本发明专利技术涉及一种去除率模型可控的磁流变均匀抛光方法与装置，属于光整加工领域。包括确定刀位位置及抛光间隙，注入磁流变液，由抛光区域的面形信息及抛光区域内各点线速度分布，计算获得均匀去除率时的抛光压力分布，由压力分布反求磁场分布，获得与之近似之磁极、电压分布模型，抛光作业。本发明专利技术利用磁流变液的流变特性，构造各点硬度不均匀的柔性抛光头，配合抛光速度，得到均匀的抛光去除率，以刀具的硬度改变适应面型的变化。通过均匀去除率的获得减少后续轨迹规划的工作量，是本发明专利技术的重要创新之处。
【技术实现步骤摘要】
涉及一种新的抛光方法及其装置，属于光整加工领域。
技术介绍
磁流变液是一种智能材料。它是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。它在常态下是液体，当加载磁场时，能够发生液一固相变，变为类固体，其表观黏度有很大提高，表现出抗剪的性质。当除去磁场时，又发生固一液相变， 变为液体。在一定的磁场强度范围内，磁流变液的表观黏度与磁场强度有关，这种现象称为磁流变效应。磁流变液可用于抛光加工领域。方法是在磁流变液中混入磨料颗粒，置于磁场中， 当发生磁流变效应时，形成软磨头，依靠与工件之间的相对运动对工件进行抛光作业。与普通的抛光方法相比，磁流变抛光有以下优点(1)面型贴合好，不改变工件面形精度。(2)磨料为离散磨料，具有自锐能力，去除函数稳定，适用于数字化加工。(3)磨头的硬度可调。只需调节磁场强度即可调节磨头硬度。(4)非接触式抛光，不会产生下表面破坏层。(5)磨头无磨损。美国Pochester大学推出了 Q22型磁流变抛光装置，可以抛光中小口径非球面元件。国内开展磁流变抛光的研究比较早，研究单位很多。目前主要有清华大学，长春光机所， 哈尔滨工业大学等单位在进行深入的研究。目前在研的磁流变抛光机多用于抛光凸球面工件表面，而不能抛光自由曲面。抛光类似于挤压抛光，抛光去除率服从Preston经验公式， 抛光压力和相对转速对其去除率有直接影响。一般来说，对于特定的抛光工具，其去除率模型是固定不变的，为了获得较高的表面质量，需要依据去除模型及抛光区域的曲面信息进行轨迹规划。在该技术路线中，最关键，最复杂的工作就是轨迹规划。由于常规抛光工具抛光去除率在抛光区域是不均勻的，一次抛光后工件表面去除不勻，具有较大误差。常用的解决办法是多次反复抛光，依靠概率获得较优的面形及表面质量。但该方法致使抛光时间长，效果差，难以获得超高精度表面。目前提高研抛精度的主要途径是对抛光轨迹规划的研究，但由于原理上的局限，很难获得可控的高精度的表面质量。磁流变抛光技术所使用的抛光头由智能材料一磁流变液构成。抛光头的硬度可以通过改变磁场强度的方法控制，而磁场强度又可以通过改变电磁线圈电压的方法方便调节控制。由于磁流变液的这种性质，在抛光过程中主动改变抛光区域磁场分布，使其在抛光区域内具有均勻的去除率模型，就可以获得抛光区域的均勻去除。基于这种考虑，专利技术了一种逆构磁极的磁流变均勻抛光方法及其抛光装置
技术实现思路
本专利技术提供一种去除率模型可控的磁流变均勻抛光方法与装置，以解决很难获得可控的高精度的表面质量的问题。本专利技术采取的技术方案是包括下列步骤(1)、已知平面面型信息；(2)、确定刀位位置及抛光间隙；(3)、注入磁流变液；(4)、由抛光区域的面形信息及抛光区域内各点线速度分布，计算获得均勻去除率时的抛光压力分布；已知平面抛光时抛光速度ν ，则在抛光区域半径方向的抛光速度分布，圆心处线速度最低，沿半径方向线速度逐渐增大，在边缘处线速度最大，抛光去除率服从I^eston方程P=k|>y，若使去除率;r在抛光区域均勻，则抛光压力ρ在半径方向的分布是与抛光速度 V成反比，才能保证抛光压力与抛光速度的乘积为常数； (5)、由压力分布反求磁场分布由于磁流变抛光压强权利要求1. 一种去除率模型可控的磁流变均勻抛光方法，其特征在于包括下列步骤(1)、已知平面面型信息；(2)、确定刀位位置及抛光间隙；(3)、注入磁流变液；(4)、由抛光区域的面形信息及抛光区域内各点线速度分布，计算获得均勻去除率时的抛光压力分布；已知平面抛光时抛光速度ν ，则在抛光区域半径方向的抛光速度分布，圆心处线速度最低，沿半径方向线速度逐渐增大，在边缘处线速度最大，抛光去除率服从I^eston方程p=kpy，若使去除车ι在抛光区域均勻，则抛光压力ρ在半径方向的分布是与抛光速度 V成反比,才能保证抛光压力与抛光速度的乘积为常数； (5)、由压力分布反求磁场分布由于磁流变抛光压强抛光压力P=P m *s式中Μ 、、&、S均为定值，则抛光压力与磁场强度H成正比；(6)、由磁场强度分布，调用数据库，模糊判别，获得与之近似之磁极、电压分布模型；(7)、由所得模型，控制各驱动电源输出，控制电致伸缩材料使各磁极移动至预定位置， 控制各电源输出，使各电磁线圈加载所需电压；(8)、抛光作业。2.一种用于如权利要求1所述的去除率模型可控的磁流变均勻抛光装置，其特征在于主轴电机由支架固连于ζ轴工作台上，齿轮通过联轴器与主轴电机相连，齿轮上的同步带与磁极相连，支架通过滚动轴承将磁极固连于ζ轴工作台上，集电环一端固定在悬梁臂上，悬梁臂与ζ轴工作台固定连接。3.根据权利要求2所述的一种去除率模型可控的磁流变均勻抛光装置，其特征在于 集电环的结构是由导电环，绝缘棒，导线构成，12条导电环嵌于中空绝缘棒外壁上，各导电环的导线从内壁引出，与外部电源相连。4.根据权利要求2或3所述的一种去除率模型可控的磁流变均勻抛光装置，其特征在于磁极结构是由三根嵌于绝缘中空圆柱中的尖锥状磁极构成，磁极上部为电致伸缩材料， 下部为尖锥状铁芯，线圈绕在铁芯上，线圈及电致伸缩材料的电极各由导线引出，与内壁周围上的电刷相连，电刷安装在内壁上的电刷孔中；当磁极为三根时，三根电磁线圈各引出2 根导线，每个电致伸缩材料引出2根导线，共12根导线。全文摘要本专利技术涉及一种去除率模型可控的磁流变均匀抛光方法与装置，属于光整加工领域。包括确定刀位位置及抛光间隙，注入磁流变液，由抛光区域的面形信息及抛光区域内各点线速度分布，计算获得均匀去除率时的抛光压力分布，由压力分布反求磁场分布，获得与之近似之磁极、电压分布模型，抛光作业。本专利技术利用磁流变液的流变特性，构造各点硬度不均匀的柔性抛光头，配合抛光速度，得到均匀的抛光去除率，以刀具的硬度改变适应面型的变化。通过均匀去除率的获得减少后续轨迹规划的工作量，是本专利技术的重要创新之处。文档编号B24B1/00GK102275096SQ20111011695公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月8日 优先权日2011年5月8日专利技术者卾世举, 朱喜林, 王彬, 罗志勇, 荆宝德, 贺新升, 高春甫 申请人:浙江师范大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种去除率模型可控的磁流变均匀抛光方法，其特征在于包括下列步骤：（１）、已知平面面型信息；（２）、确定刀位位置及抛光间隙；（３）、注入磁流变液；（４）、由抛光区域的面形信息及抛光区域内各点线速度分布，计算获得均匀去除率时的抛光压力分布；已知平面抛光时抛光速度 ，则在抛光区域半径方向的抛光速度分布，圆心处线速度最低，沿半径方向线速度逐渐增大，在边缘处线速度最大，抛光去除率服从Ｐｒｅｓｔｏｎ方程，若使去除率在抛光区域均匀，则抛光压力在半径方向的分布是：与抛光速度成反比，才能保证抛光压力与抛光速度的乘积为常数； （５）、由压力分布反求磁场分布由于磁流变抛光压强：Ｐ＝ｄ＝３Ｈ抛光压力Ｐ＝Ｐ＊Ｓ式中、、、Ｓ均为定值，则抛光压力与磁场强度Ｈ成正比；（６）、由磁场强度分布，调用数据库，模糊判别，获得与之近似之磁极、电压分布模型；（７）、由所得模型，控制各驱动电源输出，控制电致伸缩材料使各磁极移动至预定位置，控制各电源输出，使各电磁线圈加载所需电压；（８）、抛光作业。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贺新升，高春甫，朱喜林，卾世举，荆宝德，罗志勇，王彬，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：33
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