本發(fā)明涉及精密加工，特別涉及具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭。

背景技術(shù)：

1、拋光是零件高精度、高質(zhì)量表面加工的最后一道工序，零件表面通過拋光后，可提高了產(chǎn)品的性能和使用壽命。因此，零件的表面，特別是大尺寸表面的高效率、高精度、高質(zhì)量的拋光技術(shù)一直是超精密加工領(lǐng)域的研究重點。目前，獲得高質(zhì)量、高精度零件加工表面的拋光方法主要有磁流變拋光、剪切增稠流體拋光、磨料流拋光、磨料水射流拋光、離子束拋光、氣囊拋光、計算機控制彈性小拋光頭拋光技術(shù)等，其中計算機控制彈性小拋光頭拋光技術(shù)可實現(xiàn)對大尺寸工件表面面形控制，能夠充分利用計算機重復(fù)精度高、執(zhí)行速度快等優(yōu)勢，廣泛的應(yīng)用于拋光零件大尺寸表面。但這項技術(shù)實現(xiàn)主要依賴于彈性拋光頭與工件表面貼合度以及工作區(qū)的拋光液分布均勻性；傳統(tǒng)彈性拋光頭仍然存在面型貼合能力差的問題，影響加工區(qū)域載荷分布；同時加工區(qū)域的拋光液受彈性小磨頭高速旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的離心力影響，分布不均勻，且得不到充分利用。

2、如何解決傳統(tǒng)計算機控制彈性小磨頭拋光技術(shù)中小磨頭與零件加工表面面型貼合問題，改善加工區(qū)域的載荷分布，并提高加工區(qū)域拋光液分布均勻性和利用率，成為亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，該拋光頭在工作時能產(chǎn)生非均勻電場，使拋光液產(chǎn)生介電泳效應(yīng)，有效減緩拋光液中的磨粒受拋光盤離心力作用流出加工區(qū)域，增加磨粒在加工區(qū)域內(nèi)駐留時間和磨粒數(shù)量，提高拋光效率和拋光液分布均勻性，且其中的粘彈性流體的柔性形變使加工區(qū)域載荷分散均勻，從而提高了加工后工件表面均勻性，解決了曲面拋光中工具面型貼合能力低、表面均勻性差的問題，同時，粘彈性流體會響應(yīng)振動頻率增加粘度轉(zhuǎn)化為彈性固體，提供拋光時所需壓力，保障材料高效去除。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，包括連接軸，所述連接軸上套設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)；所述連接軸的下端設(shè)有呈筒狀的拋光頭主體支架，所述拋光頭主體支架內(nèi)同軸設(shè)有連接基座；所述連接基座呈上大下小的階梯軸狀，其大端與拋光頭主體支架固定連接，小端連接有中空式振動增幅器；所述中空式振動增幅器包括中空管和設(shè)于中空管下端的增幅臺，所述中空管和增幅臺形成階梯狀結(jié)構(gòu)，所述中空管內(nèi)設(shè)有振動電機，所述振動電機與導(dǎo)電滑環(huán)的輸出端電性連接；所述拋光頭主體支架下端設(shè)有柔性拋光布，柔性拋光布內(nèi)側(cè)設(shè)有絕緣層；所述絕緣層與增幅臺之間填充有粘彈性流體；所述絕緣層中設(shè)有正電極和負(fù)電極，所述正電極和負(fù)電極分別與導(dǎo)電滑環(huán)的兩個輸出端電性連接，所述正電極和負(fù)電極配套使用能夠產(chǎn)生非均勻電場。

4、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭通過采用特定的構(gòu)造，在粘彈性流體剪切增稠效應(yīng)和拋光液介電泳效應(yīng)的協(xié)同作用下，拋光精度和拋光效率得到提升，取得了顯著的進(jìn)步，具體如下：

5、1）柔性拋光布內(nèi)側(cè)的絕緣層中，設(shè)有能夠產(chǎn)生非均勻電場的正電極和負(fù)電極，工作時，非均勻電場使拋光液中的磨粒發(fā)生極化，在介電泳力的作用下，有效減緩拋光液中的磨粒受拋光盤離心力作用流出加工區(qū)域，增加磨粒在加工區(qū)域內(nèi)駐留時間和磨粒數(shù)量，提高拋光效率和拋光液分布均勻性；

6、2）絕緣層和中空式振動增幅器之間填充有粘彈性流體，拋光時，粘彈性流體的柔性形變使加工區(qū)域載荷分散均勻，從而提高了加工后工件表面均勻性，解決了曲面拋光中工具面型貼合能力低、表面均勻性差的問題；同時，振動電機將振動通過中空式振動增幅器傳遞給粘彈性流體，粘彈性流體響應(yīng)振動頻率增加粘度轉(zhuǎn)化為彈性固體（即發(fā)生剪切增稠效應(yīng)），提供拋光時所需壓力，保障材料高效去除。

7、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述增幅臺的下側(cè)成組設(shè)有振動傳導(dǎo)片。振動傳導(dǎo)片的設(shè)置，能夠增大中空式振動增幅器與粘彈性流體的接觸面積，從而提升粘彈性流體的剪切增稠效應(yīng)。

8、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述絕緣層與增幅臺之間設(shè)有拋光布控形支架。拋光布控形支架能夠在拋光頭工作過程中控制柔性拋光布的形變大小，保障拋光的效果。再進(jìn)一步，所述拋光布控形支架包括連接環(huán)和連接板，所述連接環(huán)和連接板通過連接輻條連為整體，所述連接環(huán)與拋光頭主體支架的下端固定連接；所述柔性拋光布外設(shè)有固定托板，所述固定托板與連接板固定連接，使柔性拋光布形成環(huán)形的凸峰結(jié)構(gòu)。通過加設(shè)固定托板使柔性拋光布形成環(huán)形的凸峰結(jié)構(gòu)，避免柔性拋光布與工件接觸面積過大而導(dǎo)致出現(xiàn)拋光壓力不足的現(xiàn)象，保障拋光的精度和效率。再進(jìn)一步，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述柔性拋光布與拋光布控形支架之間通過拋光布環(huán)形固定套壓緊固定。利用拋光布環(huán)形固定套對柔性拋光布進(jìn)行固定，在保障拋光布固定牢靠的同時，便于安裝或更換拋光布。

9、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述連接輻條上設(shè)有供粘彈性流體流動的通道孔。當(dāng)柔性拋光布在工作過程中擠壓連接輻條時，粘彈性流體可以通過所述通道孔流動，起到了泄壓的作用，避免連接輻條受到過大壓力，造成損壞。

10、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述正電極和負(fù)電極寬度不同。利用不同寬度的正、負(fù)電極產(chǎn)生非均勻電場，具有易于實施的優(yōu)勢。

11、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述正電極上設(shè)有齒形結(jié)構(gòu)。在正電極表面設(shè)置齒形結(jié)構(gòu)，使其擁有不規(guī)整的表面，從而提升電場的不均勻性，進(jìn)而有效提升拋光液介電泳效應(yīng)。

12、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述正電極上設(shè)有凸臺。在正電極表面設(shè)置凸臺，使其擁有不規(guī)整的表面，從而提升電場的不均勻性，同樣能夠有效提升拋光液介電泳效應(yīng)，進(jìn)而提升磨粒在拋光區(qū)域的駐留時間。

13、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述連接基座與中空式振動增幅器通過聯(lián)軸器連接。所述連接基座通過聯(lián)軸器能夠?qū)⑴ぞ貍鬏數(shù)街锌帐秸駝釉龇?，同時允許兩軸之間存在輕微偏差，避免拋光頭損壞。

技術(shù)特征：

1.具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：包括連接軸（1），所述連接軸（1）上套設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)（2）；所述連接軸（1）的下端設(shè)有呈筒狀的拋光頭主體支架（4），所述拋光頭主體支架（4）內(nèi)同軸設(shè)有連接基座（3）；所述連接基座（3）呈上大下小的階梯軸狀，其大端與拋光頭主體支架（4）固定連接，小端連接有中空式振動增幅器（7）；所述中空式振動增幅器（7）包括中空管和設(shè)于中空管下端的增幅臺，所述中空管和增幅臺形成階梯狀結(jié)構(gòu)，所述中空管內(nèi)設(shè)有振動電機（6），所述振動電機（6）與導(dǎo)電滑環(huán)（2）的輸出端電性連接；所述拋光頭主體支架（4）下端設(shè)有柔性拋光布（10），柔性拋光布內(nèi)側(cè)設(shè)有絕緣層（13）；所述絕緣層（13）與增幅臺之間填充有粘彈性流體（14）；所述絕緣層（13）中設(shè)有正電極（11）和負(fù)電極（12），所述正電極（11）和負(fù)電極（12）分別與導(dǎo)電滑環(huán)（2）的兩個輸出端電性連接，所述正電極（11）和負(fù)電極（12）配套使用能夠產(chǎn)生非均勻電場。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述增幅臺的下側(cè)成組設(shè)有振動傳導(dǎo)片（701）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述絕緣層（13）與增幅臺之間設(shè)有拋光布控形支架（8）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述拋光布控形支架（8）包括連接環(huán)（801）和連接板（802），所述連接環(huán)（801）和連接板（802）通過連接輻條（803）連為整體，所述連接環(huán)（801）與拋光頭主體支架（4）的下端固定連接；所述柔性拋光布（10）外設(shè)有固定托板（18），所述固定托板（18）與連接板（802）固定連接，使柔性拋光布（10）形成環(huán)形的凸峰結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述柔性拋光布（10）與拋光布控形支架（8）之間通過拋光布環(huán)形固定套（9）壓緊固定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述連接輻條（803）上設(shè)有供粘彈性流體流動的通道孔（8031）。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述正電極（11）和負(fù)電極（12）寬度不同。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述正電極（11）上設(shè)有齒形結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述正電極（11）上設(shè)有凸臺。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述連接基座（3）與中空式振動增幅器（7）通過聯(lián)軸器（5）連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了具有粘彈性流體?拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，在柔性拋光布的內(nèi)側(cè)設(shè)有絕緣層，所述絕緣層與增幅臺之間填充有粘彈性流體；所述絕緣層中設(shè)有配套使用后能夠產(chǎn)生非均勻電場的正電極和負(fù)電極。該拋光頭在工作時產(chǎn)生了非均勻電場，使拋光液產(chǎn)生介電泳效應(yīng)，有效減緩拋光液中的磨粒受拋光盤離心力作用流出加工區(qū)域，增加磨粒數(shù)量以及其在加工區(qū)域內(nèi)駐留時間，提高拋光效率和拋光液分布均勻性，且粘彈性流體的柔性形變使加工區(qū)域載荷分散均勻，從而提高了加工后工件表面均勻性，解決了曲面拋光中工具面型貼合能力低、表面均勻性差的問題，同時，粘彈性流體會響應(yīng)振動頻率增加粘度轉(zhuǎn)化為彈性固體，提供拋光時所需壓力，保障材料高效去除。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧乾發(fā),聶文濤,張程麒,呂冰海,陳泓諭,王佳煥,韓云曉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19