CN104858726A - 磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置及抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置及抛光方法，该抛光装置包括抛光液池、液压泵、超声反应器、双频超声装置、纳米磨粒容器、交流电源、交流线圈和工件机架；该抛光方法主要通过以下步骤实现：(1)、抛光液放置在抛光液池中，通过液压泵送至超声反应器中；(2)、纳米磨粒放置在纳米磨粒容器中，通过第三连接管流到超声反应器中；(3)、抛光液和纳米磨粒在超声反应器中混合成纳米磨粒与抛光液混合溶液，并在双频超声装置的作用下产生空化效应；(4)、纳米磨粒与抛光液混合溶液在空化效应和压力的作用下喷射抛出；(5)、交流线圈产生交流磁场，喷射抛出的纳米磨粒与抛光液混合溶液在交流磁场的作用对工件进行抛光。本发明实现了对零件的平面和曲面进行高精度、高一致性、高表面质量的抛光加工。

Description

磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置及抛光方法

技术领域

本发明涉及装备制造业加工领域，具体地说是一种零件平面或曲面的高精度、高一致性和高表面质量的磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置及抛光方法。

背景技术

高精度、高表面质量的平面或曲面是装备制造业中重要的、关键的基础零部件，直接决定着重大装备和主机产品的性能、质量和可靠性，在电子设备、精密机械、仪器仪表、光学元件、医疗器械等领域应用广泛，磨料水射流抛光技术就是其中之一的抛光方法。水射流是由喷嘴射出可形成不同形状的高速水流束，这种具有足够能量的水流束作用在材料上，可以对材料进行清洗、剥层、切割、粉碎等作业。水射流作业效率与泵的压力紧密相关，为使水射流技术广泛应用工业部门，人们研制高压发生设备，但由于高压设备成本居高不下，而且还给安全带来隐患，因此其应用也受到限制。同时传统的水流抛射不可控，对于曲面加工精度不高，表面质量不好。近年来随着对设备仪器性能的不断提高，对平面和曲面加工精度和表面质量提出了越来越高的要求，这就有必要开发一种平面或曲面的高精度、高表面质量的抛光方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置及抛光方法。

本发明要解决现有零件的平面或者曲面无法满足高精度、高表面质量的抛光要求，传统的水射流抛光技术中水流抛射不可控，对曲面加工精度不高，表面质量不好的问题。

本发明的技术方案是：一种磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置，包括抛光液池、液压泵、超声反应器、双频超声装置、纳米磨粒容器、交流电源、交流线圈和工件机架，所述的液压泵和抛光液池之间由第一连接管相连，所述的液压泵和超声反应器的上端由第二连接管相接，所述的抛光液池内设有抛光液；所述的纳米磨粒容器设于所述的超声反应器上方，通过第三连接管相接，所述的纳米磨粒容器内设有纳米磨粒；所述的工件机架设于所述超声反应器的下方，所述的交流线圈设于所述超声反应器和工件机架之间，工件机架内设有工件，所述的交流线圈通过第五导线与所述的交流电源相接；所述的双频超声装置包括高频超声装置和低频超声装置，分别设于所述超声反应器的左右两侧，所述的高频超声装置包括高频超声发生器、第一高频换能器、第一高频变幅杆、第二高频换能器和第二高频变幅杆，所述的高频超声发生器分别通过第三导线和第四导线与所述的第一高频换能器和第二高频换能器相接，所述的第一高频变幅杆和第二高频变幅杆均与所述的超声反应器相接，且设于超声反应器的同一侧；所述的低频超声装置包括低频超声发生器、第一低频换能器、第一低频变幅杆、第二低频换能器和第二低频变幅杆，所述的低频超声发生器分别通过第一导线和第二导线与所述的第一低频换能器和第二低频换能器相接，所述的第一低频变幅杆和第二低频变幅杆均与所述的超声反应器相接，且设于超声反应器的同一侧。

优选的，所述的液压泵为可调节，能调节输出抛光液的压力，所述的第二连接管上设有液压表。

优选的，所述的纳米磨粒具有磁性，能在交流磁场的作用下产生定向运动。

优选的，所述的第三连接管上设有流量控制阀。

优选的，所述的抛光液和纳米磨粒分别通过第二连接管和第三连接管输入超声反应器中混合。

优选的，所述的工件机架的一侧设有高速摄像机，通过高速摄像机支架固定，且所述的高速摄像机通过数据线与计算机相接，所述的高速摄像机正对所述的交流线圈。

一种由磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置实现的抛光方法，其特征在于该方法由以下步骤实现：

(1)、抛光液放置在抛光液池中，通过液压泵送至超声反应器中；

(2)、纳米磨粒放置在纳米磨粒容器中，通过第三连接管流到超声反应器中；

(3)、由高频超声装置和低频超声装置产生超声高低频双频振动，抛光液和纳米磨粒在超声反应器中混合成纳米磨粒与抛光液混合溶液，并在双频超声装置的作用下产生空化效应；

(4)、纳米磨粒与抛光液混合溶液在空化效应和压力的作用下喷射抛出；

(5)、交流线圈产生交流磁场，喷射抛出的纳米磨粒与抛光液混合溶液在交流磁场的作用下成为抛光混合液，对工件进行抛光。

本发明的有益效果为：1.加工精度对设备精度的依赖度相对较小，设备结构相对简单，易于改造和生产；2.抛光的磨料的可控性；3.能加工出高精度、高表面质量的平面或曲面；4.抛光的效率高。

附图说明

图1是本发明中磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置及抛光装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括抛光液池1、液压泵4、超声反应器29、双频超声装置、纳米磨粒容器8、交流电源19、交流线圈21和工件机架22，所述的液压泵4和抛光液池1之间由第一连接管3相连，所述的液压泵4和超声反应器29的上端由第二连接管5相接，所述的抛光液池1内设有抛光液2；所述的纳米磨粒容器8设于所述的超声反应器29上方，通过第三连接管9相接，所述的纳米磨粒容器8内设有纳米磨粒7；所述的工件机架22设于所述超声反应器29的下方，所述的交流线圈21设于所述超声反应器29和工件机架22之间，工件机架22内设有工件24，所述的交流线圈21通过第五导线20与所述的交流电源19相接；所述的双频超声装置包括高频超声装置和低频超声装置，分别设于所述超声反应器29的左右两侧，所述的高频超声装置包括高频超声发生器33、第一高频换能器35、第一高频变幅杆36、第二高频换能器31和第二高频变幅杆30，所述的高频超声发生器33分别通过第三导线34和第四导线32与所述的第一高频换能器35和第二高频换能器31相接，所述的第一高频变幅杆36和第二高频变幅杆30均与所述的超声反应器29相接，且设于超声反应器29的同一侧；所述的低频超声装置包括低频超声发生器14、第一低频换能器12、第一低频变幅杆11、第二低频换能器16和第二低频变幅杆17，所述的低频超声发生器14分别通过第一导线13和第二导线15与所述的第一低频换能器12和第二低频换能器16相接，所述的第一低频变幅杆11和第二低频变幅杆17均与所述的超声反应器29相接，且设于超声反应器29的同一侧。

本实施例中，所述的液压泵4为可调节，能调节输出抛光液2的压力，所述的第二连接管5上设有液压表6，可以显示第二连接管5中抛光液2的压力。

本实施例中，所述的纳米磨粒7具有磁性，能在交流磁场的作用下产生定向运动。

本实施例中，所述的第三连接管9上设有流量控制阀10，可以控制纳米磨粒7的流量。

本实施例中，所述的抛光液2和纳米磨粒7分别通过第二连接管5和第三连接管9输入超声反应器29中混合。

本实施例中，所述的工件机架22的一侧设有高速摄像机26，通过高速摄像机支架25固定，且所述的高速摄像机26通过数据线27与计算机28相接，所述的高速摄像机26正对所述的交流线圈21。

一种由磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置实现的抛光方法，该方法由以下步骤实现：

(1)、抛光液2放置在抛光液池1中，通过液压泵4送至超声反应器29中；

(2)、纳米磨粒7放置在纳米磨粒容器8中，通过第三连接管9流到超声反应器29中；

(3)、由高频超声装置和低频超声装置产生超声高低频双频振动，抛光液2和纳米磨粒7在超声反应器29中混合成纳米磨粒与抛光液混合溶液18，并在双频超声装置的作用下产生空化效应；

(4)、纳米磨粒与抛光液混合溶液18在空化效应和压力的作用下喷射抛出；

(5)、交流线圈21产生交流磁场，喷射抛出的纳米磨粒与抛光液混合溶液18在交流磁场的作用下成为抛光混合液23，对工件24进行抛光。

工作原理：抛光液2盛放在所述抛光液池1中，所述抛光液池1中的抛光液2通过所述第一连接管3进入所述液压泵4，所述液压泵4将抛光液2通过第二连接管5压入所述超声反应器29中，所述液压表6可以显示第二连接管5中抛光液2的压力；纳米磨粒7盛放在所述纳米磨粒容器8中，纳米磨粒7通过所述第三连接管9进入所述超声反应器29中，所述流量控制阀10可以控制纳米磨粒7流量；所述抛光液2和所述纳米磨粒7在超声反应器29中混合成纳米磨粒与抛光液混合溶液18。

所述低频超声发生器14产生超声低频电振荡，超声低频电振荡通过所述第一导线13输入所述第一低频换能器12，所述第一低频换能器12将超声低频电振荡转换为低频机械振动，低频机械振动通过所述第一低频变幅杆11将振幅放大传至超声反应器29；超声低频电振荡通过第二导线15输入所述第二低频换能器16，所述第二低频换能器16将超声低频电振荡转换为低频机械振动，低频机械振动通过所述第二低频变幅杆17将振幅放大传至超声反应器29；所述高频超声发生器33产生超声高频电振荡，超声高频电振荡通过所述第三导线34输入所述第一高频换能器35，所述第一高频换能器35将超声高频电振荡转换为高频机械振动，高频机械振动通过所述第一高频变幅杆36将振幅放大传至超声反应器29；所述超声高频电振荡通过所述第四导线32输入所述第二高频换能器31，所述第二高频换能器31将超声低频电振荡转换为高频机械振动，高频机械振动通过所述第二高频变幅杆30将振幅放大传至超声反应器29。

所述超声反应器29内的纳米磨粒与抛光液混合溶液18在超声高低频振动作用下产生空化效应，同时在压力作用下抛射出超声反应器29。

所述交流电源19产生交流电，通过所述第五导线20输入交流线圈21，所述交流线圈21产生交流磁场，抛射出的纳米磨粒与抛光液混合溶液18在交流磁场的作用下产生定向运动。

工件24安装在所述工件机架22上，所述工件24在定向运动抛射出的纳米磨粒与抛光液混合溶液18的作用下产生抛光作用。

所述的高速摄像机26可以记录定向运动纳米磨粒7的轨迹，记录的数据通过所述数据线27输入计算机28，所述计算机28分析记录数据，可以和抛光的精度和表面质量进行比较，得出规律，可以调整所述交流线圈21的电流大小和方向，调整交流磁场的大小与方向，进而调整磁性纳米磨粒7的运动方向。抛光的质量与所述纳米磨粒7的运动方向和速度有密切关系，纳米磨粒7的运动方向和速度大小的可控性，使得抛光的进度和表面质量有可控性，调整抛光液2的压力、超声的频率和纳米磨粒7的流量，最终得到高精度、高表面质量的平面或曲面。

Claims (7)

1.一种磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置，包括抛光液池、液压泵、超声反应器、双频超声装置、纳米磨粒容器、交流电源、交流线圈和工件机架，其特征在于所述的液压泵和抛光液池之间由第一连接管相连，所述的液压泵和超声反应器的上端由第二连接管相接，所述的抛光液池内设有抛光液；所述的纳米磨粒容器设于所述的超声反应器上方，通过第三连接管相接，所述的纳米磨粒容器内设有纳米磨粒；所述的工件机架设于所述超声反应器的下方，所述的交流线圈设于所述超声反应器和工件机架之间，工件机架内设有工件，所述的交流线圈通过第五导线与所述的交流电源相接；所述的双频超声装置包括高频超声装置和低频超声装置，分别设于所述超声反应器的左右两侧，所述的高频超声装置包括高频超声发生器、第一高频换能器、第一高频变幅杆、第二高频换能器和第二高频变幅杆，所述的高频超声发生器分别通过第三导线和第四导线与所述的第一高频换能器和第二高频换能器相接，所述的第一高频变幅杆和第二高频变幅杆均与所述的超声反应器相接，且设于超声反应器的同一侧；所述的低频超声装置包括低频超声发生器、第一低频换能器、第一低频变幅杆、第二低频换能器和第二低频变幅杆，所述的低频超声发生器分别通过第一导线和第二导线与所述的第一低频换能器和第二低频换能器相接，所述的第一低频变幅杆和第二低频变幅杆均与所述的超声反应器相接，且设于超声反应器的同一侧。

2.根据权利要求1所述的磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置，其特征在于所述的液压泵为可调节，能调节输出抛光液的压力，所述的第二连接管上设有液压表。

3.根据权利要求1所述的磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置，其特征在于所述的纳米磨粒具有磁性，能在交流磁场的作用下产生定向运动。

4.根据权利要求1所述的磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置，其特征在于所述的第三连接管上设有流量控制阀。

5.根据权利要求1所述的磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置，其特征在于所述的抛光液和纳米磨粒分别通过第二连接管和第三连接管输入超声反应器中混合。

6.根据权利要求1所述的磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置，其特征在于所述的工件机架的一侧设有高速摄像机，通过高速摄像机支架固定，且所述的高速摄像机通过数据线与计算机相接，所述的高速摄像机正对所述的交流线圈。

7.一种由权利要求1所述的磁控作用下双频声空化纳米流体超精抛光装置实现的抛光方法，其特征在于该方法由以下步骤实现：

(1)、抛光液放置在抛光液池中，通过液压泵送至超声反应器中；

(2)、纳米磨粒放置在纳米磨粒容器中，通过第三连接管流到超声反应器中；

(3)、由高频超声装置和低频超声装置产生超声高低频双频振动，抛光液和纳米磨粒在超声反应器中混合成纳米磨粒与抛光液混合溶液，并在双频超声装置的作用下产生空化效应；

(4)、纳米磨粒与抛光液混合溶液在空化效应和压力的作用下喷射抛出；

(5)、交流线圈产生交流磁场，喷射抛出的纳米磨粒与抛光液混合溶液在交流磁场的作用下成为抛光混合液，对工件进行抛光。