大流量磁流变液回收装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种大流量磁流变液回收装置，包括：设置在磁流变液刚刚脱离抛光区的附近位置、与抛光轮保持柔性线接触的回收头，其去用来接收由抛光轮底部甩出的磁流变液；与所述回收头相连的真空发生装置，其用来提供回收磁流变液的动力。本发明的回收装置将回收接头设置在磁流变液刚刚脱离抛光区的附近位置，此时磁场强度适中，既可以保证磁流变液可以顺利与抛光轮分离，又可以保证磁场力强度，从而可以提高抛光轮转速和喷头尺寸，从两方面增加抛光效率。
【专利说明】大流量磁流变液回收装置
【技术领域】
[0001]本发明属于精密光学抛光加工【技术领域】，涉及一种大流量磁流变液回收装置。
【背景技术】
[0002]磁流变抛光技术始于上世纪70年代，1974年前苏联传热传质研究所的W.1.Kordonski将磁流变液用于机械加工中。到上世纪90年代初，W.1.Kordonski与美国罗彻斯特大学光学制造中心合作，提出并验证了确定性磁流变抛光技术用于非球面加工的概念。近年来，美国QED公司已经将磁流变抛光技术推向商业化。
[0003]目前，国防科技大学在我国对该技术研究最为领先，他们拥有自主研发的抛光机，并且在抛光算法，尤其是在机床的误差分析方面做了深入的研究，取得较好的研究成果。
[0004]现在广泛使用的磁流变抛光装置，主要由主动轮机械系统和磁流变液循环系统组成。磁流变液由载液、铁磁微粒、研磨抛光剂和辅助添加剂组成。工作机理为利用磁流变液在磁场中的流变性对工件进行抛光，磁流变液由抛光轮带入抛光区域，在抛光区域高强度的梯度磁场中，磁流变液变硬，成为具有粘塑性的Bingham介质,并形成锻带突起。当这种介质流经工件与运动盘之间的狭缝时，对工件表面与之接触的区域产生较大剪切力，实现工件材料去除。抛光区“柔性抛光模”的大小和形状可由抛光参数(抛光轮转速、抛光轮与光学元件距离等)实时控制，又能确保在该抛光条件下抛光磨头的稳定性，从而实现对工件表面的确定性加工。
[0005]磁流变抛光技术在小口径光学元件的加工中得到了广泛的运用，取得了较好的抛光效果。但对于大口径光学元件而言，由于光学元件材料去除量随口径的三次方增长，SiC材料还有硬度高、耐磨性好的特点，抛光效率成为制约其应用的突出问题。在现有情况下，增加抛光效率，主要有两点途径:
[0006]1、使用更大的磁流变液供给喷头，从而提高缎带突起的高度和宽度，增加去除函数面积；
[0007]2、提闻去除效率提闻抛光轮运动速度,线速度的提闻可以提升单位时间磨头带走工件表面材料的速度，从而提高去除效率。
[0008]而这两点都对磁流变液供给循环速度提出了更高的要求，目前供给方面和抛光区磁场强度方面不存在限制问题，但是大流量磁流变液的回收一直是制约磁流变抛光用于大口径光学元件高效率加工的关键。其中一个重要原因是大口径光学元件与小口径元件安装方式存在很大区别。
[0009]对于小口径元件，现有磁流变抛光的安装方式是:抛光轮在固定位置自转，抛光液在抛光轮上方循环，并形成缎带突起，工件的加工面朝下，与缎带突起相对运动，同时工件可以随夹具在空间运动，完成抛光过程。这种安装方式的好处在于:磁流变液脱离抛光区后，在重力作用下，可以直接回收，十分方便。而对于大口径光学元件，由于其质量和体积巨大，不可能沿用小口径加工中广泛使用的安装方式。
[0010]目前对于Im量级及以上口径的光学加工，采用的工装是:工件固定在转台上静止或随转台缓慢转动，加工面朝上，抛光轮位于其上方，磁流变液从抛光轮下方进入，形成缎带突起，与加工面相对运动。现有抛光液的回收，是利用磁铁在非抛光区的磁场作用，磁流变液被吸附于抛光轮上，直到通过最高点后，使用回收接头在重力作用下，将其从抛光轮上分离下来。这样的循环方式模仿了小口径的回收方式，利用非抛光区的微弱磁场，使其随抛光轮运动，达到最闻点。
[0011]但是这样的循环回收方式直接限制了磁流变液的最大流量，因为非抛光区磁场强度与抛光区的相差十余倍，更大的喷头意味着更多的磁流变液，这对非抛光区磁场力提出更大要求，并且抛光区最适宜磁场强度已经固定的情况下，非抛光区磁场也就被限制了。另外去除效率与抛光轮转速正相关，而转速过大，磁场力不足以提供抛光液吸附力，磁流变液会被甩出抛光轮，不能顺利回收。
【发明内容】
[0012]本发明为了解决现有的磁流变液回收装置限制流量和转速的问题，提供一种大流量磁流变液回收装置。
[0013]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下:
[0014]一种大流量磁流变液回收装置，包括:
[0015]设置在磁流变液刚刚脱离抛光区的附近位置、与抛光轮保持柔性线接触的回收头，其去用来接收由抛光轮底部甩出的磁流变液；
[0016]与所述回收头相连的真空发生装置，其用来提供回收磁流变液的动力。
[0017]在上述技术方案中，所述回收头还连接有重力分离装置，其包括:与所述回收头相连的回收管和与所述回收管相连的分离件；
[0018]所述分离件可使由所述回收头吸入的磁流变液在重力作用下与空气分离。
[0019]在上述技术方案中，所述分离件还连接有底座，该底座内设有可由伺服电机通过传动轴带动的分离叶片；转动的分离叶片可使磁流变液与部分残余空气进行二次分离。
[0020]在上述技术方案中，所述底座连接有排出管，该排出管与磁流变液的循环槽相连。
[0021]在上述技术方案中，所述真空发生装置为真空泵或真空发生器。
[0022]本发明具有以下的有益效果:
[0023]本发明的回收装置将回收接头安装在磁流变液刚刚脱离抛光区附近，此时磁场强度适中，既可以保证磁流变液可以顺利与抛光轮分离，又可以保证磁场力强度，从而可以提高抛光轮转速和喷头尺寸，从两方面增加抛光效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0025]图1是使用本装置，磁流变循环回收接头安装位置示意图
[0026]图2是大流量磁流变液回收装置轴测图
[0027]图3是本装置中心面剖视图
[0028]图4是分离叶片轴测图
[0029]图中的附图标记表示为:
[0030]1、磁流变液缎带突起，2、喷头，3、抛光轮，4、回收接头，5、工件，6、气液回收管，7、底座，8、分离件，9、固定板，10、保护箱，11、中板，12、连接板，13、定位板，14、伺服电机，15、内挡圈，16、外挡圈，17、轴承，18、外轴套，19、内轴套，20、传动轴，21、紧固件，22、分离叶片，
23、排气管，24、磁流变液排出管，25、油水分离器，26、真空发生器。
【具体实施方式】
[0031]本发明的发明思想为:本发明提供一种新型磁流变液回收装置，能够改造在现有磁流变抛光机床上，无需改变机床原有机械结构。
[0032]该装置由气液分离装置子系统和真空发生子系统组成。真空发生子系统是回收的动力装置，气液分离装置子系统完成气液分离，并完成循环过程。回收头与抛光轮保持柔性线接触，使磁流变液也抛光轮分离。
[0033]本发明的特点是:将回收头安装在磁流变液刚刚脱离抛光的区域附近，此时磁场强度比抛光区有所衰减，但相比于原有非抛光区强度，仍在三倍以上。这既保证了回收头附近的吸附力，又使得回收口脱离不那么困难。回收头的弹性柔端与抛光轮保持无缝线接触，既可以保证磁流变液可以完全与抛光轮分离，又不会对抛光轮有明显摩擦力。
[0034]这就保证了无论是转速的增加，还是喷头尺寸增加，磁流变液都不会因为重力或离心力脱离抛光轮，这就为提高去除效率提供了保证。与原有回收装置不同的是动力方面:现有装置是利用重力作用，使其自然脱离，而本装置通过真空发生器制造远超磁流变液流量的空气负压，使被回收头分离的磁流变液在负压作用下，与气流一起进入回收管道，再经过分离装置的两次后，重新回到储液槽中，实现完整回收。
[0035]本发明的最终效果是相比于现有装置，具有允许流量大，最大流速高的特点，为提高磁流变抛光效率提供了完整的回收方案。
[0036]下面结合附图对本发明做以详细说明。
[0037]如图1-4所示，本发明的大流量磁流变液回收装置，其包括:设置在抛光轮3下部的磁流变液刚刚脱离抛光区的附近位置、与抛光轮3保持柔性线接触的回收头4，其去用来接收由抛光轮3底部甩出的磁流变液；以及与所述回收头4相连的真空发生装置，其用来提供回收磁流变液的动力。所述真空发生装置为真空泵或真空发生器。
[0038]所述回收头4还连接有重力分离装置，其包括:与所述回收头4相连的回收管6和与所述回收管6相连的分离件8 ;所述分离件8可使由所述回收头4吸入的磁流变液在重力作用下与空气分离。所述分离件8还连接有底座7，该底座7内设有可由伺服电机14通过传动轴20带动的分离叶片22 ;转动的分离叶片22可使磁流变液与部分残余空气进行二次分离。所述底座7连接有排出管24，该排出管24与磁流变液的循环槽相连。
[0039]本发明的大流量磁流变液回收装置的工作原理为:
[0040]磁流变液从喷头2喷出后，在抛光轮3下方形成磁流变液缎带突起1，随着抛光轮3运动，对工件5进行抛光，到达回收接头4。与此同时高压空气从真空发生器26的进气孔进入，并从真空发生器26的排气孔排出，从而造成真空负压，而真空负压通过密闭循环管道，直达磁流变液回收接头5，在负压的作用下，磁流变液混合空气同时被吸进气液回收管6，并通过气液回收管6进入分离件8，由于磁流变液与空气密度不同，在重力作用下进行一次分离，磁流变液进入底座7，空气在真空负压作用下，经过固定板9、保护箱10和中板11进入排气管23，并经过油水分离器25过滤，从真空发生器26的排气口排出，完成气体循环，另一方面以连接板12和定位板13连接的快速旋转的伺服电机14，通过传动轴20，使得分离叶片22以同样转速在底座7内快速转动，磁流变液与部分残余空气在叶片作用下，进行二次分离:离心分离。如图4所示，由于密度不同，磁流变液处于外侧，内侧空气在负压作用下，从中板11进入空气管道，进过两次分离的磁流变液到达底座7的液体排出孔，从磁流变液排出管24排出重新进入供给循环槽，完成磁流变液的回收。
[0041]所述底座7上方的传动轴20的外部的机械结构分别设有:内挡圈15，外挡圈16，轴承17，外轴套18，内轴套19，以及紧固件21 ;连接方式如图3所示。
[0042]在另外的【具体实施方式】中，也可以用使用真空泵替代真空发生器，其原理相同，这里不再赘述。
[0043]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种大流量磁流变液回收装置，其特征在于，包括: 设置在磁流变液刚刚脱离抛光区的附近位置、与抛光轮(3)保持柔性线接触的回收头(4)，其去用来接收由抛光轮(3)底部甩出的磁流变液； 与所述回收头(4)相连的真空发生装置，其用来提供回收磁流变液的动力。
2.根据权利要求1所述的大流量磁流变液回收装置，其特征在于，所述回收头(4)还连接有重力分离装置，其包括:与所述回收头(4)相连的回收管(6)和与所述回收管(6)相连的分离件⑶； 所述分离件(8)可使由所述回收头(4)吸入的磁流变液在重力作用下与空气分离。
3.根据权利要求2所述的大流量磁流变液回收装置，其特征在于，所述分离件(8)还连接有底座(7)，该底座(7)内设有可由伺服电机(14)通过传动轴(20)带动的分离叶片(22);转动的分离叶片(22)可使磁流变液与部分残余空气进行二次分离。
4.根据权利要求3所述的大流量磁流变液回收装置，其特征在于，所述底座(7)连接有排出管(24)，该排出管(24)与磁流变液的循环槽相连。
5.根据权利要求1所述的大流量磁流变液回收装置，其特征在于，所述真空发生装置为真空泵或真空发生器。
【文档编号】B24B57/00GK104290038SQ201410508382
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】罗霄, 任楷, 郑立功, 张学军 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所