專利名稱：一種在公自轉(zhuǎn)磁流變拋光中實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)供液與回收的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利屬于光學(xué)超精密加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在公自轉(zhuǎn)磁流變拋光中實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)供液與回收的裝置。
背景技術(shù)：
光學(xué)零件的磁流變拋光技術(shù)是一種新興的確定性拋光技術(shù)。磁流變液是一種由磁性顆粒、載液和其他添加成分組成的智能材料。由于其中的磁性材料在磁場(chǎng)中會(huì)進(jìn)行重新排列，磁流變液在磁場(chǎng)的作用下會(huì)在毫秒時(shí)間量級(jí)內(nèi)發(fā)生流變，由液態(tài)變?yōu)轭惞虘B(tài)。發(fā)生流變后的磁流變液具有較高的剪切屈服強(qiáng)度。在磁流變液中加入拋光磨料后可形成磁流變拋光液，在磁場(chǎng)作用下，磁流變拋光液發(fā)生流變，形成拋光模，帶動(dòng)拋光磨料實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)玻璃等非導(dǎo)磁性材料的拋光。與傳統(tǒng)光學(xué)拋光技術(shù)相比，磁流變拋光技術(shù)在對(duì)工件面形進(jìn)行修正和降低工件表面粗糙度的基礎(chǔ)上，不會(huì)產(chǎn)生亞表面損傷。 美國(guó)QED Technology公司與Rochester大學(xué)的光學(xué)制造中心合作,把磁流變拋光技術(shù)和數(shù)控技術(shù)相結(jié)合，研制出一系列可用于光學(xué)零件拋光的QED數(shù)控磁流變拋光機(jī)床，這種數(shù)控磁流變拋光技術(shù)是目前最常用的磁流變拋光技術(shù)，如圖I所示。磁流變拋光液儲(chǔ)存在儲(chǔ)液罐10中，輸送泵9連接到儲(chǔ)液罐10底部，并將磁流變拋光液輸入到循環(huán)管道中。管道中有壓力流量測(cè)量裝置7，用于對(duì)磁流變拋光液當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。拋光輪I沿自身幾何中心軸旋轉(zhuǎn)(如圖示O1方向)，可稱其為拋光輪I的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。拋光輪I內(nèi)部裝有磁鐵，磁鐵被固定在軸承座16上，并能在拋光輪I表面形成磁場(chǎng)。當(dāng)注液嘴6將磁流變拋光液加注到拋光輪I上時(shí)，由于磁場(chǎng)的作用，磁流變拋光液將吸附在拋光輪I上，并隨之旋轉(zhuǎn)，形成帶狀，可稱其為緞帶5。拋光輪I表面有較強(qiáng)的加工區(qū)磁場(chǎng)4和較弱的維系區(qū)磁場(chǎng)2，加工區(qū)磁場(chǎng)4的作用是在加工區(qū)形成一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，從而使磁流變拋光液流變并具有一定的剪切屈服強(qiáng)度。維系區(qū)磁場(chǎng)2的作用是使磁流變拋光液吸附在拋光輪I上，并將其帶離加工區(qū)。拋光輪I與工件3上表面有一間隙，間隙小于緞帶5的厚度，所以拋光輪I本身并不與工件3接觸，只有磁流變拋光液會(huì)觸及工件3上表面。當(dāng)磁流變拋光液隨著拋光輪I做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并被帶入加工區(qū)時(shí)，將與工件3發(fā)生擠壓和摩擦作用，在工件3表面產(chǎn)生拋光去除，該拋光去除的函數(shù)分布和加工區(qū)內(nèi)的摩擦力分布直接相關(guān)。隨后，磁流變拋光液被帶離加工區(qū)，被收集器14收集起來。抽吸泵12將收集器14中的磁流變拋光液抽出并注入到儲(chǔ)液罐10中。攪拌器11用來將儲(chǔ)液罐10中的磁流變拋光液攪拌均勻。此外，還有恒溫裝置和補(bǔ)水裝置等輔助維持磁流變拋光液的特性保持恒定。磁流變拋光液持續(xù)在拋光輪I、儲(chǔ)液罐10和管路中流動(dòng)，使加工區(qū)的磁流變拋光液一直在更新，從而保證拋光去除函數(shù)的穩(wěn)定性。軸承座16被固定在安裝底座15上，所以拋光輪I能夠隨著軸承座16和安裝底座15做沿X軸、Y軸和Z軸方向的平移運(yùn)動(dòng)。根據(jù)工件3初始面形誤差和拋光去除函數(shù)，預(yù)先計(jì)算出拋光輪I在工件3表面運(yùn)行的路徑和進(jìn)給速度分布，將拋光輪I沿著該路徑以計(jì)算出的進(jìn)給速度遍歷整個(gè)工件3表面，就能達(dá)到對(duì)面形進(jìn)行修正和降低工件3表面粗糙度的目的。在常用的磁流變拋光技術(shù)中，由于拋光輪I只做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以緞帶5會(huì)在工件3表面留下單一方向的拋光紋路，這種單一紋路對(duì)降低工件3表面粗糙度不利。圖2為中國(guó)發(fā)明專利文獻(xiàn)公開的一種利用公自轉(zhuǎn)磁流變拋光原理的正交軸組合磁性拋光工具(ZL03119281. 5)，與常用的磁流變拋光技術(shù)相比，公自轉(zhuǎn)磁流變拋光時(shí)，拋光輪I不僅做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且繞一豎直軸旋轉(zhuǎn)(如圖示ω2方向)，可稱其為拋光輪I的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)行公自轉(zhuǎn)磁流變拋光時(shí)，由于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的存在，拋光紋路更加復(fù)雜，不會(huì)出現(xiàn)常用磁流變拋光技術(shù)中單一方向的拋光紋路，所以公自轉(zhuǎn)拋光對(duì)降低工件3表面粗糙度有利，而且加入公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后，與常用的磁流變拋光技術(shù)相比，在自轉(zhuǎn)速度相同的情況下能夠提高拋光效率。此外，在將自轉(zhuǎn)中心相對(duì)公轉(zhuǎn)中心做一定量的偏心調(diào)整后，公自轉(zhuǎn)拋光的拋光去除函數(shù)會(huì)形成類似于高斯分布的回轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀，這種拋光去除函數(shù)分布對(duì)于數(shù)控編程中的路徑規(guī)劃非常有利。使用公自轉(zhuǎn)磁流變拋光技術(shù)時(shí)，要想使注液嘴6始終能夠?qū)⒋帕髯儝伖庖杭幼⒌綊伖廨咺上，注液嘴6和收集器14必須與自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸保持固定的位置。而且為了保持拋光去除函數(shù)的穩(wěn)定性，必須實(shí)現(xiàn)磁流變拋光液的循環(huán)以保證拋光區(qū)磁流變拋光液持續(xù)更新，但是由于公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的存在，如果采用與常用磁流變拋光技術(shù)相同的循環(huán)系統(tǒng)，如圖I所 示，將無法實(shí)現(xiàn)注液嘴6始終對(duì)準(zhǔn)拋光輪1，收集器14也不能始終和拋光輪I貼合以實(shí)現(xiàn)磁流變拋光液的收集，從而不可能實(shí)現(xiàn)磁流變拋光液的循環(huán)和更新。如果不使用磁流變拋光液循環(huán)系統(tǒng)，加工區(qū)的磁流變拋光液得不到持續(xù)更新，將導(dǎo)致拋光去除函數(shù)的不穩(wěn)定和不確定，而無法實(shí)現(xiàn)確定性磁流變拋光，最終難以達(dá)到納米級(jí)的表面粗糙度和面形精度。針對(duì)公自轉(zhuǎn)磁流變拋光技術(shù)，中國(guó)發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了一種磁流變拋光液的循環(huán)裝置(申請(qǐng)?zhí)?01110124410. 3)，但由于該裝置的環(huán)形注液槽和環(huán)形回收槽為敞口式開放結(jié)構(gòu)，注液管和抽液管與大氣連通，導(dǎo)致管路內(nèi)的壓力喪失，注液槽內(nèi)的液體只能靠重力流動(dòng)，所以在循環(huán)過程中會(huì)出現(xiàn)磁流變拋光液在注液槽和回收槽底部及側(cè)面沉積，注液嘴處磁流變拋光液流速不足、流速不穩(wěn)定，甚至注液嘴堵塞等運(yùn)行不流暢的現(xiàn)象。另外，在磁流變拋光過程后，循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)會(huì)殘留有部分磁流變拋光液，在長(zhǎng)時(shí)間靜止的條件下，這些磁流變拋光液會(huì)逐漸沉積、變硬并板結(jié)，板結(jié)后的磁流變拋光液會(huì)堵塞管路，破壞循環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)力元件、控制元件和傳感器。所以在磁流變拋光過程后必須對(duì)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行清洗。但由于該循環(huán)裝置的環(huán)形的注液槽和環(huán)形的回收槽為敞口式開放結(jié)構(gòu)，輸送泵向注液槽內(nèi)泵入清洗水時(shí)，需要盡量降低清洗水流速，否則會(huì)導(dǎo)致注液槽內(nèi)清洗水飛濺出來，但較低流速的清洗水無法對(duì)注液槽進(jìn)行有力的沖刷。并且當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)充有清洗水時(shí)，由于拋光輪對(duì)清洗水沒有吸附作用，清洗水無法在拋光輪的帶動(dòng)下進(jìn)入刮板和回收槽而形成循環(huán)，而且僅在重力作用下，注液嘴流出的清洗水也無法直接回到回收槽并對(duì)回收槽進(jìn)行有力的沖刷，所以該裝置無法通過泵的運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)清洗注液嘴、刮板、注液槽和回收槽，維護(hù)不便，增加了公自轉(zhuǎn)磁流變拋光工藝的輔助時(shí)間和操作人員的工作量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種在公自轉(zhuǎn)磁流變拋光中實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)供液與回收的裝置，以解決現(xiàn)有公自轉(zhuǎn)磁流變拋光技術(shù)中，磁流變拋光液在循環(huán)過程中易沉積和運(yùn)行不流暢的現(xiàn)象，以及無法通過泵的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗管路的問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種在公自轉(zhuǎn)磁流變拋光中實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)供液與回收的裝置，該裝置包括外殼、公轉(zhuǎn)底座、軸承座、自轉(zhuǎn)軸、拋光輪和循環(huán)系統(tǒng)；所述的公轉(zhuǎn)底座安裝在外殼內(nèi)部，并沿Z軸方向做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述的軸承座固定在公轉(zhuǎn)底座上；所述的自轉(zhuǎn)軸通過軸承安裝在軸承座上；所述的拋光輪固定在自轉(zhuǎn)軸上；所述的循環(huán)系統(tǒng)含有儲(chǔ)液罐、設(shè)置在儲(chǔ)液罐中的攪拌器、注液管、抽液管、注液嘴和收集器；所述的注液管上設(shè)置有輸送泵和壓力流量測(cè)量裝置；在所述的抽液管上設(shè)有抽吸泵；所述的注液嘴固定在公轉(zhuǎn)底座或軸承座上，與注液嘴管相連，注液嘴的出口對(duì)準(zhǔn)拋光輪輪緣；所述的收集器固定在公轉(zhuǎn)底座或軸承座上，與收集器管相連，收集器與拋光輪表面相貼合或留有間隙，其特征在于所述的循環(huán)系統(tǒng)還包括注液環(huán)形凹槽、抽液環(huán)形凹槽、第一注液通道、第二注液通道、第一抽液通道、第二抽液通道和密封圈；所述的注液環(huán)形凹槽位于公轉(zhuǎn)底座的外表面和外殼的內(nèi)表面交界處，注液環(huán)形凹槽通過外殼上的第一注液通道與注液管相連，并通過公轉(zhuǎn)底座上的第二注液通道與注液嘴管相連；所述的抽液環(huán)形凹槽位于公轉(zhuǎn)底座的外表面和外殼的內(nèi)表面交界處，抽液環(huán)形凹槽通過公轉(zhuǎn)底座上的第一抽液通道與收集器管相連，并通過外殼上的第二抽液通道與抽液管相連；所述的密封圈位于公轉(zhuǎn)底座的外表面和外殼的內(nèi)表面交界處，且分別布置在注液環(huán)形凹槽和抽液環(huán)形凹槽之間以及兩個(gè)環(huán)形凹槽的兩側(cè)。 本實(shí)用新型所述的注液環(huán)形凹槽位于公轉(zhuǎn)底座的外表面和外殼的內(nèi)表面交界處，有以下三種情況a.注液環(huán)形凹槽全部位于公轉(zhuǎn)底座的外表面上；b.注液環(huán)形凹槽全部位于外殼的內(nèi)表面上；c.注液環(huán)形凹槽一部分位于公轉(zhuǎn)底座的外表面上,另一部分位于外殼的內(nèi)表面上。本實(shí)用新型所述的抽液環(huán)形凹槽位于公轉(zhuǎn)底座的外表面和外殼的內(nèi)表面交界處，有以下三種情況a.抽液環(huán)形凹槽全部位于公轉(zhuǎn)底座的外表面上；b.抽液環(huán)形凹槽全部位于外殼的內(nèi)表面上；c.抽液環(huán)形凹槽一部分位于公轉(zhuǎn)底座的外表面上，另一部分位于外殼的內(nèi)表面上。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果本實(shí)用新型由于采用了輸送泵與注液嘴之間管路的密閉式結(jié)構(gòu)，從而能夠保持管路內(nèi)壓力，有效避免磁流變拋光液在循環(huán)過程中在注液槽和回收槽底部及側(cè)面沉積和運(yùn)行不流暢、注液嘴易堵塞等問題。另外，由于所述裝置的收集器與抽吸泵之間的管路也為密閉式結(jié)構(gòu)，將注液嘴與收集器直接連接后，輸送泵-注液嘴-收集器-抽吸泵形成密閉式管路，如果將清洗水放入儲(chǔ)液罐中，輸送泵和抽吸泵能夠使清洗水在密閉管路中高速循環(huán)流動(dòng)，通過清洗水對(duì)管路的高速?zèng)_刷實(shí)現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)的自動(dòng)清洗，減少了公自轉(zhuǎn)磁流變拋光工藝的輔助時(shí)間和操作人員的工作量，維護(hù)方便。

圖I為現(xiàn)有的磁流變拋光技術(shù)原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為公自轉(zhuǎn)磁流變拋光技術(shù)原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型所述裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型所述裝置公轉(zhuǎn)90°后示意圖。圖5為本實(shí)用新型所述裝置中的公轉(zhuǎn)底座和外殼的剖視圖。圖6a、圖6b、圖6c為本實(shí)用新型所述裝置中注液環(huán)形凹槽三種布置方式。圖中1_拋光輪；2_維系區(qū)磁場(chǎng)；3-工件；4_加工區(qū)磁場(chǎng)；5-緞帶；6_注液嘴；7-壓力流量測(cè)量裝置；8_注液管；9_輸送泵；10-儲(chǔ)液罐；11-攪拌器；12-抽吸泵；13_抽液管；14-收集器；15-安裝底座；16-軸承座；17-公轉(zhuǎn)底座；18_外殼；19_收集器管；20_自轉(zhuǎn)軸；21_第一注液通道；22_第二抽液通道；23_注液環(huán)形凹槽；24_抽液環(huán)形凹槽；25_注液嘴管；26_第二注液通道；27_第一抽液通道；28_密封圈。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理、結(jié)構(gòu)和工作過程做進(jìn)一步的說明。圖3為本實(shí)用新型提供的一種在公自轉(zhuǎn)磁流變拋光中實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)供液與回收的裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括外殼18、公轉(zhuǎn)底座17、軸承座16、自轉(zhuǎn)軸20、拋光輪I和循環(huán)系統(tǒng)；所述的公轉(zhuǎn)底座17安裝在外殼18內(nèi)部，并沿Z軸方向做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述的軸承座16固定在公轉(zhuǎn)底座17上；所述的自轉(zhuǎn)軸20通過軸承安裝在軸承座16上；所述的拋光輪I固定在自轉(zhuǎn)軸20上；所述的循環(huán)系統(tǒng)含有儲(chǔ)液罐10、設(shè)置在儲(chǔ)液罐10中的攪拌器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上設(shè)置有輸送泵9和壓力流量測(cè)量裝置7 ;在所述的抽液管13上設(shè)有抽吸泵12 ;所述的注液嘴6固定在公轉(zhuǎn)底座17或軸 承座16上，與注液嘴管25相連，注液嘴6的出口對(duì)準(zhǔn)拋光輪I輪緣；所述的收集器14固定在公轉(zhuǎn)底座17或軸承座16上，與收集器管19相連，收集器14與拋光輪I表面相貼合或留有間隙，其特征在于所述的循環(huán)系統(tǒng)還包括注液環(huán)形凹槽23、抽液環(huán)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 ;所述的注液環(huán)形凹槽23位于公轉(zhuǎn)底座17的外表面和外殼18的內(nèi)表面交界處，注液環(huán)形凹槽23通過外殼18上的第一注液通道21與注液管8相連，并通過公轉(zhuǎn)底座17上的第二注液通道26與注液嘴管25相連；所述的抽液環(huán)形凹槽24位于公轉(zhuǎn)底座17的外表面和外殼18的內(nèi)表面交界處，抽液環(huán)形凹槽24通過公轉(zhuǎn)底座17上的第一抽液通道27與收集器管19相連，并通過外殼18上的第二抽液通道22與抽液管13相連；所述的密封圈28位于公轉(zhuǎn)底座17的外表面和外殼18的內(nèi)表面交界處，且分別布置在注液環(huán)形凹槽23和抽液環(huán)形凹槽24之間以及兩個(gè)環(huán)形凹槽的兩側(cè)。本實(shí)用新型所述的注液環(huán)形凹槽23位于公轉(zhuǎn)底座17的外表面和外殼18的內(nèi)表面交界處，有以下三種情況a.注液環(huán)形凹槽全部位于公轉(zhuǎn)底座17的外表面上；b.注液環(huán)形凹槽全部位于外殼18的內(nèi)表面上；c.注液環(huán)形凹槽一部分位于公轉(zhuǎn)底座17的外表面上，另一部分位于外殼18的內(nèi)表面上。與注液環(huán)形凹槽類似，本實(shí)用新型所述的抽液環(huán)形凹槽24位于公轉(zhuǎn)底座17的外表面和外殼18的內(nèi)表面交界處，有以下三種情況a.抽液環(huán)形凹槽全部位于公轉(zhuǎn)底座17的外表面上；b.抽液環(huán)形凹槽全部位于外殼18的內(nèi)表面上；c.抽液環(huán)形凹槽一部分位于公轉(zhuǎn)底座17的外表面上，另一部分位于外殼18的內(nèi)表面上。本實(shí)用新型的工作原理為磁流變拋光液儲(chǔ)存在儲(chǔ)液罐10中，儲(chǔ)液罐10固定在地面上，輸送泵9通過注液管8連接到儲(chǔ)液罐10底部，并將磁流變拋光液輸入到循環(huán)系統(tǒng)中。注液管8連有壓力流量測(cè)量裝置7，用于對(duì)磁流變拋光液當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。隨后，磁流變拋光液經(jīng)過注液管8進(jìn)入外殼18上的第一注液通道21并充滿注液環(huán)形凹槽23。注液環(huán)形凹槽23的外徑大于或等于公轉(zhuǎn)底座17的外徑以及外殼18的內(nèi)徑，注液環(huán)形凹槽23的內(nèi)徑小于或等于公轉(zhuǎn)底座17的外徑以及外殼18的內(nèi)徑。注液環(huán)形凹槽23中的磁流變拋光液會(huì)在輸送泵9壓力作用下進(jìn)入公轉(zhuǎn)底座17內(nèi)的第二注液通道26，隨后，磁流變拋光液通過注液嘴管25流入注液嘴6，并被加注到拋光輪I上。公轉(zhuǎn)底座17在限位裝置的作用下，能在外殼18內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能沿Z軸方向滑動(dòng)。軸承座16固定在公轉(zhuǎn)底座17上，可在公轉(zhuǎn)底座17帶動(dòng)下沿著ω2方向做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。拋光輪I在自轉(zhuǎn)軸20和公轉(zhuǎn)底座17的帶動(dòng)下，沿和ω2方向做自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。拋光輪I內(nèi)部裝有磁鐵，能在拋光輪I表面形成較強(qiáng)的加工區(qū)磁場(chǎng)4和較弱的維系區(qū)磁場(chǎng)2。當(dāng)注液嘴6將磁流變拋光液加注到拋光輪I上時(shí)，由于磁場(chǎng)的作用，磁流變拋光液將被吸附在拋光輪I上，形成緞帶5。因?yàn)樽⒁鹤?固定在公轉(zhuǎn)底座17或軸承座16上，并隨著公轉(zhuǎn)底座17沿ω2方向做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以注液嘴6能夠?qū)⒋帕髯儝伖庖鹤⑷爰醋鲎赞D(zhuǎn)又做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的拋光輪I上。拋光輪I與工件3上表面有一間隙，間隙小于緞帶5的厚度，所以拋光輪I本身并不與工件3接觸，只有磁流變拋光液會(huì)觸及工件3上表面。當(dāng)磁流變拋光液被拋光輪I帶入加工區(qū)時(shí)，將與工件3發(fā)生擠壓和摩擦作用，在工件3表面產(chǎn)生拋光去除。該拋光去除的函數(shù)分布和加工區(qū)內(nèi)的摩擦力分布直接相關(guān)。由于公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的存在，拋光去除函數(shù)會(huì)呈現(xiàn)出回轉(zhuǎn)對(duì)稱形。隨后，磁流變拋光液被帶離加工區(qū)，被收集器14收集起來。因?yàn)槭占?4固定在公轉(zhuǎn)底座17或軸承座16上，隨著公轉(zhuǎn)底座17沿ω 2方向做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以收集器14能夠?qū)⒋帕髯儝伖庖簭募醋鲎赞D(zhuǎn)又做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 的拋光輪I上分離下來。由于抽吸泵12的作用，磁流變拋光液會(huì)從收集器14中被吸入收集器管19，然后進(jìn)入第一抽液通道27并流入抽液環(huán)形凹槽24，隨后通過外殼18上的第二抽液通道22進(jìn)入抽液管13和抽吸泵12。抽液環(huán)形凹槽24的外徑大于或等于公轉(zhuǎn)底座17的外徑以及外殼18的內(nèi)徑，抽液環(huán)形凹槽24的內(nèi)徑小于或等于公轉(zhuǎn)底座17的外徑以及外殼18的內(nèi)徑。抽液管13的出口端位于儲(chǔ)液罐10內(nèi)部或上方，所以磁流變拋光液最終被注入到儲(chǔ)液罐10中。使用密封圈28可以阻止磁流變拋光液從注液環(huán)形凹槽23和抽液環(huán)形凹槽24中溢出。密封圈28的外徑大于或等于公轉(zhuǎn)底座17的外徑以及外殼18的內(nèi)徑，密封圈28的內(nèi)徑小于或等于公轉(zhuǎn)底座17的外徑以及外殼18的內(nèi)徑。攪拌器11用來將儲(chǔ)液罐10中的磁流變拋光液攪拌均勻。壓力流量測(cè)量裝置7對(duì)磁流變拋光液當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，為控制輸送泵9和抽吸泵12的轉(zhuǎn)速提供參考，以保持管路內(nèi)磁流變拋光液流速和壓力不變。此外，還有恒溫裝置和補(bǔ)水裝置等輔助維持磁流變拋光液的特性保持恒定。磁流變拋光液持續(xù)在拋光輪I、儲(chǔ)液罐10和管路中流動(dòng)，使加工區(qū)的磁流變拋光液一直在更新，從而保證了拋光去除函數(shù)的穩(wěn)定性。將外殼18固定在機(jī)床的Z軸滑塊上，使公轉(zhuǎn)底座17、軸承座16、自轉(zhuǎn)軸20、拋光輪I、注液嘴6和收集器14能夠隨著外殼18做X軸、Y軸和Z軸方向的平移運(yùn)動(dòng)。根據(jù)工件3初始面形誤差和拋光去除函數(shù)，預(yù)先計(jì)算出拋光輪I在工件3表面運(yùn)行的路徑和進(jìn)給速度分布，將拋光輪I沿著該路徑以計(jì)算出的進(jìn)給速度遍歷整個(gè)工件3表面，就能達(dá)到對(duì)面形進(jìn)行修正和降低工件3表面粗糙度的目的。并且由于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的存在，拋光紋路更加復(fù)雜，不會(huì)出現(xiàn)常用磁流變拋光技術(shù)中單一方向的拋光紋路，所以使工件3更容易達(dá)到要求的表面粗糙度值，而且由于有了公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，與常用的磁流變拋光技術(shù)相比，在自轉(zhuǎn)速度相同的情況下能夠提高拋光效率。此外，還能夠得到類似于高斯分布的回轉(zhuǎn)對(duì)稱形的拋光去除函數(shù)，這種拋光去除函數(shù)分布對(duì)于數(shù)控編程中的路徑規(guī)劃非常有利。圖4為外殼18固定不動(dòng)的情況下，公轉(zhuǎn)底座17沿ω2方向轉(zhuǎn)動(dòng)90度后的情況。因?yàn)檩S承座16、自轉(zhuǎn)軸20、拋光輪I、注液嘴6和收集器14能夠隨著公轉(zhuǎn)底座17做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以注液嘴6能夠?qū)⒋帕髯儝伖庖阂恢睖?zhǔn)確地加注到拋光輪I上，并且收集器14能夠保持與拋光輪I表面相貼合或留有固定的間隙，實(shí)現(xiàn)了磁流變拋光液的供給與回收。同時(shí)，儲(chǔ)液罐10至注液管8和抽液管13至儲(chǔ)液罐10之間的管路也不必參與公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最終在公自轉(zhuǎn)磁流變拋光中實(shí)現(xiàn)了磁流變拋光液的回轉(zhuǎn)供液與回收。如果將注液嘴管25和收集器管19相連接，在儲(chǔ)液罐10中放入清洗水，則可以利用泵產(chǎn)生的壓力實(shí)現(xiàn)對(duì)管路的自動(dòng)清洗。不僅可以避免磁流變拋光液在循環(huán)系統(tǒng)中板結(jié)并堵塞管路、破壞泵、閥和傳感器等，而且能夠大大節(jié)省清理時(shí)間、減少清洗工作量。圖5為本實(shí)用新型所述裝置中的公轉(zhuǎn)底座17、外殼18的剖視圖。圖6a、圖6b、圖6c為注液環(huán)形凹槽23的三種布置方式，如權(quán)利要求2所述。抽液環(huán)形凹槽24的三種布置方式與圖6類似，如權(quán)利要求3所述，此處不再贅述。操作步驟如下將配置好的磁流變拋光液加入儲(chǔ)液罐10內(nèi)，開啟攪拌器11將磁流變拋光液攪拌均勻，開啟公自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，打開抽吸泵12。用輸送泵9將磁流變拋光液注入到外殼18上的第一注液通道21中，然后磁流變拋光液會(huì)逐漸充滿注液環(huán)形凹槽23并流入公轉(zhuǎn)底座17上的第二注液通道26內(nèi)。從注液環(huán)形凹槽23中溢出的磁流變拋光液會(huì)被密封圈28阻隔。隨后，磁流變拋光液會(huì)進(jìn)入注液嘴管25和注液嘴6，注液嘴6將會(huì)把磁流變拋光液穩(wěn)定地加注到拋光輪I上，形成緞帶5。并由拋光輪I將磁流變拋光液帶入到加工區(qū)對(duì)工件3進(jìn)行拋光。收集器14將用過的磁流變拋光液回收至收集器管19中，在抽吸泵12的作 用下，磁流變拋光液會(huì)依次流經(jīng)第一抽液通道27、抽液環(huán)形凹槽24、第二抽液通道22、抽液管13和抽吸泵12，并被注入到儲(chǔ)液罐10中。從抽液環(huán)形凹槽24中溢出的磁流變拋光液會(huì)被密封圈28阻隔。這樣，磁流變拋光液即可穩(wěn)定地循環(huán)起來，使拋光輪I底部加工區(qū)的磁流變拋光液得到穩(wěn)定持續(xù)的更新。加工完成后，關(guān)閉輸送泵9和抽吸泵12，將注液嘴管25和收集器管19相連接，將儲(chǔ)液罐10中的磁流變拋光液取出并加入清洗水，開啟輸送泵9和抽吸泵12，可以利用泵產(chǎn)生的壓力實(shí)現(xiàn)對(duì)管路的自動(dòng)清洗，有利于減少維護(hù)時(shí)間和操作者勞云力量。
權(quán)利要求1.一種在公自轉(zhuǎn)磁流變拋光中實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)供液與回收的裝置，該裝置包括外殼(18)、公轉(zhuǎn)底座(17)、軸承座(16)、自轉(zhuǎn)軸(20)、拋光輪⑴和循環(huán)系統(tǒng)；所述的公轉(zhuǎn)底座(17)安裝在外殼(18)內(nèi)部，并沿Z軸方向做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述的軸承座(16)固定在公轉(zhuǎn)底座(17)上；所述的自轉(zhuǎn)軸(20)通過軸承安裝在軸承座(16)上；所述的拋光輪(I)固定在自轉(zhuǎn)軸(20)上；所述的循環(huán)系統(tǒng)含有儲(chǔ)液罐(10)、設(shè)置在儲(chǔ)液罐(10)中的攪拌器(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)上設(shè)置有輸送泵(9)和壓力流量測(cè)量裝置(7);在所述的抽液管(13)上設(shè)有抽吸泵(12);所述的注液嘴(6)固定在公轉(zhuǎn)底座(17)或軸承座(16)上，與注液嘴管(25)相連，注液嘴￠)的出口對(duì)準(zhǔn)拋光輪(I)輪緣；所述的收集器(14)固定在公轉(zhuǎn)底座(17)或軸承座(16)上，與收集器管(19)相連，收集器(14)與拋光輪(I)表面相貼合或留有間隙，其特征在于所述的循環(huán)系統(tǒng)還包括注液環(huán)形凹槽(23)、抽液環(huán)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);所述的注液環(huán)形凹槽(23)位于公轉(zhuǎn)底座(17)的外表面和外殼(18)的內(nèi)表面交界處，注液環(huán)形凹槽(23)通過外殼(18)上的第一注液通道(21)與注液管(8)相連，并通過公轉(zhuǎn)底座(17)上的第二注液通道(26)與注液嘴管(25)相 連；所述的抽液環(huán)形凹槽(24)位于公轉(zhuǎn)底座(17)的外表面和外殼(18)的內(nèi)表面交界處，抽液環(huán)形凹槽(24)通過公轉(zhuǎn)底座(17)上的第一抽液通道(27)與收集器管(19)相連，并通過外殼(18)上的第二抽液通道(22)與抽液管(13)相連；所述的密封圈(28)位于公轉(zhuǎn)底座(17)的外表面和外殼(18)的內(nèi)表面交界處，且分別布置在注液環(huán)形凹槽(23)和抽液環(huán)形凹槽(24)之間以及兩個(gè)環(huán)形凹槽的兩側(cè)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種在公自轉(zhuǎn)磁流變拋光中實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)供液與回收的裝置，其特征在于所述的注液環(huán)形凹槽(23)位于公轉(zhuǎn)底座(17)的外表面和外殼(18)的內(nèi)表面交界處，有以下三種情況 a.注液環(huán)形凹槽全部位于公轉(zhuǎn)底座(17)的外表面上； b.注液環(huán)形凹槽全部位于外殼(18)的內(nèi)表面上； c.注液環(huán)形凹槽一部分位于公轉(zhuǎn)底座(17)的外表面上,另一部分位于外殼(18)的內(nèi)表面上。
3.如權(quán)利要求I所述的一種在公自轉(zhuǎn)磁流變拋光中實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)供液與回收的裝置，其特征在于所述的抽液環(huán)形凹槽(24)位于公轉(zhuǎn)底座(17)的外表面和外殼(18)的內(nèi)表面交界處，有以下三種情況 a.抽液環(huán)形凹槽全部位于公轉(zhuǎn)底座(17)的外表面上； b.抽液環(huán)形凹槽全部位于外殼(18)的內(nèi)表面上；c.抽液環(huán)形凹槽一部分位于公轉(zhuǎn)底座(17)的外表面上,另一部分位于外殼(18)的內(nèi)表面上。
專利摘要一種在公自轉(zhuǎn)磁流變拋光中實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)供液與回收的裝置，包括外殼、公轉(zhuǎn)底座、軸承座、自轉(zhuǎn)軸、拋光輪、循環(huán)系統(tǒng)和其他必要的輔助裝置，其特征在于循環(huán)系統(tǒng)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、注液環(huán)形凹槽、抽液環(huán)形凹槽和密封圈。儲(chǔ)液罐中的磁流變拋光液通過外殼上的第一注液通道進(jìn)入注液環(huán)形凹槽和第二注液通道，被注液嘴加注到拋光輪上。被收集器回收的磁流變拋光液通過第一抽液通道和抽液環(huán)形凹槽進(jìn)入外殼上的第二抽液通道并最終返回儲(chǔ)液罐。本實(shí)用新型能夠解決現(xiàn)有公自轉(zhuǎn)磁流變拋光技術(shù)中磁流變拋光液在循環(huán)過程中易沉積和運(yùn)行不流暢的現(xiàn)象，以及無法通過泵的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗管路的問題。
文檔編號(hào)B24B57/02GK202540086SQ201120570338
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者馮之敬, 劉向, 劉文濤, 張?jiān)? 王于岳, 祝徐興 申請(qǐng)人:清華大學(xué)