大流量磁流變液回收裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大流量磁流變液回收裝置，包括：設置在磁流變液剛剛脫離拋光區(qū)的附近位置、與拋光輪保持柔性線接觸的回收頭，其去用來接收由拋光輪底部甩出的磁流變液；與所述回收頭相連的真空發(fā)生裝置，其用來提供回收磁流變液的動力。本發(fā)明的回收裝置將回收接頭設置在磁流變液剛剛脫離拋光區(qū)的附近位置，此時磁場強度適中，既可以保證磁流變液可以順利與拋光輪分離，又可以保證磁場力強度，從而可以提高拋光輪轉速和噴頭尺寸，從兩方面增加拋光效率。
【專利說明】大流量磁流變液回收裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于精密光學拋光加工【技術領域】，涉及一種大流量磁流變液回收裝置。

【背景技術】
[0002]磁流變拋光技術始于上世紀70年代，1974年前蘇聯傳熱傳質研究所的W.1.Kordonski將磁流變液用于機械加工中。到上世紀90年代初，W.1.Kordonski與美國羅徹斯特大學光學制造中心合作，提出并驗證了確定性磁流變拋光技術用于非球面加工的概念。近年來，美國QED公司已經將磁流變拋光技術推向商業(yè)化。
[0003]目前，國防科技大學在我國對該技術研究最為領先，他們擁有自主研發(fā)的拋光機，并且在拋光算法，尤其是在機床的誤差分析方面做了深入的研究，取得較好的研究成果。
[0004]現在廣泛使用的磁流變拋光裝置，主要由主動輪機械系統和磁流變液循環(huán)系統組成。磁流變液由載液、鐵磁微粒、研磨拋光劑和輔助添加劑組成。工作機理為利用磁流變液在磁場中的流變性對工件進行拋光，磁流變液由拋光輪帶入拋光區(qū)域，在拋光區(qū)域高強度的梯度磁場中，磁流變液變硬，成為具有粘塑性的Bingham介質,并形成鍛帶突起。當這種介質流經工件與運動盤之間的狹縫時，對工件表面與之接觸的區(qū)域產生較大剪切力，實現工件材料去除。拋光區(qū)“柔性拋光模”的大小和形狀可由拋光參數(拋光輪轉速、拋光輪與光學元件距離等)實時控制，又能確保在該拋光條件下拋光磨頭的穩(wěn)定性，從而實現對工件表面的確定性加工。
[0005]磁流變拋光技術在小口徑光學元件的加工中得到了廣泛的運用，取得了較好的拋光效果。但對于大口徑光學元件而言，由于光學元件材料去除量隨口徑的三次方增長，SiC材料還有硬度高、耐磨性好的特點，拋光效率成為制約其應用的突出問題。在現有情況下，增加拋光效率，主要有兩點途徑:
[0006]1、使用更大的磁流變液供給噴頭，從而提高緞帶突起的高度和寬度，增加去除函數面積；
[0007]2、提聞去除效率提聞拋光輪運動速度,線速度的提聞可以提升單位時間磨頭帶走工件表面材料的速度，從而提高去除效率。
[0008]而這兩點都對磁流變液供給循環(huán)速度提出了更高的要求，目前供給方面和拋光區(qū)磁場強度方面不存在限制問題，但是大流量磁流變液的回收一直是制約磁流變拋光用于大口徑光學元件高效率加工的關鍵。其中一個重要原因是大口徑光學元件與小口徑元件安裝方式存在很大區(qū)別。
[0009]對于小口徑元件，現有磁流變拋光的安裝方式是:拋光輪在固定位置自轉，拋光液在拋光輪上方循環(huán)，并形成緞帶突起，工件的加工面朝下，與緞帶突起相對運動，同時工件可以隨夾具在空間運動，完成拋光過程。這種安裝方式的好處在于:磁流變液脫離拋光區(qū)后，在重力作用下，可以直接回收，十分方便。而對于大口徑光學元件，由于其質量和體積巨大，不可能沿用小口徑加工中廣泛使用的安裝方式。
[0010]目前對于Im量級及以上口徑的光學加工，采用的工裝是:工件固定在轉臺上靜止或隨轉臺緩慢轉動，加工面朝上，拋光輪位于其上方，磁流變液從拋光輪下方進入，形成緞帶突起，與加工面相對運動?，F有拋光液的回收，是利用磁鐵在非拋光區(qū)的磁場作用，磁流變液被吸附于拋光輪上，直到通過最高點后，使用回收接頭在重力作用下，將其從拋光輪上分離下來。這樣的循環(huán)方式模仿了小口徑的回收方式，利用非拋光區(qū)的微弱磁場，使其隨拋光輪運動，達到最聞點。
[0011]但是這樣的循環(huán)回收方式直接限制了磁流變液的最大流量，因為非拋光區(qū)磁場強度與拋光區(qū)的相差十余倍，更大的噴頭意味著更多的磁流變液，這對非拋光區(qū)磁場力提出更大要求，并且拋光區(qū)最適宜磁場強度已經固定的情況下，非拋光區(qū)磁場也就被限制了。另外去除效率與拋光輪轉速正相關，而轉速過大，磁場力不足以提供拋光液吸附力，磁流變液會被甩出拋光輪，不能順利回收。


【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明為了解決現有的磁流變液回收裝置限制流量和轉速的問題，提供一種大流量磁流變液回收裝置。
[0013]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案具體如下:
[0014]一種大流量磁流變液回收裝置，包括:
[0015]設置在磁流變液剛剛脫離拋光區(qū)的附近位置、與拋光輪保持柔性線接觸的回收頭，其去用來接收由拋光輪底部甩出的磁流變液；
[0016]與所述回收頭相連的真空發(fā)生裝置，其用來提供回收磁流變液的動力。
[0017]在上述技術方案中，所述回收頭還連接有重力分離裝置，其包括:與所述回收頭相連的回收管和與所述回收管相連的分離件；
[0018]所述分離件可使由所述回收頭吸入的磁流變液在重力作用下與空氣分離。
[0019]在上述技術方案中，所述分離件還連接有底座，該底座內設有可由伺服電機通過傳動軸帶動的分離葉片；轉動的分離葉片可使磁流變液與部分殘余空氣進行二次分離。
[0020]在上述技術方案中，所述底座連接有排出管，該排出管與磁流變液的循環(huán)槽相連。
[0021]在上述技術方案中，所述真空發(fā)生裝置為真空泵或真空發(fā)生器。
[0022]本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0023]本發(fā)明的回收裝置將回收接頭安裝在磁流變液剛剛脫離拋光區(qū)附近，此時磁場強度適中，既可以保證磁流變液可以順利與拋光輪分離，又可以保證磁場力強度，從而可以提高拋光輪轉速和噴頭尺寸，從兩方面增加拋光效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0025]圖1是使用本裝置，磁流變循環(huán)回收接頭安裝位置示意圖
[0026]圖2是大流量磁流變液回收裝置軸測圖
[0027]圖3是本裝置中心面剖視圖
[0028]圖4是分離葉片軸測圖
[0029]圖中的附圖標記表示為:
[0030]1、磁流變液緞帶突起，2、噴頭，3、拋光輪，4、回收接頭，5、工件，6、氣液回收管，7、底座，8、分離件，9、固定板，10、保護箱，11、中板，12、連接板，13、定位板，14、伺服電機，15、內擋圈，16、外擋圈，17、軸承，18、外軸套，19、內軸套，20、傳動軸，21、緊固件，22、分離葉片，
23、排氣管，24、磁流變液排出管，25、油水分離器，26、真空發(fā)生器。

【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明的發(fā)明思想為:本發(fā)明提供一種新型磁流變液回收裝置，能夠改造在現有磁流變拋光機床上，無需改變機床原有機械結構。
[0032]該裝置由氣液分離裝置子系統和真空發(fā)生子系統組成。真空發(fā)生子系統是回收的動力裝置，氣液分離裝置子系統完成氣液分離，并完成循環(huán)過程。回收頭與拋光輪保持柔性線接觸，使磁流變液也拋光輪分離。
[0033]本發(fā)明的特點是:將回收頭安裝在磁流變液剛剛脫離拋光的區(qū)域附近，此時磁場強度比拋光區(qū)有所衰減，但相比于原有非拋光區(qū)強度，仍在三倍以上。這既保證了回收頭附近的吸附力，又使得回收口脫離不那么困難。回收頭的彈性柔端與拋光輪保持無縫線接觸，既可以保證磁流變液可以完全與拋光輪分離，又不會對拋光輪有明顯摩擦力。
[0034]這就保證了無論是轉速的增加，還是噴頭尺寸增加，磁流變液都不會因為重力或離心力脫離拋光輪，這就為提高去除效率提供了保證。與原有回收裝置不同的是動力方面:現有裝置是利用重力作用，使其自然脫離，而本裝置通過真空發(fā)生器制造遠超磁流變液流量的空氣負壓，使被回收頭分離的磁流變液在負壓作用下，與氣流一起進入回收管道，再經過分離裝置的兩次后，重新回到儲液槽中，實現完整回收。
[0035]本發(fā)明的最終效果是相比于現有裝置，具有允許流量大，最大流速高的特點，為提高磁流變拋光效率提供了完整的回收方案。
[0036]下面結合附圖對本發(fā)明做以詳細說明。
[0037]如圖1-4所示，本發(fā)明的大流量磁流變液回收裝置，其包括:設置在拋光輪3下部的磁流變液剛剛脫離拋光區(qū)的附近位置、與拋光輪3保持柔性線接觸的回收頭4，其去用來接收由拋光輪3底部甩出的磁流變液；以及與所述回收頭4相連的真空發(fā)生裝置，其用來提供回收磁流變液的動力。所述真空發(fā)生裝置為真空泵或真空發(fā)生器。
[0038]所述回收頭4還連接有重力分離裝置，其包括:與所述回收頭4相連的回收管6和與所述回收管6相連的分離件8 ;所述分離件8可使由所述回收頭4吸入的磁流變液在重力作用下與空氣分離。所述分離件8還連接有底座7，該底座7內設有可由伺服電機14通過傳動軸20帶動的分離葉片22 ;轉動的分離葉片22可使磁流變液與部分殘余空氣進行二次分離。所述底座7連接有排出管24，該排出管24與磁流變液的循環(huán)槽相連。
[0039]本發(fā)明的大流量磁流變液回收裝置的工作原理為:
[0040]磁流變液從噴頭2噴出后，在拋光輪3下方形成磁流變液緞帶突起1，隨著拋光輪3運動，對工件5進行拋光，到達回收接頭4。與此同時高壓空氣從真空發(fā)生器26的進氣孔進入，并從真空發(fā)生器26的排氣孔排出，從而造成真空負壓，而真空負壓通過密閉循環(huán)管道，直達磁流變液回收接頭5，在負壓的作用下，磁流變液混合空氣同時被吸進氣液回收管6，并通過氣液回收管6進入分離件8，由于磁流變液與空氣密度不同，在重力作用下進行一次分離，磁流變液進入底座7，空氣在真空負壓作用下，經過固定板9、保護箱10和中板11進入排氣管23，并經過油水分離器25過濾，從真空發(fā)生器26的排氣口排出，完成氣體循環(huán)，另一方面以連接板12和定位板13連接的快速旋轉的伺服電機14，通過傳動軸20，使得分離葉片22以同樣轉速在底座7內快速轉動，磁流變液與部分殘余空氣在葉片作用下，進行二次分離:離心分離。如圖4所示，由于密度不同，磁流變液處于外側，內側空氣在負壓作用下，從中板11進入空氣管道，進過兩次分離的磁流變液到達底座7的液體排出孔，從磁流變液排出管24排出重新進入供給循環(huán)槽，完成磁流變液的回收。
[0041]所述底座7上方的傳動軸20的外部的機械結構分別設有:內擋圈15，外擋圈16，軸承17，外軸套18，內軸套19，以及緊固件21 ;連接方式如圖3所示。
[0042]在另外的【具體實施方式】中，也可以用使用真空泵替代真空發(fā)生器，其原理相同，這里不再贅述。
[0043]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種大流量磁流變液回收裝置，其特征在于，包括: 設置在磁流變液剛剛脫離拋光區(qū)的附近位置、與拋光輪(3)保持柔性線接觸的回收頭(4)，其去用來接收由拋光輪(3)底部甩出的磁流變液； 與所述回收頭(4)相連的真空發(fā)生裝置，其用來提供回收磁流變液的動力。
2.根據權利要求1所述的大流量磁流變液回收裝置，其特征在于，所述回收頭(4)還連接有重力分離裝置，其包括:與所述回收頭(4)相連的回收管(6)和與所述回收管(6)相連的分離件⑶； 所述分離件(8)可使由所述回收頭(4)吸入的磁流變液在重力作用下與空氣分離。
3.根據權利要求2所述的大流量磁流變液回收裝置，其特征在于，所述分離件(8)還連接有底座(7)，該底座(7)內設有可由伺服電機(14)通過傳動軸(20)帶動的分離葉片(22);轉動的分離葉片(22)可使磁流變液與部分殘余空氣進行二次分離。
4.根據權利要求3所述的大流量磁流變液回收裝置，其特征在于，所述底座(7)連接有排出管(24)，該排出管(24)與磁流變液的循環(huán)槽相連。
5.根據權利要求1所述的大流量磁流變液回收裝置，其特征在于，所述真空發(fā)生裝置為真空泵或真空發(fā)生器。
【文檔編號】B24B57/00GK104290038SQ201410508382
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權日:2014年9月26日
【發(fā)明者】羅霄, 任楷, 鄭立功, 張學軍 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所