Fluid Jet Polishing，简称FJP)迅速发展起来；在抛光过程中，混合有磨料粒子的抛光液经高压泵加速后，以一定的速度从喷嘴喷出冲击工件表面，由于冲击作用抛光液柱沿径向散开，产生相对于工件表面的切向速度，使得磨料粒子与工件表面产生相对运动，对工件表面进行切削、划刻加工，实现抛光加工；抛光结束后，液体回收再利用。对于这种抛光技术，由于液柱脱离喷嘴的瞬间所受的束缚压力差和在喷射过程中吸卷效应的作用，使得能够获得稳定喷射的距离非常有限，一般在7-8个喷嘴直径范围内，因此严重影响了这种技术的应用范畴。随着磁射流抛光技术(Magnetorheological Jet Polishing,简称MJP)的发展,有效的增加了稳定喷射的距离，从而实现较远距离的精确加工；这种技术主要是利用较低的压力系统将混合有磨料的磁流变液吸入安装在电磁线圈内部的铁磁材料制成的喷嘴并喷射，在电磁线圈产生的局部轴向磁场的作用下磁流变抛光液发生流变效应，增加液体的表观粘度，进而增加喷射液柱的稳定性，实现较远距离的确定性抛光。目前使用较为广泛的磁流变液的铁磁粒子主要是羰基铁粉，这种材料虽然较大的提高了磁流变液的特性，但是在常温常压下为有毒固体，因此对环境污染较大；而且由于羰基铁分的使用，该技术不能够加工应用于强激光领域的光学元件。在1999 年，电流变技术(Electrorheological Finishing,简称 ERF)应用于抛光领域；主要是利用电流变液在电场作用下表观粘度会发生变化，并且它的屈服强度随着外加电场强度的增大而增加；因此在电流变液中混入磨料后，当施加外加电场时，电流变液在工具电极附近就会形成具有一定表观粘度和剪切力的柔性抛光头，并跟随工具电极运动对工件表面产生剪切，实现抛光。目前应用这种技术的工具有针状电极和轮状电极；对于针状电极抛光工具，由于其剪切速度小且抛光压力有限，导致去除效率较低；对于轮状电极抛光工具，其增加了抛光的相对速度，但是抛光压力主要还是依靠液体发生电流变效应后屈服应力的变化，因此抛光压力的变化范围也受到电场的限制。
技术实现思路
本专利技术主要针对目前电流变抛光技术、射流抛光技术和磁射流抛光技术所面临的问题，提供一种污染较小的能够适合较远距离精确而又稳定加工的电场致流变射流抛光装置。所谓电场致流变射流抛光技术是一项将电流变抛光技术和射流技术相结合的抛光技术，主要是在喷嘴和工件之间加沿喷射方向的电场，使得具有一定速度的电流变抛光液在电场的作用下发生电流变效应，变为表观粘度较大的类固态流体，从而减小了由于脱离喷嘴时束缚压力差和喷射过程中吸卷效应造成的液柱扰动；当液柱喷射到工件表面时对工件产生去除。本专利技术解决的技术问题所采用的技术方案是本专利技术是一种电场致流变射流抛光装置，包括工作舱、转台、机床、喷射装置、过滤器、搅拌箱、冷却装置、升压装置、导流管和电流变抛光液。所述的机床提供X、Y和Z方向的精密直线运动轴；转台配有精密载物台并提供载物台的精密旋转；x向轴动装置固定有喷射装置；喷射装置配置有喷嘴和产生沿喷射方向电场的发生装置；工作舱在不影响喷射装置和转台载物台运动使能的同时对其密封并回收废液；过滤器实现对废液过滤净化；搅拌箱配有均匀慢速搅拌的驱动电机和搅拌叶片；冷却装置配置在搅拌箱的外侧；升压装置配置在搅拌箱和喷射装置之间。 所述的抛光装置采用电场致流变射流抛光方式。所述喷射装置内配置喷嘴和电场发生装置，喷嘴由导电耐磨材料制成并且接地，电场发生装置能够产生具有一定强度的沿喷射方向的电场。所述电场发生装置具有液体喷射通路，并和喷嘴液体出口相对。所述工作舱具有在不影响转台和喷射装置运动的情况下对其进行密封的功能，和对废液回收的功能。所述升压装置的压力可调，搅拌箱电机采用低速电机。所述液体回路采用耐磨损、耐腐蚀材料。本专利技术电场致流变射流抛光装置的工作过程如下工作时，按照一定比例混合的磨料、添加剂和电流变液制成的电流变抛光液在搅拌箱内搅拌均匀，电场发生装置通电，机床和转台分别控制喷射装置和工件运动到指定的加工位置；混合均匀的电流变抛光液经过导流管输入到升压装置，液体通过升压装置升压；具有一定压力的电流变抛光液经喷射装置内的喷嘴和电场发生装置产生的轴向电场作用后喷出，形成具有一定压力的稳定射流束；射流束喷射到安装在载物台上工件，实现对工件的去除；废液经工作舱回收进入到过滤器，过滤器对废液过滤净化，滤除工件碎屑的电流变抛光液通过导流管输送到搅拌箱内循环使用；整个加工中冷却装置维持抛光液的温度在一定范围内。有益效果本专利技术有以下优点I)本专利技术是结合电流变抛光技术和射流抛光技术的抛光设备。通过喷嘴和电场发生装置的结合使用，使得抛光射流束更加稳定。由于射流的作用，增加了电流变抛光压力的变化范围；由于电流变效应的作用，增加了射流的稳定性。2)抛光液未脱离喷嘴之前不受电场作用，液体粘度较低，降低了对抛光系统的要求，从而降低了成本。3)射流束从喷嘴喷口喷出瞬间，进入电场，通过沿喷射方向的电场作用后，发生电流变效应，表观粘度增加，抑制了由于束缚突变和吸卷效应带来的扰动，使得喷射更加稳定。4)属于柔性抛光，抛光的压力和抛光的剪切速度可以通过升压系统调节，提高了去除效率。5)采用接地喷嘴作为阴极，增加了安全性，简化了装置。6)电流变液采用淀粉作为固相颗粒，不仅扩大了加工范畴而且降低了对环境的污染。附图说明图I为本专利技术的电场致流变射流抛光装置的结构示意图；图2为本专利技术的喷射装置采用的第一种结构；图3为本专利技术的喷射装置采用第一种结构的电通量密度和通量梯度图；图4为本专利技术的喷射装置采用的第二种结构； 图5为本专利技术的喷射装置采用第二种结构的电通量密度和通量梯度图；其中，I-工作舱，2-转台，3-机床，4-喷射装置，5-过滤器，6_搅拌箱，7_冷却装置，8-升压装置，9-电流变抛光液，10-工件，11-第一导流管，12-第二导流管，13-准直射流束，14-废液，15-第三导流管，16-保护壳，17-喷嘴，18-阳极板，19-阴极板，20-电场。具体实施方案下面结合附图对本专利技术装置实施方式做进一步详细说明。如图1，为本专利技术装置的电场致流变射流抛光装置的结构示意图，包括工作舱I、转台2、机床3、喷射装置4、过滤器5，搅拌箱6、冷却装置7、升压装置8、电流变抛光液9、工件10、第一导流管11、第二导流管12、准直射流束13、废液14和第三导流管15。其中，机床3提供X、Y和Z方向的精密直线运动轴；喷射装置4内装置有喷嘴和电场发生装置，其整体固定在机床3的X轴动装置上，实现三维精密直线运动；载物台安装在转台2的台面上，与喷射装置4相对安置；工件10安装在转台2的载物台上，工作面与喷射装置4的出口相对；工作舱I在不影响喷射装置4和转台2的载物台运动的情况下对其密封，并对废液14进行回收；工作舱I和过滤器5导通；过滤器5通过第三导流管15和搅拌箱6导通；搅拌箱6配备有均匀慢速搅拌电机和搅拌叶片；冷却装本文档来自技高网...
【技术保护点】
电场致流变射流抛光装置，包括工作舱、转台、机床、喷射装置、过滤器、搅拌箱、冷却装置、升压装置、导流管和电流变抛光液。所述的机床提供X、Y和Z方向的精密运动；转台配有精密载物台并提供载物台的精密旋转；X向轴动装置固定有喷射装置；喷射装置配置有喷嘴和产生沿喷射方向电场的发生装置；工作舱在不影响喷射装置和载物台运动的同时对其密封并回废液；过滤器实现对抛光液的净化；搅拌箱内配有均匀慢速搅拌的驱动电机和搅拌叶片；冷却装置配置在搅拌箱的外侧；升压装置配置在搅拌箱和喷射装置之间。本专利技术电场致流变射流抛光装置的工作过程如下：工作时，将混有一定磨料和添加剂的电流变液制成的电流变抛光液在搅拌箱内搅拌均匀，电场发生装置通电，机床和转台分别控制喷射装置和工件运动到指定的加工位置；混合均匀的电流变抛光液经过导流管从搅拌箱吸入升压装置，升压装置给电流变抛光液提供稳定持续的压力；具有一定压力的抛光液经喷射装置内的喷嘴和电场发生装置产生的轴向电场后喷出，形成具有一定压力的稳定射流束；射流束喷射到安装在载物台上的工件，对工件表面进行去除；废液经工作舱回收进入到过滤器，过滤器对抛光液净化后通过导流管输送到搅拌箱内循环使用；整个加工中冷却装置维持抛光液的温度在一定范围内。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程灏波，王谭，陈永，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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