本發明涉及機械制造領域，具體是一種基于磁流變效應的線性拋光加工方法及其裝置。

背景技術：

目前市場上一些由簡單二維曲面及平面構成的工件，其表面處理普遍開始應用數控技術、機器人技術利用砂紙、砂帶等傳統磨具進行單機組合、多工位、多工序表面打磨拋光，但是目前的打磨拋光技術存在一個致命的缺陷就是整個工件表面無法一次加工完成，需要多次拼接完成整個工件加工，始終存在刀痕接口，最后造成外表面整體性難以保證，需要后續專門補修工序消除打磨拋光加工拼接痕跡，不但降低效率、增加成本，加工品質也受到影響。

本發明在磁流變拋光技術的研究基礎上，提出一種基于磁流變效應的線性拋光加工方法及其裝置，基于“點-線-面”的原則，利用自制拋光單元的線加工，將磁流變拋光的高效率、柔性化、可控性、綠色環保等加工特點應用到簡單二維復合面型工件的整體外表面拋光加工過程中，解決了其分次加工的弊端，實現工件精整加工，達到工件美觀性、光澤和光順性要求，同時提高良品率和加工效率，降低加工成本。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種效率高、綠色環保的基于磁流變效應的線性拋光加工方法及其裝置。

一種基于磁流變效應的線性拋光加工方法，包括如下步驟：

步驟1：根據工件的材質特點和面型加工要求，在去離子水中加入濃度為30％-45％的微米級羰基鐵粉，及加入濃度為10％-15％的微米級磨料，及加入濃度為5％-10％的分散劑和濃度為2％-5％的防銹劑，充分攪拌后形成磁流變工作液；

步驟2：利用工作液循環單元將所述工作液均勻噴灑在拋光單元表面上，啟動電機，調節轉軸轉速逐漸升高，拋光工作液在磁場的作用下，于所述拋光單元表面形成較為均勻的柔性拋光膜；

步驟3：利用真空吸盤吸附待加工的所述工件，降低所述工件的位置，使所述工件表面與所述柔性拋光膜接觸，實現其表面的線性加工，并保持所述工件加工區域距離所述拋光單元柱面1-3mm；

步驟4：利用控制柜的數控系統，在驅動裝置的支配下，使所述拋光單元與所述工件之間實現x、y、z方向的相對運動以及真空吸盤的緩慢旋轉，準確控制加工軌跡，實現所述工件外表面線加工到整個外表面的整體加工。

具體的，所述工件可以為具有簡單二維曲面、平面或者其復合面型的工件。

具體的，所述的磁場發生器可以為永久性磁體。

一種基于磁流變效應的線性拋光加工裝置，包括機床主體、工作臺、工作液循環單元、拋光單元和工件夾持單元；所述工作液循環單元包括多通道蠕動泵、工作液容器、馬達攪拌器、工作液回收槽、循環管、扁平噴嘴組；所述拋光單元包括調速電機、聯軸器、轉軸、樹脂片、強磁環、轉軸螺母；所述工件夾持單元包括、工件、真空吸盤、真空泵、真空泵安裝塊。

具體的，所述工作液循環單元主要部分靜置在承物臺上，所述工作液回收槽通過定位塊安放在工作臺上。

具體的，所述工作液循環單元中，所述多通道蠕動泵的一條循環通道用于將刮入所述工作液回收槽中的工作液通入所述工作液容器中，重新攪拌，另一條循環通道則將攪拌后的工作液通入噴嘴，均勻噴灑在所述拋光單元上形成柔性拋光膜進行拋光，然后被刮刀刮下，再進行循環。

具體的，所述拋光單元中，所述調速電機固定在工作臺上，所述轉軸通過所述聯軸器的平鍵與電機相連，所述轉軸上裝有軸承對用于支撐轉軸并保證其高速平穩轉動，在所述轉軸上間隔套有所述樹脂片和所述強磁環，在所述轉軸的無軸肩一側有一定長度的螺紋，利用軸肩和所述轉軸螺母可將套件夾緊，形成所述拋光單元。

具體的，軸承對和刮刀通過柱銷固定在工作液回收槽上，所述扁平噴嘴組固定安裝在工作液回收槽一邊，與所述轉軸平行；所述工件夾持單元中，真空泵安裝在真空泵安裝塊上，并與真空吸盤相通，用于吸附夾持工件。

具體的，所述裝置在驅動裝置的支配下具有x、y、z三向進給運動及繞c軸的旋轉運動，其中工作臺具有x、y方向的進給運動，真空泵安裝塊具有z向進給運動，真空吸盤安裝在c軸上可旋轉，由控制柜進行編程控制。

具體的，所述轉軸選用非磁性材料不銹鋼，所述強磁環選用釹鐵硼n35材質的磁環，所述強磁環采用軸向充磁的方式，相鄰的強磁環采用同向磁極相鄰安裝的方式。

本發明的工作過程是：拋光單元在電機的帶動下，緩慢增速旋轉，磁流變工作液均勻噴灑在拋光輪柱面上，在強磁環的磁力作用下，工作液變成柔性拋光膜層，對工件外表面進行“線性拋光加工”，在數控系統的控制下，加工軌跡從工件的一側加工至另一側，工件在吸盤的吸附下繞c軸緩慢旋轉，進行均勻加工，加工軌跡再從工件的一側加工至另一側，如此反復至達到加工要求。

與現有技術相比，本發明還具有一下優點：

(1)工作液可循環利用，解約加工成本；

(2)濕式環境下拋光工件，消除粉塵污染，綠色環保；

(3)柔性接觸加工，減少工件劃傷，提高良品率。

附圖說明

圖1是本發明提供的一種基于磁流變效應的線性拋光加工裝置總體示意圖；

圖2是本發明提供的拋光單元俯視圖；

圖3是本發明提供的拋光工具示意圖；

圖4是本發明提供的手機殼加工軌跡示意圖。

上述附圖中的標號說明：

1-機床主體、2-工作臺、3-電機、4-聯軸器、5-工作液回收槽、6-定位塊、7-轉軸、8-轉軸螺母、9-軸承對、10-刮刀、11-樹脂片、12-強磁環、13-工件、14-真空吸盤、15-真空泵安裝塊、16-真空泵、17-循環管、18-工作液容器、19-馬達攪拌器、20-蓋板、21-控制柜、22-多通道蠕動泵、23-承物臺、24-扁平噴嘴組、25-平鍵、26-柱銷、27-柔性拋光膜。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉例實施例對本發明作進一步說明。

其中本發明的線性拋光加工裝置以及線性拋光加工方法涉及的待加工工件可以為具有簡單二維曲面、平面或者其復合面型的工件，如手機殼、平板外殼等，以下實施例具體以常見的手機殼工件為例，但不以此為限。

實施例1：

如圖1所示，本發明公開了一種基于磁流變效應的線性拋光加工裝置，該裝置主要包括有機床主體1、工作臺2、調速電機3、聯軸器4、工作液回收槽5、定位塊6、轉軸7、轉軸螺母8、軸承對9、刮刀10、樹脂片11、強磁環12、手機殼工件13、真空吸盤14、真空泵安裝塊15、真空泵16、循環管17、工作液容器18、馬達攪拌器19、蓋板20、控制柜21、多通道蠕動泵22、承物臺23、扁平噴嘴組24。

工作液循環單元包括多通道蠕動泵22、工作液容器18、馬達攪拌器19、工作液回收槽5、循環管17、扁平噴嘴組24；拋光單元包括調速電機3、聯軸器4、轉軸7、樹脂片11、強磁環12、轉軸螺母8；工件夾持單元包括工件13、真空吸盤14、真空泵16、真空泵安裝塊15。

所述工作液循環單元主要部分靜置在承物臺上，所述工作液回收槽通過定位塊安放在工作臺上。

具體的，所述工作液循環單元中，所述多通道蠕動泵22的一條循環通道用于將刮入所述工作液回收槽中的工作液通入所述工作液容器18中，重新攪拌，另一條循環通道則將攪拌后的工作液通入噴嘴，均勻噴灑在所述拋光單元上形成柔性拋光膜進行拋光，然后被刮刀刮下，再進行循環。

具體的，所述拋光單元中，所述調速電機3固定在工作臺上，所述轉軸7通過所述聯軸器4的平鍵25與調速電機3相連，所述轉軸7上裝有軸承對9用于支撐轉軸7并保證其高速平穩轉動，在所述轉軸7上間隔套有所述樹脂片11和所述強磁環12，在所述轉軸的無軸肩一側有一定長度的螺紋，利用軸肩和所述轉軸螺母8可將套件夾緊，形成所述拋光單元。在本實施例中，一種基于磁流變效應的線性拋光加工裝置的拋光單元的俯視圖如圖2所示。

具體的，軸承對9和刮刀通過柱銷固定在工作液回收槽上，所述扁平噴嘴組24固定安裝在工作液回收槽一邊，與所述轉軸7平行；所述工件夾持單元中，真空泵16安裝在真空泵安裝塊15上，并與真空吸盤14相通，用于吸附夾持工件。

具體的，所述裝置在驅動裝置的支配下具有x、y、z三向進給運動及繞c軸的旋轉運動，其中工作臺具有x、y方向的進給運動，真空泵安裝塊具有z向進給運動，真空吸盤安裝在c軸上可旋轉，由控制柜進行編程控制。

具體的，所述轉軸7選用非磁性材料不銹鋼，所述強磁環12選用釹鐵硼n35材質的磁環，所述強磁環12采用軸向充磁的方式，相鄰的強磁環12采用同向磁極相鄰安裝的方式。

本發明還公開了一種基于磁流變效應的線性拋光加工方法，具體步驟如下：

步驟1：根據手機殼工件13的材質特點和面型加工要求，在去離子水中加入濃度為30％-45％的微米級羰基鐵粉，及加入濃度為10％-15％的微米級磨料，及加入濃度為5％-10％的分散劑和濃度為2％-5％的防銹劑，充分攪拌后形成磁流變工作液；

步驟2：利用工作液循環單元將工作液均勻噴灑在拋光單元表面上，啟動電機3，調節轉軸7轉速慢慢升高，拋光工作液在磁場的作用下，于拋光輪表面形成較為均勻的柔性拋光膜27；

步驟3：利用真空吸盤14吸附待加工的工件13，降低手機殼工件13的位置，使手機殼工件13的表面與柔性拋光膜27接觸，實現手機殼表面的線性加工，并保持手機殼加工區域距離強磁環12柱面1-3mm；

步驟4：利用控制柜21的數控系統，在驅動裝置的支配下，使拋光單元與手機殼工件13之間實現x、y、z方向的相對運動以及真空吸盤14的緩慢旋轉，準確控制手機殼加工軌跡，實現手機殼外表面線加工到整個手機殼外表面的整體加工。

強磁環12作為產生所述磁場的發生器的選用要考慮工作環境安全性，可以為永久性磁體，避免電磁鐵帶來的隱患。

請參考圖3和圖4，圖3為本發明裝置拋光工具示意圖，圖4為本發明裝置的手機殼加工軌跡示意圖。

本發明實施例中，由樹脂片11和強磁環12形成的拋光單元在電機3的帶動下，緩慢增速旋轉，磁流變工作液均勻噴灑在拋光輪柱面上，在強磁環12的磁力作用下，工作液變成柔性拋光膜層27，對手機殼工件13外表面進行“線性拋光加工”，在數控系統的控制下，加工軌跡從手機殼的較長一側弧邊加工至另一側弧邊，手機殼在吸盤14的吸附下繞c軸緩慢旋轉，加工軌跡再從手機殼的較短一側弧邊加工至另一側弧邊，如此反復至達到加工要求。

上述實施例中，加工對象手機殼13的尺寸可以改變，但需要根據加工對象的尺寸特點，更換樹脂片11和強磁環12的數量與厚度，也需要改變相應的數控加工軌跡，以滿足加工要求。本發明基于由線加工構成面加工的原則，將磁流變拋光技術應用到金屬手機殼13的拋光中，利用柔性拋光膜27在濕式環境下的柔性加工，綠色環保，解決了手機殼分次加工的弊端，實現手機外殼一次過精整加工，達到手機外殼美觀性、光澤和光順性要求，同時提高良品率和加工效率，降低加工成本。

上述實施例為本發明的一種實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。