CN103402704A

CN103402704A - 利用磁流变mr液抛光物体的边缘的装置和方法

Info

Publication number: CN103402704A
Application number: CN2011800649011A
Authority: CN
Inventors: 万育明·斯蒂芬; 佐藤隆史
Original assignee: Agency for Science Technology and Research Singapore
Current assignee: Agency for Science Technology and Research Singapore
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2013-11-20
Also published as: US20130260651A1; US9120193B2; WO2012067587A8; WO2012067587A1

Abstract

本发明公开了一种用于抛光物体边缘的方法和装置，所述方法包括：提供至少一个支架，所述支架包括：限定凹槽的第一表面和相对的第二表面，所述的第一表面和相对的第二表面在第一方向上彼此被间隔开，以容纳所述边缘，以及磁场发生器，其被配置用于在所述凹槽内提供磁场，以便强化位于所述凹槽内的磁流变液，从而提供至少一个抛光区；在所述抛光区内容纳所述边缘；以及在实质垂直于所述第一方向的第二方向上驱动所述至少一个支架和所述边缘之间的相对运动。

Description

利用磁流变MR液抛光物体的边缘的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种利用磁流变液抛光物体的边缘的装置和方法，更具体地但不排它地，涉及用于抛光大型玻璃板的边缘的装置和方法。

背景技术

众所周知，用使用磁流变(MR)液的磁流变抛光(MRF)来抛光光学透镜的表面或从其表面去除材料。磁流变液包括由载液携带的铁-磁颗粒的悬浮液。在磁场的影响下，所述铁-磁颗粒被磁场磁化，并且MR液的粘度发生变化，几乎瞬时从液态转变为半固态，仍具有足够柔韧，以与被抛光的工件的表面适形。然而，对于某些应用，例如去除亚表面损坏，包括去除亚表面微裂，针对所需的产量，现有的MRF技术不能提供足够有利的材料去除速率。市售的玻璃抛光盘也不适于去除的亚表面的微裂纹。

因此，需要提供一种利用磁变流液抛光物体边缘的装置和方法，以解决现有技术中的至少一个缺陷和/或给公众提供一个有利的选择。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种利用磁流变液抛光物体边缘的装置，该装置包括至少一个支架，所述支架包括限定凹槽的第一表面和相对的第二表面，所述第一表面和相对的第二表面沿第一方向间隔开，以容纳所述边缘；以及磁场发生器，其被设置用于在所述凹槽内提供磁场，其中在工作时，所述磁流变液被布置在所述凹槽内，并且响应于所述磁场而硬化，以提供至少一个抛光区；以及驱动器，其被配置在实质垂直于所述第一方向的第二方向上在所述至少一个支架和所述物体的边缘之间提供相对运动，用于在至少一个抛光区抛光所述物体的边缘。

所述磁场发生器还可以包括第一永磁体和第二永磁体，分别提供所述的第一表面和相对的第二表面。所述磁场发生器可以被配置为在整个所述凹槽内提供所述磁场，使得所述磁流变液在整个所述凹槽内硬化。

所述凹槽可以被设置成实质上保留所有被布置在其内的所述磁流变液。所述凹槽可以为环形，所述凹槽由平行于所述第一方向的旋转对称轴所表征。所述凹槽可以实质上平行所述第二方向延伸。

该装置可以被设置成使得所述相对运动还包括往复运动。所述相对运动可以包括所述至少一个支架的旋转运动。

该装置可以包括多个实质平行于所述第二方向排列的支架，以同时提供至少一个抛光区。该装置可以被设置成使得所述至少一个支架中的每一个能够绕平行于所述第一方向的轴旋转。其中所述支架中紧邻的支架以不同的方向可旋转。

可选地，该装置可以包括恢复工具，其被配置用于使磁流变液成形。

所述至少一个支架还可以包括输送机，其被设置用于提供所述第一表面和相对的第二表面，所述输送机由所述驱动器驱动。其中所述磁场发生器还可以包括沿着所述输送机等距排列的多个磁铁。该装置还包括加湿装置，其被设置用于加湿所述磁流变液。

另一方面，提供一种用于抛光物体的边缘的方法，所述方法包括：提供至少一个支架，所述支架包括：限定凹槽的第一表面和相对的第二表面，所述的第一表面和相对的第二表面在第一方向上被间隔开，以容纳所述边缘；以及包括磁场发生器，其被配置用于在所述凹槽内提供磁场，以便硬化位于所述凹槽内的磁流变液，从而提供至少一个抛光区；在所述抛光区内容纳所述边缘，以及在实质垂直于所述第一方向的第二方向上驱动所述至少一个支架和所述边缘之间的相对运动。

所述方法可以包括硬化整个凹槽内的所述磁流变液。所述方法还可以包括将实质上所有的磁流变液保留在所述凹槽内。该方法可以包括在所述凹槽内同时容纳所述边缘的不同部分。该方法还可以包括以不同的方向立即旋转所述支架中紧邻的支架。

本发明的上述实施例的优点在于用多个抛光区同时抛光线性表面的不同部分，抛光时间降低，且材料去除速率也得到提高。

本发明通过将抛光区设为长形，可以更快速地抛光线性表面。

本发明通过设置一对磁场发生器，这些磁场发生器分别产生磁场，它们彼此互补，从而产生更大强度的组合磁场。通过这种方式，可以获得更快速的研磨或抛光。

附图说明

现在将参考附图对本发明的实施例进行说明，其中：

图1为根据本发明的一个实施例的装置的俯视图的示意图。

图2是图1的装置沿AA方向的横截面图；

图3a为根据本发明的另一个实施例的装置的俯视图的示意图。

图3b是图3a中的装置沿BB方向的横截面图，其是本发明的第一实施例，具有一对永磁体；

图4a为与图1中的装置所产生的磁通量分布类似的单个磁体的磁通量分布的拟合结果；

图4b为与图3中的装置所产生的磁通量分布类似的一对磁体的磁通量分布的拟合结果；

图5a(i)至(iii)和5b(i)至(iii)分别显示了利用图1和图3中的布置对比未抛光表面与已抛光表面之间的一系列表面粗糙度曲线及放大的图片；

图6是图1中圆柱形外壳的不同半径值对待抛光的表面的表面粗糙度的影响的曲线图；

图7示出了根据本发明的一个实施例的装置，其具有多个支架，这些支架被设置彼此成端对端的关系以抛光玻璃边缘；

图8是图7的一部分的放大视图，其中示出了三个支架和它们的各自的抛光区；

图9示出了图8的两个彼此紧邻的支架，并示出它们以不同的方向旋转；

图10是图9的区域F的放大视图，说明以不同方向旋转两个可移动支架的效果；

图11表示该装置的另一个实施例，用于提高该装置的接触速度；

图12是图11中沿CC方向的横截面图；

图13示出了采用多个图11的支架的另一实施例：

图14a显示了根据该装置的一个实施例的装置；

图14b示出了图14a中的装置，可以提供更长的长形抛光区；

图15示出图14b中的所述的装置，其具有加湿磁流变液的加湿装置；

图16示出使用MR液抛光玻璃边缘的装置，以说明MR液抛光效果；以及

图17a和17b示出用于恢复图16中MR液形状的恢复工具。

具体实施方式

为了理解本发明的实施例的优点，先对可能影响磁变流抛光（MRF）工艺的材料去除速率的各种参数进行解释是有利的。

已经发现，摩擦学上，MRF工艺为两个和三个主体磨料磨损的组合。因此，下述讨论的过程方程适用于MRF工艺：

R_{a} = (R_{i} - R_{\infty}) \cdot e^{- \frac{k_{T} p_{a} v}{H} t} + R_{\infty} - - - (1)

h = a \cdot (R_{i} - R_{\infty}) \cdot (1 - e^{- \frac{k_{T} p_{a} v}{H} t}) + \frac{k_{S} p_{a} v}{H} t - - - (2)

其中：

R_a是从待抛光表面的原始表面粗糙度R_i开始，在抛光时间t内获得的表面粗糙度；

v是MRF磨料介质与正被抛光的表面之间的滑动速度或切向接触速度；

R_∞是一个有限表面粗糙度，或可获得的最低表面粗糙度；

p_a定义为作用在被抛光表面的单位面积上的法向力；

H是被抛光的表面的硬度；

k_T和k_S是磨损系数；

h为磨损深度，和

a为几何常量。

为了获得磨损系数k_T和k_S,，并且为了预测表面粗糙度和几何变化的分布，在玻璃制成的测试条上进行实验。

估算k_T

如果测试条/试样的面积为A_c，由力传感器测得的作用在测试条上的力为F_c，那么颗粒压力p_g可以被估算为：

p_{g} \approx \frac{F_{c}}{A_{c}}

结合已知的切向速度v_s并且参照方程(1)，可以从

对时间的曲线来估算k_T。当然，如前所述，R_a为该测试条或试样的暴露表面的表面粗糙度。

估算k_S

现在对于大t,方程(2)简化为：

h = \frac{k_{s} p_{g} v_{s}}{H} t

其中可以从h对时间的曲线估算k_s。当然，h为该测试条或试样的厚度的磨损深度或变化。

估算a

从方程(1)和(2)，立即得出：

\frac{&PartialD; h}{&PartialD; t} = - a \frac{{&PartialD; R}_{a}}{&PartialD; t} + \frac{k_{s} p_{g} v_{s}}{H}

因此，如果对于小t的数据是适用的，那么可以从

对

的曲线中估算a

从方程(2)可以看出，基于磨损深度h，材料的去除与表面粗糙度的变化有密切联系。因此，为了增加材料除去率(MMR)以及抛光率，考虑增加p_a,v或磨损系数k_T以及k_S，或这些因子的组合或交织。下面的各实施例的描述将教导本领域技术人员如何实现这一目的。

图1为利用磁流变（MR）液清洁或抛光物体200的装置的俯视图的示意图。图2为图1中的装置100沿AA方向的剖面图。在一个实施例中，装置100包括支架103，所述支架包括可旋转的中心轴102，耦合至该中心轴102的圆柱形外壳104以及具有如图所示取向的两极(N-极和S-极)的环形永磁体106。中心轴102被连接到驱动器或转轴(未示出),使轴102和圆柱形外壳104旋转。

支架103包括圆柱形外壳104，其容纳或包围环形永磁体106。所述圆柱形外壳104包括第一表面105和第二表面107，二者彼此相对，以限定凹槽108。外壳104还容纳所述环形永磁体106，使得磁场延伸穿过凹槽108。凹槽108可以是位于上表面105和下表面107之间的圆周通道或侧槽108，其被设置用于容纳MR液110。在该实施例中，磁流变液110包括1至10微米之间的悬浮在作为载液的水中的铁-磁颗粒。所述铁-磁颗粒的浓度为体积比20-40％。磁流变液110还包括体积比约0.3-1％且碳化硅(SIC)形式的微量的磨料，以提高将通过MRF装置100进行抛光的玻璃200的线性玻璃表面或边缘202的材料去除速率。应当理解的是，也可以使用其它的磨料，例如氧化铝、氧化铈、或金刚石。

在该结构中使用的环形永磁体106为Nd(钕)–Fe(铁)–B(硼)稀土永磁体，可以形成足够强的磁场，以便在整个侧槽108中磁流变液几乎瞬时发生从液态转变为半固态的改变，且仍然具有足够柔韧以与待抛光的物体的边缘202适形。

为了抛光直的玻璃边缘202，主轴转动以旋转所述中心轴102和围绕中心轴102的中心轴的支架103，如图1所示，旋转方向用箭头B表示。通过这种方式，支架103的凹槽108将磁流变液110连续地输送到抛光区111，用于抛光该物体的边缘202的一部分。抛光区域被限定为支架103的一部分，其中磁流变液110与所述玻璃板200接触或抛光所述玻璃板200。由于外壳104的形状是圆形的，图1的抛光区域111是弯曲的或具有弧形形状。在旋转期间，所述环形永磁体106产生的磁场特别是在抛光区111磁力硬化磁流变液110，当磁化的磁流变液110与玻璃边缘202接触时，使得磁流变液110研磨或抛光该物体的边缘202，以去除边缘磨料上的材料。此外，支架103和物体200的边缘202之间的线性往复运动(见箭头C)能够使装置100抛光该物体的边缘202的整个长度。所述线性往复运动可以通过以下方式实现，即，保持物体200的位置同时沿该物体整个边缘202线性移动轴102(并因此移动支架103)，或者保持轴102的位置并移动所述物体200。

根据该装置的另一实施例，其不具有被用于容纳环形永磁体106的一个可移动的支架103，该装置100包括一对被设置在旋转中心轴121上的永磁体112、119，如在图3a和3b中所示。侧槽由彼此相对的上表面105和下表面107构成，且如图3b所示的位于上表面105和下表面107之间的侧壁117包含抛光区111。当轴121旋转时，这对永磁体112，119一起转动，并且随着旋转，所述侧壁117被设置成将磁流变液110输送到所述抛光区111，从而使磁流变液110能够抛光玻璃边缘202。这对环形永磁体112、119协作用磁力硬化磁流变液110。利用这对环形永磁体112，119的组合，增强了MRF装置100产生的磁场的强度，从而能更快速地抛光玻璃边缘202。应当理解，轴121可以连接到驱动器(未示出)，以移动该轴121(并且因此移动侧壁117和该对磁体112，119)，以研磨物体200的整个边缘202。

图4a示出了根据FEM分析由单个环形磁体产生的磁通量分布，图4b示出了根据FEM分析由一对环形磁铁体产生的磁通量分布，可以看出，所述一对环形磁体112，119产生的磁通密度更大。

由于磁通密度的增加，“介质压力”即作用在磁流变液110上的压力因此增加，法向应力增加。换句话说，单位面积上的法向力p_a增加。因此，材料去除速率增加。

图5(b)(i)为与图5(a)(i)所示的Ra为0.51μm的表面粗糙度曲线对应的待抛光的表面的放大图。图5b(ii)是采用具有一个环形磁体的MRF装置100（类似图1）经过6次加工所抛光的图5b(i)的一部分表面的放大图片，抛光的表面粗糙度曲线（Ra已经被降低到0.11μm）如图5(a)(ii)所示。图5b(iii)是图5b(i)的另一部分表面在采用具有一对磁体的MRF装置100（类似图3中的磁体）经过6次加工抛光后的放大图片，抛光的表面粗糙度曲线（Ra：0.07μm）如图5(a)(iii)所示。可以看出，相同的经过磁场次数，采用一对磁体所抛光的表面比采用一个磁体所抛光的表面更光滑。换句话说，如果期望得到相同级别的光滑度，相比于具有一个磁体的MRF装置，具有一对磁体的MRF装置能更快速地去除材料

在另一个实施方案中，图1中的MRF装置100和图3a中的201相适应以增加切向接触速度v。已经发现：

v=ω·R=2πθ·R-------------------------------(3)

其中：

R是由从轴中心到待抛光的物体200边缘202(即，磁流变液抛光玻璃边缘的位置)之间的距离所限定的可移动的支架的半径；

-ω为角速度，且

-θ是MRF装置100特别是可移动支架旋转的角度。

可以看出，可以通过增大旋转速度和/或圆柱形外壳的半径r来增加所述切线接触速度v。

图6为说明在保持旋转速度恒定在2000/分时，因支架半径R值不同而产生的表面粗糙度的变化图。可以看出，因为抛光区长度增加，所以相比于小的支架半径（R=12MM),半径或尺寸越大(R＝41mm)，材料去除速率越快。

在又一实施例中，图1中的装置100适于增加磁流变液110与玻璃边缘202之间的接触长度以增大材料的去除速率。

图7是具有多个可移动支架302的装置300的俯视图，这些可移动支架302被设置成彼此端对端的关系，且同时抛光物体400（例如玻璃板）的边缘402的不同部分。每个支架302在结构上可以相似于如上所述的支架103，并包括至少一个永磁体(未示出)，该永磁体被设置成可以磁力硬化在对应的弯曲抛光区306的由支架302所输送的磁流变液304。

图8是图7的部分放大视图，其中示出了三个支架的302a、302b、302c，并且每个支架包括相对表面301(在图8中仅显示了相对表面中的其中一个）以及位于该相对表面之间的用于输送磁流变液的凹槽303。这些凹槽303具有各自的抛光区306，用于同时抛光物体400的边缘402的不同部分。为了抛光物体400的边缘402的整个长度，多个支架302和物体402被彼此相对移动，可以看出，在每个可移动支架302与玻璃板400之间仅需要移动很短的横向长度或往复距离。该横向长度在图8中使用箭头C显示，其可以是两个紧邻支架302的中心之间的距离。换句话说，由于同时产生多个抛光区306，所以多个这种支架302工作可以有效增加磁变流液304与边缘402之间的接触长度。通过这种方式，接触长度增加，并且边缘402的整个长度上的材料可以被更快速地去除。

可以看出，图8最左边的支架302a被设置成与最右边的支架302c朝相同方向旋转（即如箭头D所示），而在这两个支架302a、302c之间的中心支架302b被设置成在箭头E所示的相反的方向旋转。换句话说，每个间隔的支架（302a、302c）以相同方向转动，但是紧邻的两个支架302a、302b(或302b、302c)沿相反方向转动。

图9示出了图8中最左边的支架302a和中心支架302b，图10是图9的区域f的放大图。图10所示的放大图示出了磁流变液304中的铁磁颗粒304a，在区域G，对应支架302a、302b的铁磁颗粒刚在各自抛光区306完成对玻璃板400的抛光，因此，它们的排列发生变形或者颗粒304a不对齐。由于最左边的支架302a沿方向D旋转，并且所述中心支架302b沿方向E旋转，这使得这些颗粒被输送到区域H，并且两个支架302a、302b之间的紧密邻接使得相应支架的颗粒能够彼此互相磁性吸引，因此，颗粒沿着磁通量重新排列，以便下次抛光，并且磁流变液304的形状被连续恢复。可以看出，其可以通过下列方式实现，即，将相邻的支架302a，302b的磁体以相反极性排列，这样在两个相邻的磁体之间生成磁通桥，在这些颗粒位于桥内时，该磁通量可以排列这些颗粒。

图11示出了一个实施例，其适于通过提供长形的抛光区来提高抛光效率。图11示出了具有矩形（或具有矩形横截面的）支架502的装置500的示意性俯视图，该支架502具有第一表面501和相对的第二表面503(见图12)，这两个表面限定了用于输送磁流变液506的长形的通道或凹槽504，图12是图11沿CC方向的剖面图。该长形通道504因此产生长形抛光区508，用于抛光诸如玻璃板的物体550的边缘552。相比于前述实施例中弯曲的抛光区，长形抛光区508能够抛光更长的待抛光表面。该支架502包括与凹槽相邻的永磁体510，用于沿着长形抛光区508磁化磁流变液506.该装置500还包括驱动器(未示出)，用于使支架502的位置相对于物体550往复移动（应当理解，相对运动也可以采用另一种方法实现，即移动物体550而不是移动支架502）。换句话说，所述支架502和物体之间的相对运动可以通过如箭头J所示的线性滑动可移动支架502来实现。在这种情况下，可以通过沿J方向高频振荡来提高接触速度v，即通过将所述装置连接到任何这类合适的装置，例如气动的线性振荡器或往复汽缸。因此，对于正弦振荡的频率f，接触速度由下述方程给出：

v=2d₀πf·cos(2πft)-------------------------------------------(4)

其中

v为接触速度；

f为可移动支架的振荡或往复运动的频率；

d_o为可移动支架的位移振幅；

t是可变化的时间。

换言之，增加振荡频率f将增大接触速度v，并因此增加所述材料去除速率。应当理解，增加接触速度v，也适用于图3和图8的实施例，并且实际上，适用在本申请中其它实施方案。

根据下述方程，已经发现支架502的往复位移d与位移振幅有关：

d=d₀·sin(2πft)------------------------------------------(5)

位移振幅被定义为可移动支架从可移动支架往复运动或振荡所围绕的起始位置（或0点）移动的最大距离。从方程(5)可以看出，为了减少抛光时间，可以为可移动支架502使用更长的永磁体，从而，由于产生了更大的接触长度而产生更大的抛光区。

该装置的另一实施例使用多个该矩形支架502，如图13中所示。每个支架502被设置成端对端的关系彼此并间隔开，并且彼此通过可移动的连接件512连接，使得这些可移动支架502被线性布置在传送带装置上。这样，可移动支架502的凹槽504被设置以将磁流变液506输送至对应的长形抛光区514，以便同时抛光物体570的边缘572的不同部分。当磁化的磁流变液抛光边缘572而物体570保持不动时，支架502及物体之间的相对运动由使连接件512如箭头K所示往复运动来完成。很明显，类似其它实施例，反过来也可以实现相同的效果，即，使物体570的位置移动而支架502的位置保持不动。

在多个支架502在相应的抛光区514同时抛光边缘572时，获得所需的光洁度的抛光时间可以显著降低。此外，如前所述，可以选择这些支架的往复运动的频率f，以进一步提高材料去除速率。

图14a示出根据本发明的另一个实施例的装置600。该装置600包括具有相对表面(未示出)的支架601，相对表面限定了适于容纳待抛光物体650的边缘652的凹槽。支架606为循环输送机的形式，用于运送磁流变液614，并且，所述输送机606由驱动器来驱动，该驱动器可以是包括彼此间隔开的第一齿轮602和第二齿轮604的齿轮装置。支架606包括一个内通道608，用于存储在整个输送机606上等距排列的多个永磁体610。所述多个永磁体610被布置用来在其对应的位置上，实际上，在输送机606的整个长度上，硬化磁流变液614。第一齿轮602和第二齿轮604之间的距离产生长形的抛光区616，用于抛光物体650的边缘652的线性部分。当第一齿轮602和第二齿轮604在同一方向旋转时，驱动环形圈形式的输送机606将磁流变液614输送到长形抛光区616，以抛光边缘652，然后离开长形抛光区616。因此所述输送机606连续运动使得磁流变液614连续地且在较大距离或面积上抛光边缘652。

很明显，可以根据循环输送机606的配置调整长形抛光区616，以使长形抛光区616覆盖整个待抛光边缘652的长度。相比图14a，图14b示出具有更长的抛光区670的装置600的另一示例。这可通过加长两个齿轮602、604之间的距离（或者在齿轮装置中增加多个齿轮）实现。因此，可以看出，装置600适于覆盖玻璃边缘的整个长度。

可选地，装置600还包括加湿设备680，以保持抛光过程中磁流变液614的水分含量，图15中说明了这一点。加湿设备680可以包括至少一个喷嘴682，所述喷嘴被设置用于在由输送机606所旋转的磁流变液614离开抛光区670时，将雾化的水雾684喷射到磁流变液614上。通过这种方式使磁流变液614保持在合适的状态，以被磁化用于抛光物体650。

从上文可知，增加接触长度可降低抛光时间，并且为了增加材料去除速率，可以通过提高输送机606的转速w和/或提高第一齿轮602和/或第二齿轮604的半径R来提高接触速度v。

所描述的实施例提高或加快了MRF材料去除速率，并降低了成型或抛光材料边缘或表面的MRF时间，其中材料例如为玻璃或非磁性材料的片或板。这可以用来抛光成型的玻璃边缘以实现超光滑的质量表面，并且抛光易碎材料，除去亚表面损伤。特别地，这些实施例尤其可用于抛光物体大致直线的边缘或侧面。具体地，所述实施例的抛光区基本上是凹槽内的磁流变液与被容纳在凹槽内的物体的一部分的交界面。

由于磁化的磁流变液与待清洁或待抛光的表面或边缘适形，随着时间的推移，磁流变液可以保持其正在抛光的边缘或表面的轮廓。图16中示出了这种效果，其中显示了装置700的侧面示意图，该装置700具有安装到驱动器704的支架702，所述驱动器用于旋转支架702。支架702包括外壳706，其承载永磁体708并提供相对表面，该相对的表面限定了通道710形式的凹槽，所述凹槽用于输送磁流变液712。与上述实施例类似，所述驱动器704旋转支架702，并且磁化的磁流变液712用来抛光玻璃边缘714。随时间的推移，磁化的磁流变液712可以保持玻璃边缘轮廓716，由于作用在玻璃边缘714的压力变小，可能会降低磁流变液712的效率。在图8所示的实施例中，这些支架302的布置自动恢复磁流变液304的结构，但是对于其它的应用，可能有必要使用恢复工具800以收缩未恢复的部分(即边缘轮廓716)，并且使它回到其原来的形状。图17a示出了使用了恢复工具800的图16的装置，图17b显示的是图17a沿方向L的布置。在这个例子中，该恢复工具800由刚性的、抗锈和抗冲击性的材料例如不锈钢、钛或金属陶瓷复合材料制成。恢复工具800具有U形缩窄器（constrictor）802，其相对于支架702的旋转保持固定。当磁化的磁流变液712通过该U形缩窄器802时，其缩窄磁化的磁流变液712，使其形状与缩窄器的内表面的形状适形。

可选地描述，装置100、500、300、600被设置使用磁流变液110抛光物体200、400、550、570、650的边缘202、402、552、652，其中该装置包括至少一个支架103，该支架包括第一表面和相对的第二表面105、501、107、503，该相对的表面限定了凹槽108、504。尽管特别适合于解决抛光玻璃边缘的有效方法及装置的未满足的需要，但是很显然，所提出的装置和方法并不局限于抛光玻璃制品。所述第一表面和相对的第二表面沿第一方向109间隔开以容纳所述边缘。应当理解，该边缘可以是物体的侧表面或较小的表面，其中边缘的宽度窄于所述第一和相对的第二表面之间的间隔。

该装置包括磁场发生器106，其被配置成在所述凹槽中产生磁场，其中在操作中，磁流变液被布置在凹槽内，并且响应磁场而硬化，以提供至少一个抛光区111。从附图中可以理解，该抛光区是磁流变液与物体的交界面，其可以包含待抛光的边缘。因此抛光区的形状和尺寸取决于该凹槽的形状和物体，在凹槽内基本上能找到。该凹槽由平行于所述第一方向的旋转对称轴表征，或者它可以基本上平行于所述第二方向延伸。

上述的装置可以包括一个或多个支架，如图8所示，其中多个支架基本平行于第二方向排列，以便同时向物体提供至少一个抛光区。如图所示，至少一个支架中的每个支架都可以绕平行于第一方向的轴旋转。支架中紧邻的支架可以不同的方向旋转。支架可以采取输送机的形式，例如，在图14b中所示的循环输送机，其中输送机提供所述第一表面和相对的第二表面，以限定该凹槽，所述输送机由驱动器控制。有利的是，可以提供具有长形抛光区的连续的凹槽。任选地，加湿设备由此可以容易地被设置以重构或加湿磁流变液。

装置100包括驱动器，其被配置在所述至少一个支架和所述物体的边缘之间提供沿基本垂直第一方向的第二方向的相对运动，用于在至少一个抛光区抛光物体边缘。该相对运动可以由驱动器使支架围绕轴沿第一方向109产生旋转运动B而产生，该旋转运动提供了在所述凹槽处相对物体的切向速度。可替换地，该相对运动可以由驱动器在支架103和物体200之间提供沿基本垂直于第一方向109的方向的平移相对运动C而产生。仍然可替换地，该相对运动可以是驱动器所提供的旋转运动和平移运动的组合。该相对运动还可以是往复运动，即，在实质垂直第一方向109的两个相反方向间交替。

磁场发生器可以是一个如图1所示的磁铁。可替换地，如图3b中所示，所述磁场发生器可以是一组第一和第二永磁体，分别提供所述第一和第二相对表面。磁场发生器也可以是多个沿凹槽设置的磁体，如在图13或图14所示的实施例中的磁铁。磁场发生器被配置在整个凹槽产生磁场，以使得在操作中磁流变液在整个凹槽被硬化。有利地，凹槽被配置成基本保留所有的置于其内的磁流变液，从而不需要提供子***在操作期间向支架运送磁流变液以及从支架收集磁流变液。这很大程度地简化了该装置，并使得该装置更容易扩展，以使更长的边缘被同时抛光。由于在整个抛光操作中，磁流变液基本被保留在支架内，所述可以设置恢复工具成形磁流变液，使得当磁流变液被带入抛光区时，在磁流变液和待抛光边缘之间具有预期量的交界面。

本发明还公开了一种抛光物体边缘的方法，该方法包括提供至少一个支架，所述支架包括限定凹槽的第一表面和相对的第二表面；所述第一表面和相对的第二表面在第一方向上彼此间隔开，以容纳所述边缘；磁场发生器，其被配置成在凹槽内提供磁场，以便硬化布置在该凹槽内的磁流变液，以提供至少一个抛光区；在所述抛光区容纳该边缘；在基本垂直于第一方向的第二方向上驱动所述至少一个支架和该边缘之间的相对运动。该方法还可以包括硬化整个凹槽内的磁流变液。该方法还可以基本保留所有布置在凹槽内的磁流变液。该方法还可以包括将边缘的不同部分同时容纳到凹槽内。所述方法还包括在不同的方向上旋转支架中的紧邻的支架。

所描述的实施例不应当被解释为限制性的。例如，可以不使用水作为载液，而使用诸如油等其它类型的载液。此外，可以采用其它适当的磁体，而不仅是Nd-Fe-B永磁体。实际上，任何类型的永磁体（如稀土永磁体以及上述的磁体）都可用于产生相对强的磁场，从而在磁变流液110中产生足够的硬度用于快速去除材料。尽管某些特征在一个实施例中说明，应该理解，这些特征也可以适用于其它实施例。

虽然已经对本发明的方法和装置的各种实施例进行了充分描述，但是很显然，对于本领域的普通技术人员而言，在不偏离本发明所要求的范围内，可以进行许多修改。

Claims

1.一种利用磁流变MR液抛光物体的边缘的装置，所述装置包括：

至少一个支架，所述支架包括：

限定凹槽的第一表面和相对的第二表面，所述第一表面和相对的第二表面沿着第一方向被间隔开，以容纳所述边缘；以及

磁场发生器，其被配置成在所述凹槽内提供磁场，其中，在工作时，所述磁流变液被布置在所述凹槽内，并且响应于所述磁场而硬化，以提供至少一个抛光区;以及

驱动器，其被配置成在实质垂直于所述第一方向的第二方向上在所述至少一个支架和所述物体的边缘之间提供相对运动，用于在所述至少一个抛光区抛光所述物体的所述边缘。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁场发生器还包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和第二永磁分别提供所述第一表面和相对的第二表面。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁场发生器被配置成在整个所述凹槽内提供所述磁场，使得所述磁流变液在整个所述凹槽内硬化。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述凹槽被设置成实质上保留所有被布置在其内的所述磁流变液。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述凹槽为环形，所述凹槽由平行于所述第一方向的旋转对称轴所表征。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述凹槽实质上平行于所述第二方向而延伸。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述相对运动还包括往复运动。

8.根据权利要求1所述装置，其中所述相对运动还包括所述至少一个支架的旋转运动。

9.根据权利要求1所述的装置，其中多个所述支架实质平行于所述第二方向而排列，以同时提供至少一个抛光区。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述至少一个支架中的每一个能够绕平行于所述第一方向的轴旋转。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述支架中紧邻的支架以不同的方向旋转。

12.根据权利要求1所述的装置，还包括恢复工具，所述恢复工具被配置用于成形所述磁流变液。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个支架还包括输送机，所述输送机被配置成提供所述第一表面和相对的第二表面，所述输送机由所述驱动器驱动。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述磁场发生器还包括多个沿着所述输送机等距排列的磁体。

15.根据权利要求13所述的装置，还包括加湿装置，所述加湿装置被配置成用于加湿所述磁流变液。

16.一种用于抛光物体的边缘的方法，所述方法包括：

提供至少一个支架，所述支架包括：

限定凹槽的第一表面和相对的第二表面，所述第一表面和相对的第二表面在第一方向上彼此间隔，以容纳所述边缘；以及

磁场发生器，其被配置成用于在所述凹槽内提供磁场，以便硬化位于所述凹槽内的磁流变液，以提供至少一个抛光区；

在所述抛光区内容纳所述边缘，以及

在实质垂直于所述第一方向的第二方向上驱动所述至少一个支架和所述边缘之间的相对运动。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括硬化整个所述凹槽内的所述磁流变液。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括将实质上所有的所述磁流变液保留在所述凹槽内。

19.根据权利要求16所述的方法，还包括在所述凹槽内同时容纳所述边缘的不同部分。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括以不同的方向旋转所述支架中紧邻的支架。