本發(fā)明涉及精密加工，特別涉及具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭。

背景技術(shù)：

1、拋光是零件高精度、高質(zhì)量表面加工的最后一道工序，零件表面通過(guò)拋光后，可提高了產(chǎn)品的性能和使用壽命。因此，零件的表面，特別是大尺寸表面的高效率、高精度、高質(zhì)量的拋光技術(shù)一直是超精密加工領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。目前，獲得高質(zhì)量、高精度零件加工表面的拋光方法主要有磁流變拋光、剪切增稠流體拋光、磨料流拋光、磨料水射流拋光、離子束拋光、氣囊拋光、計(jì)算機(jī)控制彈性小拋光頭拋光技術(shù)等，其中計(jì)算機(jī)控制彈性小拋光頭拋光技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)大尺寸工件表面面形控制，能夠充分利用計(jì)算機(jī)重復(fù)精度高、執(zhí)行速度快等優(yōu)勢(shì)，廣泛的應(yīng)用于拋光零件大尺寸表面。但這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要依賴于彈性拋光頭與工件表面貼合度以及工作區(qū)的拋光液分布均勻性；傳統(tǒng)彈性拋光頭仍然存在面型貼合能力差的問(wèn)題，影響加工區(qū)域載荷分布；同時(shí)加工區(qū)域的拋光液受彈性小磨頭高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力影響，分布不均勻，且得不到充分利用。

2、如何解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制彈性小磨頭拋光技術(shù)中小磨頭與零件加工表面面型貼合問(wèn)題，改善加工區(qū)域的載荷分布，并提高加工區(qū)域拋光液分布均勻性和利用率，成為亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，該拋光頭在工作時(shí)能產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)，使拋光液產(chǎn)生介電泳效應(yīng)，有效減緩拋光液中的磨粒受拋光盤離心力作用流出加工區(qū)域，增加磨粒在加工區(qū)域內(nèi)駐留時(shí)間和磨粒數(shù)量，提高拋光效率和拋光液分布均勻性，且其中的粘彈性流體的柔性形變使加工區(qū)域載荷分散均勻，從而提高了加工后工件表面均勻性，解決了曲面拋光中工具面型貼合能力低、表面均勻性差的問(wèn)題，同時(shí)，粘彈性流體會(huì)響應(yīng)振動(dòng)頻率增加粘度轉(zhuǎn)化為彈性固體，提供拋光時(shí)所需壓力，保障材料高效去除。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，包括連接軸，所述連接軸上套設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)；所述連接軸的下端設(shè)有呈筒狀的拋光頭主體支架，所述拋光頭主體支架內(nèi)同軸設(shè)有連接基座；所述連接基座呈上大下小的階梯軸狀，其大端與拋光頭主體支架固定連接，小端連接有中空式振動(dòng)增幅器；所述中空式振動(dòng)增幅器包括中空管和設(shè)于中空管下端的增幅臺(tái)，所述中空管和增幅臺(tái)形成階梯狀結(jié)構(gòu)，所述中空管內(nèi)設(shè)有振動(dòng)電機(jī)，所述振動(dòng)電機(jī)與導(dǎo)電滑環(huán)的輸出端電性連接；所述拋光頭主體支架下端設(shè)有柔性拋光布，柔性拋光布內(nèi)側(cè)設(shè)有絕緣層；所述絕緣層與增幅臺(tái)之間填充有粘彈性流體；所述絕緣層中設(shè)有正電極和負(fù)電極，所述正電極和負(fù)電極分別與導(dǎo)電滑環(huán)的兩個(gè)輸出端電性連接，所述正電極和負(fù)電極配套使用能夠產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)。

4、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭通過(guò)采用特定的構(gòu)造，在粘彈性流體剪切增稠效應(yīng)和拋光液介電泳效應(yīng)的協(xié)同作用下，拋光精度和拋光效率得到提升，取得了顯著的進(jìn)步，具體如下：

5、1）柔性拋光布內(nèi)側(cè)的絕緣層中，設(shè)有能夠產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)的正電極和負(fù)電極，工作時(shí)，非均勻電場(chǎng)使拋光液中的磨粒發(fā)生極化，在介電泳力的作用下，有效減緩拋光液中的磨粒受拋光盤離心力作用流出加工區(qū)域，增加磨粒在加工區(qū)域內(nèi)駐留時(shí)間和磨粒數(shù)量，提高拋光效率和拋光液分布均勻性；

6、2）絕緣層和中空式振動(dòng)增幅器之間填充有粘彈性流體，拋光時(shí)，粘彈性流體的柔性形變使加工區(qū)域載荷分散均勻，從而提高了加工后工件表面均勻性，解決了曲面拋光中工具面型貼合能力低、表面均勻性差的問(wèn)題；同時(shí)，振動(dòng)電機(jī)將振動(dòng)通過(guò)中空式振動(dòng)增幅器傳遞給粘彈性流體，粘彈性流體響應(yīng)振動(dòng)頻率增加粘度轉(zhuǎn)化為彈性固體（即發(fā)生剪切增稠效應(yīng)），提供拋光時(shí)所需壓力，保障材料高效去除。

7、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述增幅臺(tái)的下側(cè)成組設(shè)有振動(dòng)傳導(dǎo)片。振動(dòng)傳導(dǎo)片的設(shè)置，能夠增大中空式振動(dòng)增幅器與粘彈性流體的接觸面積，從而提升粘彈性流體的剪切增稠效應(yīng)。

8、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述絕緣層與增幅臺(tái)之間設(shè)有拋光布控形支架。拋光布控形支架能夠在拋光頭工作過(guò)程中控制柔性拋光布的形變大小，保障拋光的效果。再進(jìn)一步，所述拋光布控形支架包括連接環(huán)和連接板，所述連接環(huán)和連接板通過(guò)連接輻條連為整體，所述連接環(huán)與拋光頭主體支架的下端固定連接；所述柔性拋光布外設(shè)有固定托板，所述固定托板與連接板固定連接，使柔性拋光布形成環(huán)形的凸峰結(jié)構(gòu)。通過(guò)加設(shè)固定托板使柔性拋光布形成環(huán)形的凸峰結(jié)構(gòu)，避免柔性拋光布與工件接觸面積過(guò)大而導(dǎo)致出現(xiàn)拋光壓力不足的現(xiàn)象，保障拋光的精度和效率。再進(jìn)一步，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述柔性拋光布與拋光布控形支架之間通過(guò)拋光布環(huán)形固定套壓緊固定。利用拋光布環(huán)形固定套對(duì)柔性拋光布進(jìn)行固定，在保障拋光布固定牢靠的同時(shí)，便于安裝或更換拋光布。

9、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述連接輻條上設(shè)有供粘彈性流體流動(dòng)的通道孔。當(dāng)柔性拋光布在工作過(guò)程中擠壓連接輻條時(shí)，粘彈性流體可以通過(guò)所述通道孔流動(dòng)，起到了泄壓的作用，避免連接輻條受到過(guò)大壓力，造成損壞。

10、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述正電極和負(fù)電極寬度不同。利用不同寬度的正、負(fù)電極產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)，具有易于實(shí)施的優(yōu)勢(shì)。

11、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述正電極上設(shè)有齒形結(jié)構(gòu)。在正電極表面設(shè)置齒形結(jié)構(gòu)，使其擁有不規(guī)整的表面，從而提升電場(chǎng)的不均勻性，進(jìn)而有效提升拋光液介電泳效應(yīng)。

12、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述正電極上設(shè)有凸臺(tái)。在正電極表面設(shè)置凸臺(tái)，使其擁有不規(guī)整的表面，從而提升電場(chǎng)的不均勻性，同樣能夠有效提升拋光液介電泳效應(yīng)，進(jìn)而提升磨粒在拋光區(qū)域的駐留時(shí)間。

13、進(jìn)一步地，前述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭中，所述連接基座與中空式振動(dòng)增幅器通過(guò)聯(lián)軸器連接。所述連接基座通過(guò)聯(lián)軸器能夠?qū)⑴ぞ貍鬏數(shù)街锌帐秸駝?dòng)增幅器，同時(shí)允許兩軸之間存在輕微偏差，避免拋光頭損壞。

技術(shù)特征：

1.具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：包括連接軸（1），所述連接軸（1）上套設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)（2）；所述連接軸（1）的下端設(shè)有呈筒狀的拋光頭主體支架（4），所述拋光頭主體支架（4）內(nèi)同軸設(shè)有連接基座（3）；所述連接基座（3）呈上大下小的階梯軸狀，其大端與拋光頭主體支架（4）固定連接，小端連接有中空式振動(dòng)增幅器（7）；所述中空式振動(dòng)增幅器（7）包括中空管和設(shè)于中空管下端的增幅臺(tái)，所述中空管和增幅臺(tái)形成階梯狀結(jié)構(gòu)，所述中空管內(nèi)設(shè)有振動(dòng)電機(jī)（6），所述振動(dòng)電機(jī)（6）與導(dǎo)電滑環(huán)（2）的輸出端電性連接；所述拋光頭主體支架（4）下端設(shè)有柔性拋光布（10），柔性拋光布內(nèi)側(cè)設(shè)有絕緣層（13）；所述絕緣層（13）與增幅臺(tái)之間填充有粘彈性流體（14）；所述絕緣層（13）中設(shè)有正電極（11）和負(fù)電極（12），所述正電極（11）和負(fù)電極（12）分別與導(dǎo)電滑環(huán)（2）的兩個(gè)輸出端電性連接，所述正電極（11）和負(fù)電極（12）配套使用能夠產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述增幅臺(tái)的下側(cè)成組設(shè)有振動(dòng)傳導(dǎo)片（701）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述絕緣層（13）與增幅臺(tái)之間設(shè)有拋光布控形支架（8）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述拋光布控形支架（8）包括連接環(huán)（801）和連接板（802），所述連接環(huán)（801）和連接板（802）通過(guò)連接輻條（803）連為整體，所述連接環(huán)（801）與拋光頭主體支架（4）的下端固定連接；所述柔性拋光布（10）外設(shè)有固定托板（18），所述固定托板（18）與連接板（802）固定連接，使柔性拋光布（10）形成環(huán)形的凸峰結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述柔性拋光布（10）與拋光布控形支架（8）之間通過(guò)拋光布環(huán)形固定套（9）壓緊固定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述連接輻條（803）上設(shè)有供粘彈性流體流動(dòng)的通道孔（8031）。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述正電極（11）和負(fù)電極（12）寬度不同。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述正電極（11）上設(shè)有齒形結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述正電極（11）上設(shè)有凸臺(tái)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有粘彈性流體-拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，其特征在于：所述連接基座（3）與中空式振動(dòng)增幅器（7）通過(guò)聯(lián)軸器（5）連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了具有粘彈性流體?拋光液介電泳復(fù)合效應(yīng)的拋光頭，在柔性拋光布的內(nèi)側(cè)設(shè)有絕緣層，所述絕緣層與增幅臺(tái)之間填充有粘彈性流體；所述絕緣層中設(shè)有配套使用后能夠產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)的正電極和負(fù)電極。該拋光頭在工作時(shí)產(chǎn)生了非均勻電場(chǎng)，使拋光液產(chǎn)生介電泳效應(yīng)，有效減緩拋光液中的磨粒受拋光盤離心力作用流出加工區(qū)域，增加磨粒數(shù)量以及其在加工區(qū)域內(nèi)駐留時(shí)間，提高拋光效率和拋光液分布均勻性，且粘彈性流體的柔性形變使加工區(qū)域載荷分散均勻，從而提高了加工后工件表面均勻性，解決了曲面拋光中工具面型貼合能力低、表面均勻性差的問(wèn)題，同時(shí)，粘彈性流體會(huì)響應(yīng)振動(dòng)頻率增加粘度轉(zhuǎn)化為彈性固體，提供拋光時(shí)所需壓力，保障材料高效去除。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧乾發(fā),聶文濤,張程麒,呂冰海,陳泓諭,王佳煥,韓云曉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19