本發(fā)明涉及一種新型智能材料的應用，屬于光整加工領域，特別是一種利用磁流變液對工件進行平面均勻拋光的裝置與方法。

背景技術：

磁流變是一種智能材料，它在常態(tài)下是液體，當加磁場時，它會發(fā)生液-固相變，去除磁場后，會發(fā)生固-液相變，這種相變能在極短的時間內(一般為毫秒級)平穩(wěn)、快速完成轉換。在一定的磁場強度內，磁流變液的表觀粘度與磁場強度有關。這種現(xiàn)象稱為磁流變效應。磁流變材料具有良好的力學性能，并且可以通過調整磁場強度來改變其性能，利用磁流變效應，將磨粒與磁流變混合，通過控制實時磁場強度，在拋光區(qū)域形成與拋光工件表面相吻合的拋光磨頭，而且其硬度可調，實現(xiàn)對工件表面的拋光，其具有極高的拋光精度與近無殘余應力等顯著特點。

現(xiàn)有的磁流變拋光裝置對工件進行拋光時，需要精確設計拋光軌跡，才能實現(xiàn)對拋光工件材料的均勻去除。

申請者獲得授權的發(fā)明專利z1201410440862.6《一種磁流變拋光方法及拋光工具》，使用三層同心圓環(huán)形電磁鐵改變拋光區(qū)域的磁場分布，從而達到工件材料的均勻去除。

該拋光工具由于電磁鐵也進行旋轉運動，達到需要的磁場強度，該拋光工具體積較大，其多層電磁鐵也不能保證磁場強度與線速度能夠保證定值，其磨頭是針對局部加工，其拋光效果不夠理想，且加工效率不高。

申請者獲得授權的發(fā)明專利201110116955.x《一種去除率模型可控的磁流變均勻拋光方法與裝置》，使用三只尖錐狀給的電磁鐵改變拋光區(qū)域的磁場分布，從而達到工件材料的均勻去除。這種拋光方法需要根據面型變化，計算合適的磁場分布，然后調用與之近似的磁場分布，但是實踐中磁場計算復雜，只能從數據庫調用相似的磁場，拋光效果不夠理想。

廣東工業(yè)大學的發(fā)明專利(專利zl200620155638.3)公開了一種磁流變效應平面研磨拋光裝置，該方法將工件置于旋轉工作臺上，磁性研磨工具類似于磨床的研磨頭，安裝在工件上方，可繞主軸旋轉，可沿x和y方向移動，磁性研磨工具可配置點陣式的磁場或環(huán)形分布式的磁場，磁流變液用噴嘴加注到磁性研磨工具和工件之間，發(fā)生流變反應之后形成陣列磁流變效應研磨刷或連續(xù)磁流變效應研磨帶，達到高效率研磨加工平面的效果，該方法實現(xiàn)了一種面接觸式的拋光，拋光效率高，但所產生的磁場不均勻，要實現(xiàn)大尺寸平面元件的大面積均勻拋光，要求工件的運動方式比較復雜，使得設備的結構復雜化，且加工完成后，不易消磁，磁流變液將粘附在磁性研磨工具上。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種浮動磁流變拋光裝置與方法，實現(xiàn)對工件工表面材料的均勻去除，加工精度高的磁流變液自適應平面加工系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：由磁場發(fā)生裝置、拋光頭、磁流變液循環(huán)系統(tǒng)等組成。所述裝置的下半部分是有3組相同的部分組成，所以在此只介紹其中一組，其他兩組完全一樣。所述磁場發(fā)生裝置包括電磁鐵、位于電磁鐵下方的彈簧、套在電磁鐵外圍的導軌、在導軌下方的導軌底座、在電磁鐵下方的位移傳感器組成。所述的拋光頭是由主軸，主軸下方的不導的磁夾具，以及夾具下方所夾持的工件組成。所述磁流變液循環(huán)系統(tǒng)主要是用于磁流變液的噴射與收集，在專利不作詳述，只用位于電磁鐵側面的3個噴頭表示磁流變液的噴射，用于磁流變拋光。

其中，電磁鐵上方設有拋光墊，以增加磁流變液和電磁鐵之間的粘附力，在圖中沒有畫出。

一種基于上述拋光裝置的拋光方法，包括如下步驟：

步驟一、調整拋光頭與磁極之間的距離，距離在3-5mm；

步驟二、將工件安裝在不導磁夾持器下表面，啟動主軸，使主軸帶動拋光槽轉動；

步驟三、啟動控制系統(tǒng)，采集位移傳感器信號，并控制合理的電流輸出，來達到控制磁場強弱，從而控制在三個噴射頭附近形成所需要的去除率，本控制系統(tǒng)采用單片機進行控制；

步驟四、啟動磁流變液循環(huán)系統(tǒng)，讓磁流變液在噴射頭連續(xù)不斷的噴射出，進行拋光作業(yè)。

下面結合設計原理對本發(fā)明作進一步說明：

本發(fā)明采用三個可以浮動的磁場裝置，它們可以根據工件表面自適應，即當電磁鐵組上方的工件表面較凸，則工件與電磁鐵組的間隙較小，形成的壓力也較大，由于電磁鐵組下方有彈簧，可浮動的磁場發(fā)生裝置則會發(fā)生微小的下移，此時，控制系統(tǒng)通過位移傳感器采集到信號，控制系統(tǒng)則控制電流發(fā)生裝置輸出較大的電流，來產生較大的磁場產生更大的切削力；表面較凹時，則相反。本發(fā)明采用了3組，使它們的工作區(qū)域沿著半徑越來越大的方向進行布置。工件安裝在不導磁夾持器的下表面，隨著主軸一起旋轉。分布在3個電磁鐵的噴頭在循環(huán)系統(tǒng)的作用下，連續(xù)不斷的噴射出磁流變液。這樣就可以實現(xiàn)沿著半徑方向的材料的去除率達到穩(wěn)定。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的裝置及方法可實現(xiàn)超光滑大尺寸平面元件沿半徑方向的大面積均勻拋光，有效提高拋光效率；可降低工件運動方式的復雜程度，從而簡化設備結構。

附圖說明

圖1為本發(fā)明磁流變液浮動拋光裝置的三維立體圖；

圖2為本發(fā)明磁流變液浮動拋光裝置的爆炸視圖；

圖3三組電磁鐵組的分布圖以及它們的加工區(qū)域圖；

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。具體實施例僅是對本發(fā)明的進一步詳細說明及解釋，并不以此限定本發(fā)明專利要求保護范圍。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：由磁場發(fā)生裝置、拋光頭、磁流變液循環(huán)系統(tǒng)等組成。如圖2所示，所述裝置的下半部分是有3組相同的部分組成，所以在此只介紹其中一組，其他兩組完全一樣。磁場發(fā)生裝置包括電磁鐵(其由線圈7以及電磁鐵鐵心及框架8組成)、位于電磁鐵下方的彈簧10、套在電磁鐵外圍的導軌9、在導軌下方的導軌底座11、在電磁鐵下方的位移傳感器組成。所述的拋光頭是由主軸5，主軸下方的不導的磁夾具4，以及夾具下方所夾持的工件3組成。所述磁流變液循環(huán)系統(tǒng)主要是用于磁流變液的噴射與收集，在專利不作詳述，只用位于電磁鐵側面的噴頭6表示磁流變液的噴射，用于磁流變拋光。

其中，電磁鐵上方設有拋光墊，以增加磁流變液和電磁鐵之間的粘附力，在圖中沒有畫出。

其中，如圖2所示，此裝置的此裝置的下半部分是由3組相同的部分組成，雖然結構相同，但是它們的擺放位置是不同的。如圖3所示，3組的工作區(qū)域是不同的，每一組都有自己的工作區(qū)域，它們的工作區(qū)域特點是沿著半徑方向逐漸增大的方向布置。電磁鐵組1工作在區(qū)域1，電磁鐵組2工作在區(qū)域2，電磁鐵3工作在區(qū)域3。

本磁流變浮動拋光裝置的工作原理是：

本發(fā)明采用三個可以浮動的磁場裝置，即電磁鐵組1，電磁鐵組2，電磁鐵組3。它們可以根據工件表面自適應，即當電磁鐵組上方的工件表面較凸，則工件與電磁鐵組的間隙較小，形成的壓力也較大，由于電磁鐵組下方由有彈簧，可浮動的磁場發(fā)生裝置則會發(fā)生微小的下移，此時，控制系統(tǒng)通過位移傳感器采集到信號，控制系統(tǒng)則控制電流發(fā)生裝置輸出較大的電流，來產生較大的磁場產生更大的切削力；表面較凹時，則相反。本發(fā)明采用了3組，使它們的工作區(qū)域沿著半徑越來越大的方向進行布置，如圖2所示。工件安裝在不導磁夾持器的下表面，隨著主軸一起旋轉。分布在3個電磁鐵的噴頭在循環(huán)系統(tǒng)的作用下，連續(xù)不斷的噴射出磁流變液。這樣就可以實現(xiàn)沿著半徑方向的材料的去除率達到穩(wěn)定。