【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超精密加工，具体涉及一种绿色光化集聚流变研磨抛光方法及装置。
技术介绍
1、超精密加工技术是现代高科技的重要支撑，是现代高科技产业和科学技术的发展基础，是现代制造科学的发展方向。目前，信息、生物、先进制造、航空航天等高新
的微型化趋势极大地促进了超精密加工技术的发展。利用超精密加工可获得超高形状精度、表面完整性和超低表面粗糙度。
2、抛光加工通常是指利用微细磨粒的机械作用和化学作用，在软质抛光工具或化学加工液、电/磁场等辅助作用下，为获得光滑或超光滑表面，减小或完全消除加工变质层，从而获得高表面质量的加工方法。流体抛光是将磨料加入到流体中，通过流体在被处理的工件表面的运动，来产生摩擦力，从而达到抛光的目的。因为流体本身可以减少磨料颗粒的直接接触，从而对工件表面减少了磨损和划伤，因此流体抛光常常被用于处理高精度的工件表面。
3、光响应生物材料是智能生物材料中的一种。在光的作用下，光响应生物材料上的光敏基团接受光信号，再通过光化学反应过程，将其转变成化学信号，使得材料的理化性能发生变化。根据光敏基团光化学反应机理，光响应生物材料可以分为以下3类：光异构型，光裂解型和光聚合型。光异构型生物材料上含有光异构型基团，通过光敏分子的异构化作用，引起分子构型的变化；光裂解型生物材料分子链上引入光裂解基团，在特定波长的光照射下，光裂解基团发生化学键断裂，可以引起高聚物发生降解；光交联型生物材料在紫外光或可见光照射下，光交联分子发生分子内或分子间交联，形成稳定高聚物结构。光源安全、清洁、易于使用和控制，
4、已授权中国专利技术专利(zl201810188063.2)，专利名称：一种基于光流变材料的抛光方法与装置。该专利在普通流体中嵌入偶氮苯基团、二苯乙烯基团等光敏基团制成光流变抛光体，将抛光体装入载物盘的环形槽内并由纱网限定；通过光控装置调节照射到光流变抛光体上的光的波长，使光敏基团产生分子结构和聚集状态的变化，从而引起胶体性质的改变，进而调节光流变抛光体的刚度，让光流变抛光体与被抛光工件表面相对移动并发生摩擦，实现光流变抛光体对工件表面的抛光加工。显然，此专利所依据的原理为光异构型光敏基团的异构化作用，而由此形成的分子的集聚状态主要由范德华力维持，相比于光交联反应所形成的化学键，稳定性有待提升，且具有明显的剪切变稀特性；所引入的光敏基团产生异构化所需的光照时间较长，不便于抛光体刚度的调整，影响抛光效率；该专利所述刚度检测装置位于抛光工作区外，难以实现对抛光工作区的抛光体刚度的实时检测。
5、已授权中国专利技术专利(zl202110250346.7)，专利名称：一种基于光流变效应的变刚度磨具。该专利是利用光流变液的光流变效应改变磨具刚度，即在磨具内充入光流变液，光流变液的粘弹性在不同波长的光照下会发生改变，从而改变变形层的变形能力，进而改变磨具的刚度，使得磨具能够精准贴合有着自由曲面的硬脆材料工件以实现顺应性磨削。该专利将有序排布的超硬磨料群粘接在变形层的外表面构成磨料层，利用磨料层的切削作用实现材料去除，属于固结磨料加工，相比于游离磨料加工，易造成工件表面划伤。
6、已授权中国专利技术专利(zl201810187956.5)，专利名称：一种基于热流变材料的抛光方法与装置。该专利利用热敏性高分子聚合物作为热流变弹性体磨头基体，调节载热体温度使热敏性高分子聚合物产生微观上的物理或化学性质的变化，从而控制热流变弹性体磨头的刚度使之满足工艺要求，使热流变弹性体磨头与工件对磨，利用磨粒的微切削作用实现对工件表面材料的确定性去除。该专利所述的加工方法需要在加工过程中始终维持恒温状态，易造成能源的损耗；所述的热流变弹性体磨头的刚度由载热体的温度决定，而热传导需要时间，不利于实现对热流变弹性体磨头的刚度快速调整和精准控制；并且该专利本质上也是固结磨料加工。
技术实现思路
1、为了克服已有技术的不足，本专利技术提出一种绿色光化自适应集聚流变抛光方法及装置，本专利技术的方法运用了光诱导加工介质液流研抛粒子(颗粒)集聚流变效应，在特定波长(300～380nm)的光照下，液流中原料成分发生光交联反应，所生成结构稳定的空间网格型聚合物能够提升对液流中的磨料颗粒集聚与把持能力；这种光化集聚流变效应诱导的网状磨粒功能结构团，具有对复杂工件形面的微观表界面的极佳适应性、可控网状磨粒功能结构团的动态行为，从而保证了目标工件的高效材料去除和确定性研抛去除特性；此外，所用可生物降解的光敏基团，具有光交联反应可逆性，能够实现研抛液流的循环利用特点，加工后废液易于环保处理。本专利技术研制了一种特殊的光化集聚流变调控与光化集聚自适应研抛工具系统，能够适时对抛光液进行光化学应激作用，主动控制动态流变行为，在黏性最佳阈值内有效控制自适应集聚流变性能并生成特殊“光敏自组装微型切削刀具”；研抛工具的变形层可以根据工件形面进行形变吻合，并开有微孔，实现抛光液的定向缓释；智能控制柔性工具运动参数，柔性工具能自适应调控工具-抛光液流体-加工面的间隙，提高材料去除率。本专利实现了研磨抛光过程中液流介质流变性能的可控性、加工形面的高适应性、高研抛效率、确定性研抛去除。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种绿色光化自适应集聚流变抛光方法，包括以下步骤：
4、(1)利用工件夹具将工件固定在工件夹具驱动装置上；
5、(2)配制绿色光化集聚流变研磨抛光液，所述的绿色光化集聚流变研磨抛光液的基液是一种基于可逆光交联聚合反应的光流变体系，其在300～380nm波长的光照射下产生集聚流变效应，并且在停止照射或者250～280nm波长光的照射条件下发生相反的转变，进而可通过不同波长的光照使流体达到特定的流变特性；以此种可逆的绿色光化反应调控粒子的聚集效应并引导磨粒定向运动，在抛光液中形成一种特殊的“光敏自组装微型切削刀具”；
6、所述抛光液成份包括以下质量百分比的组分：抛光磨粒10wt％-20wt％、高分子单体20wt％-35wt％、光交联剂10wt％-15wt％、添加剂5wt％-10wt％、去离子水30wt％-40wt％；先将高分子单体和光交联剂分别溶于设定量的去离子水制成高分子单体溶液和光交联溶液，之后将两种溶液混合，充分反应得到带有光敏基团的高分子单体溶液，加入添加剂以及设定量的去离子水制成设定浓度的光化集聚流变研磨抛光基液；将抛光磨粒与光化集聚流变研磨抛光基液充分混合并加入添加剂搅拌均匀，制成光化集聚流变研磨抛光液；
7、(3)将配制的抛光液添加到光化集聚流变研磨抛光液循环系统，并启动抛光液循环系统以及抛光液光化集聚流变发生调控装置，抛光液在抛光液光化集聚流变发生调控装置中发生光交联反应，抛光液中生成稳定的空间网格型聚合物对磨料颗粒产生把持作用，形成微米级“光敏自组装微型切削刀具”，随后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种绿色光化自适应集聚流变抛光方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的绿色光化自适应集聚流变抛光方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的绿色光化自适应集聚流变抛光方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
4.如权利要求1～3之一所述的绿色光化自适应集聚流变抛光方法，其特征在于，所述步骤(2)中，高分子单体为绿色光化活性粒子，是一种由光敏感基团修饰的聚合物单体分子，所述的光敏感基团为乙烯基功能团、曙红、叠氮基团，以及肉桂酸、香豆素、蒽等能发生光交联反应的基团；
5.一种实现如权利要求1所述的绿色光化自适应集聚流变抛光方法的装置，其特征在于，所述装置包括抛光液光化集聚流变发生调控装置、光化集聚自适应研抛工具系统、抛光工作平台系统和抛光液循环系统，所述的研抛工具系统安装在抛光液光化集聚流变发生调控装置上，抛光液光化集聚流变发生调控装置和抛光液循环系统安装在抛光工作平台系统上。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的抛光液光化集聚流变发生调控装置的内部由遮光挡板分为
7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述的光化集聚自适应研抛工具系统包括研抛工具主体、驱动轴、光源层、液流层、形变层、抛光液黏度检测装置、压力传感器、研抛工具安装装置和抛光液输送管，所述的形变层与驱动轴相连，所述的光源层嵌于研抛工具内部，所述的抛光液黏度检测装置位于液流层，并与所述的抛光液光化集聚流变发生调控装置中的电机相连，所述的压力传感器位于变形层微孔处，所述的研抛工具安装装置位于研抛工具主体上，所述抛光液输送管安装于研抛工具主体上，并与液流层相连通。
8.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述的抛光工作平台系统包括抛光工作盘、防溅挡板、工件夹具及工件夹具驱动装置，所述的工件夹具安装在抛光工作盘中心，所述的抛光工作盘由所述的研抛工具系统中的压力传感器控制上下移动，保证研抛工具始终以一定的压力贴合于工件表面，所述的防溅挡板安装在抛光工作盘外缘，挡板高度高于工件夹具2～3cm，抛光工作盘下方有开口，便于加工后抛光液流出。
9.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述的抛光液循环系统包括抛光液解聚池、切屑分离装置、抛光液储存装置、抛光液输送泵，所述的抛光液解聚池抛光液入口与所述的抛光工作盘下方开口相连接，所述的抛光液解聚池出口与切屑分离装置入口连通，所述的切屑分离装置出口与所述的抛光液储存装置入口连通，所述的抛光液储存装置出口通过抛光液输送泵与抛光液光化集聚流变发生调控装置抛光液入口连通；
10.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括计算机控制模块，所述的研抛工具系统安装在抛光液光化集聚流变发生调控装置上，并且可以前后左右四向运动，具体运动轨迹及速度根据待加工表面特征在计算机控制模块中设定。
...【技术特征摘要】
1.一种绿色光化自适应集聚流变抛光方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的绿色光化自适应集聚流变抛光方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的绿色光化自适应集聚流变抛光方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
4.如权利要求1～3之一所述的绿色光化自适应集聚流变抛光方法，其特征在于，所述步骤(2)中，高分子单体为绿色光化活性粒子，是一种由光敏感基团修饰的聚合物单体分子，所述的光敏感基团为乙烯基功能团、曙红、叠氮基团，以及肉桂酸、香豆素、蒽等能发生光交联反应的基团；
5.一种实现如权利要求1所述的绿色光化自适应集聚流变抛光方法的装置，其特征在于，所述装置包括抛光液光化集聚流变发生调控装置、光化集聚自适应研抛工具系统、抛光工作平台系统和抛光液循环系统，所述的研抛工具系统安装在抛光液光化集聚流变发生调控装置上，抛光液光化集聚流变发生调控装置和抛光液循环系统安装在抛光工作平台系统上。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的抛光液光化集聚流变发生调控装置的内部由遮光挡板分为紫外线照射区与非照射区，紫外线发射装置安装在照射区，电机安装在非照射区，丝杠左端与电机相连接，丝杠右端由轴承轴向定位于外壳上，移动挡板中间有螺纹于丝杠进行配合，电机带动丝杠转动时，移动挡板可以实现左右移动，弹簧一端固定在外壳上，弹簧另一端固定在移动挡板上，移动挡板左右移动时，弹簧相应的缩短伸长，抛光液输送导管为透光材料，按匝数比例固结于弹簧上，随着弹簧的伸缩来调节抛光液受光照时长，控制抛光液发生集聚反应的程度，从而达到调节抛光液黏度的目的。
7.如权利要求5...
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