专利名称：可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及到磁流变抛光的技术领域，特指一种可长时稳定抛光液性能的磁流 变抛光液循环装置。
背景技术：
确定性磁流变抛光技术是将电磁学、流体动力学、分析化学等相结合而提出的一种 先进光学制造方法，是非球面光学零件加工的有效手段之一，它能在获取高精度光学表 面的同时，保证良好的表面加工质量、微小的工件亚表面损伤以及高的加工效率，从而 很好的满足现代光学对光学零件的加工要求。确定性磁流变抛光技术利用磁流变抛光液 在磁场中的流变性对工件进行抛光，磁流变抛光液由抛光论循环带入抛光区域，在区域 中高强度的梯度磁场的作用下，成为具有粘塑性的Bingham介质，变硬，粘度变大，形 成具有一定形状的"柔性抛光模"(磁流变液在磁场中形成凸起缎带)，当"柔性抛光模" 流经工件与抛光盘形成的小间隙时，工件表面会产生很大的剪切力，对工件表面材料实 现去除。
要实现确定性磁流变抛光，关键在于能够长时间的保持循环中的磁流变抛光液性能 的稳定性，进而保证磁流变抛光的去除函数模型的一致性，只有这样，才能实现对光学 零件表面的准确去除。磁流变抛光液作为确定性磁流变抛光光学零件的重要载体，它通 过承载抛光颗粒实现光学零件表面的机械、化学综合去除作用，其性能的稳定性直接影 响着光学零件的加工质量，而其循环的时效性又决定着光学零件的加工时间。现代科学 技术的发展对光学加工的加工口径、加工精度以及加工质量都提出了更高的要求，这些 要求的提出使得光学加工呈现出加工周期长、收敛次数多、间断性反复等特点。确定性 磁流变抛光作为一种先进的光学制造方法，要能达到现代光学加工的要求，就必须对循 环中的磁流变抛光液特性进行有效的控制。不考虑磁流变液本身性能的好坏，在对光学 零件进行磁流变抛光的过程中，磁流变抛光液对光学零件的去除特性表现为磁流变抛 光液的流量、磁流变抛光液的磁性颗粒含量。通过对磁流变抛光液的流量稳定性加以控 制，可以保证磁流变抛光液具有形状稳定的去除函数；通过对磁流变抛光液中磁性颗粒 含量的稳定性加以控制，可以保证磁流变抛光具有稳定的去除能力，从而实现光学材料 的确定性高精度去除。国外最早开始将磁流变液应用于确定性磁流变抛光的是美国罗彻斯特大学光学制造 中心(Center for Optics Manufacturing,简称COM)。 COM从1993年开始建立磁流变抛 光实验系统，迄今已经开发了多代用于确定性磁流变抛光的商用机床。2001年C0M在其 申请的磁流变液传输系统的专利(USP862245)中利用测定压力损失和流量来计算和控 制磁流变液的粘度，从而实现磁流变液性能的稳定性控制，但是其对磁流变抛光液性能 的稳定控制仅局限于加工状态，因此难以进行长时间间断性的反复加工，且其对磁流变 抛光液体粘度的测定需要同时检测液体的压力和流量，压力和流量的误差都会引入到粘 度中去，因此精度有限。而国内由于对磁流变抛光技术的研究还大多在起步阶段，因此 不少研究所在利用磁流变抛光的过程中对磁流变抛光液的性能控制还比较简单，甚至不 实施有效的控制。清华大学在其专利(专利号ZL03153996.3)中提供了一种可以公自 转形式的电磁抛光头用以磁流变抛光，其加工过程中磁流变抛光液不参与循环，因此无 需对磁流变抛光液的性能进行控制。这种不对磁流变液性能进行控制而进行加工的方式， 不能带走加工热和加工磨屑，随着加工过程中磁流变抛光液水分的蒸发和变质，使得磁 流变抛光液的性能发生改变，从而导致其不能够实现确定性精确的磁流变抛光。哈尔滨 工业大学在对磁流变抛光技术的研究过程中建立了用于控制磁流变抛光液在加工中性能 稳定的磁流变抛光液的循环装置，通过保持磁流变抛光液性能的稳定实现了抛光液循环 利用，但是由于其同样采用测定压力损失和流量来监测液体粘度，并且其装置使用脉动 较大的隔膜泵作为循环系统动力源，使得磁流变抛光液的喷出不稳定连续；回收装置利 用铜片接触抛光轮阻挡磁流变抛光液流动进行回收，容易摩擦、划伤抛光轮表面，影响 抛光轮的表面质量和圆度；控制系统只对磁流变抛光液的粘度进行了闭环控制，对加工 过程中影响加工工艺稳定的磁流变抛光液的流量，循环中磁流变抛光液的温度都没有进 行控制，难以用于高精度光学零件的修形抛光。现有的磁流变抛光液性能稳定方法通常是测定磁流变抛光液的沿程压力损失和液体 流量的方式来计算磁流变抛光液的粘度，通过控制磁流变抛光液的粘度来稳定磁流变抛 光液的性能，这种方式不仅装置复杂，而且由于粘度的检测会同时受到压力测量精度和 流量测量精度的影响，误差较大。况且磁流变抛光液的粘度特性是从流体的性能来表征 磁流变抛光液的性能，其不与磁流变抛光中磁流变抛光液在抛光区域对光学材料的剪切 应力直接相关，因此并不能完全反映磁流变抛光中抛光液的材料去除特性。 发明内容本发明要解决的问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、控制精度高、稳定性好、能够长时间为磁流变抛光加工提供低廉、 可靠、稳定磁流变抛光液的可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置。为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为 一种可长时稳定抛光液性能的磁 流变抛光液循环装置，其特征在于它包括通过管路相连的液体混合罐、动力泵、电磁 流量计、喷嘴、回收装置、回收泵、冷却机、水箱以及计算机，所述动力泵与液体混合 罐相连，液体混合罐通过计量泵与水箱相连，冷却机通过冷却管路与液体混合罐相连； 通过抛光循环管路依次相连的液体混合罐、电磁流量计、喷嘴、回收装置以及回收泵组 成抛光液循环回路，通过非抛光循环管路依次相连的液体混合罐、电磁流量计组成非抛 光循环回路，抛光液循环回路与非抛光循环回路并联且在两者并联处设有切换控制阀， 液体混合罐与切换控制阀之间的一段管路外侧绕设有螺旋线圈；电磁流量计和螺旋线圈 与计算机的输入端相连，计算机的控制输出端分别与切换控制阀、冷却机、动力泵以及计量泵相连。所述液体混合罐包括液体混合罐罐体和冷却水箱，液体混合罐罐体中设有内隔板， 内隔板与液体混合罐罐体外壁之间形成冷却水箱，液体混合罐罐体上开设有与回收装置 相连的回流口，冷却水箱上开设有与冷却管路相连的冷却水入口和冷却水出口。所述动力泵的驱动电机安装于液体混合罐罐体上，与驱动电机相连的动力泵轴位于 液体混合罐罐体内，所述动力泵轴上装设有一个或一个以上的搅拌叶片。所述回收装置包括回收装置座、永磁条和回收装置吸收管，回收装置座的内部呈中 空状形成回收装置储液间，回收装置储液间中安装有回收装置吸收管，回收装置吸收管 与回收泵相连，所述永磁条呈环行状布置于回收装置座的外圈处。所述喷嘴包括喷嘴内管和磁性防护外壳，喷嘴内管安装于磁性防护外壳内并与抛光 循环管路相连通。所述计算机通过变频器与动力泵相连。与现有技术相比，本发明的优点就在于1、本发明可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，通过对循环中的磁流变 抛光液进行流量、磁性颗粒含量和温度的综合控制，提高了磁流变抛光液性能的长时稳 定性，为高精度光学加工提供了有利的支持。通过在液体混合罐中加入能够控制温度的 冷却装置，保持了循环中的磁流变抛光液的温度稳定性，从而使得磁流变抛光液的性能 排除了温度波动引入的影响；通过对循环装置中的流量进行闭环控制，能够保持磁流变 抛光液的流量流速稳定，从而保证磁流变抛光过程中的工艺稳定；通过加入绕有螺旋线圈的管路，实时测量磁流变抛光液的电感值，根据磁性颗粒含量同电感之间的关系得到 磁流变抛光液的磁性颗粒含量值，在循环过程中加入控制，能够保持磁流变抛光液的成 分稳定，从而保证磁流变抛光液在高强度梯度磁场下的去除效率恒定。利用综合控制温 度、流量和磁性颗粒含量的方法，最终保证了在磁流变抛光过程中磁流变抛光液的各项 特征恒定，去除函数模型的一致，为确定性高精度可控的磁流变抛光提供了可靠的保障;2、 本发明可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，提供了磁流变抛光液性 能长时稳定的两种模式磁流变抛光液抛光循环模式和磁流变抛光液非抛光循环模式。 通过计算机控制切换电磁阀开闭可以实现两种循环模式的自由切换，在进行光学加工时，使用磁流变抛光液抛光循环模式；在非加工无人值守时，可以采用磁流变抛光液非抛光 循环模式，这样可以满足光学加工特别是大口径、高精度光学加工时加工周期长、收敛 次数多、间断性反复的特点，保持磁流变抛光液性能的长时稳定性；3、 本发明可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，其回收装置利用环带缺 口的永磁条产生磁场来阻挡磁流变抛光液的继续流动，形成一个类似毛刷的"柔性搜刮 片"，使磁流变抛光液能够顺利回收，避免了传统回收器使用铜片等阻挡磁流变抛光液造 成摩擦、划伤抛光盘等缺点，能更好地保持抛光轮的圆度和精度；回收装置设计成杯形， 使得磁流变抛光液损失减小、回收更干净，使磁流变抛光液成分稳定不变；回收装置的 安装不是采用寻常的安装模式置于抛光轮的一侧，而是将其置于抛光轮的上方，不仅节 省了倒置式抛光轮的安装空间，而且有利于大口径高陡度光学零件的磁流变抛光加工；4、 本发明可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，其喷嘴去除了压力传感 器，因此不仅结构上更加紧凑、造型上更加简单，而且减少了磁流变抛光液流过喷嘴带 来的压力损失，使喷出的磁流变抛光液液流更为集中、致密；5、 本发明可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，利用变频器对离心泵进 行调速控制，简单方便，易于实现流量的闭环控制。通过实时检测磁流变抛光液的流量， 然后根据同设定流量的差值控制离心泵的转速，降低了磁流变抛光过程中由于蠕动泵的 脉动、磁流变"缎带"切入工件、抛光轮的不圆度以及回收不良引入的流量波动，提高 了抛光工艺参数和去除函数模型的稳定性。
， 图1是本发明长时稳定磁流变抛光液性能装置总体结构图； 图2是本发明喷嘴结构示意图； 图3是本发明倒置式回收装置结构示意图；图4是本发明液体混合罐结构示意图；图5是本发明长时稳定磁流变抛光液性能控制流程图；图6是本发明磁流变抛光液流量、磁性颗粒含量控制曲线。图例说明1、抛光轮2、计算机3、液体混合罐4、动力泵5、计量泵6、水箱7、工件8、回收泵9、电磁流量计10、螺旋线圈11、回收装置12、切换控制阀13、冷却机14、变频器15、喷嘴16、冷却管路17、抛光循环管路 18、非抛光循环管路19、电缆20、喷嘴内管21、磁性防护外壳22、管路连接螺纹23、永磁条24、回收装置储液间25、回收装置吸收管26、回收装置座27、连接管螺纹28、驱动电机29、动力泵泵轴30、回流口31、回流管接头32、液体混合罐罐体33、搅拌叶片34、冷却水入口35、动力泵入口36、冷却水箱37、动力泵泵水通道38、冷却水出口39、动力泵出口具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1所示，本发明的一种可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，它包括通过管路相连的液体混合罐3、动力泵4、电磁流量计9、喷嘴15、回收装置ll、回 收泵8、冷却机13、水箱6以及计算机2，动力泵4与液体混合罐3相连，液体混合罐3 通过计量泵5与水箱6相连，冷却机13通过冷却管路16与液体混合罐3相连；通过抛光循环管路17依次相连的液体混合罐3、电磁流量计9、喷嘴15、回收装置ll以及回 收泵8组成抛光液循环回路，通过非抛光循环管路18依次相连的液体混合罐3、电磁流 量计9组成非抛光循环回路，抛光液循环回路与非抛光循环回路并联且在两者并联处设 有切换控制阀12，液体混合罐3与切换控制阀12之间的一段管路外侧绕设有螺旋线圈 10;电磁流量计9和螺旋线圈10与计算机2的输入端相连，计算机2的控制输出端分别 与切换控制阀12、冷却机13、动力泵4以及计量泵5相连。在较佳实施例中，计算机2 通过变频器14与动力泵4相连，切换控制阀12采用电磁阀，回收泵8采用蠕动泵。默 认状态下，电磁阀处于使磁流变抛光液循环管路17处于连通的状态，即循环装置处于磁 流变抛光液抛光循环模式。电磁阀由计算机2控制，当循环装置将由磁流变抛光液抛光 循环模式切换到磁流变抛光液非抛光循环模式时，计算机2给予电磁阀一个通断信号， 控制电磁阀将磁流变抛光液循环管路17封闭，同时将磁流变抛光液循环管路18接通； 反之，当循环装置要从磁流变抛光液非抛光循环状态切换到磁流变抛光液抛光循环状态 时，计算机2同样传送给电磁阀一个通断信号，控制电磁阀将磁流变抛光液循环管路18 封闭，而将磁流变抛光液循环管路17接通，这样就可以保证磁流变抛光液处于抛光循环 状态，从而进行磁流变抛光加工，这两种工作模式可以为长时间间断性的磁流变抛光加 工提供性能一致稳定的磁流变抛光液。在磁流变抛光液抛光循环模式下，离心泵将液体 混合罐3中的磁流变抛光液泵出，磁流变抛光液通过抛光循环管路17流经绕有螺旋线圈 10的管路、电磁流量计9、电磁阀后流到喷嘴15处，喷嘴15将磁流变抛光液喷到抛光 轮1上，抛光轮1旋转将磁流变抛光液带入加工区域对工件5进行去除，然后又随抛光 轮的转动达到抛光轮的顶部，从而进入倒置式回收装置ll,倒置式回收装置连接着蠕动 泵，蠕动泵将磁流变抛光液通过抛光循环管路17和电磁阀重新泵送到液体混合罐中，从 而实现磁流变抛光加工中磁流变抛光液的循环使用；在磁流变抛光液非抛光模式下，离 心泵4将磁流变抛光液从液体混合罐3中泵出，经由绕有螺旋线圈IO的管路、电磁流量 计9、电磁阀和非抛光循环管路18泵回到液体混合罐3中，实现了非抛光状态下磁流变 抛光液的稳定循环。参见图2所示，在本实施例中，喷嘴15包括喷嘴内管20和磁性防护外壳21，喷嘴 内管20安装于磁性防护外壳21内并与抛光循环管路17相连通。喷嘴15将离心泵4泵 送过来的磁流变抛光液以一定的形状喷送到抛光轮1上，为磁流变抛光提供连续稳定的 磁流变抛光液。为了防止喷嘴内管20被磁化，进而影响磁流变抛光液在其中的流动性， 喷嘴内管20由非磁性材料制造，例如不锈钢。喷嘴内管20安装在磁性防护外壳21内，磁性防护外壳21由软磁材料制作，这样可以屏蔽来自抛光轮内电磁铁产生的磁场引入的 磁性干扰，使磁流变抛光液在喷嘴内管20中自由的流动。喷嘴15的入口处有管路连接 螺纹22，用于喷嘴15同磁流变液的抛光循环管路17连接。由于本发明通过测量绕有螺 旋线圈的管路10的电感值获得磁流变抛光液中的磁性颗粒含量，从而实现磁流变抛光液 性能的稳定控制。不再需要对粘度进行测量，因此使喷嘴15的结构更加紧凑，长度也可 以相应縮短，不仅节省了成本，而且减少了喷嘴15处磁流变抛光液的压力损失，使喷出 的磁流变抛光液流更加集中紧密，有利于"抛光缎带"的稳定形成。参见图3所示，回收装置11包括回收装置座26、永磁条23和回收装置吸收管25， 回收装置座26的内部呈中空状形成回收装置储液间24，回收装置储液间24中安装有回 收装置吸收管25，回收装置吸收管25与回收泵8相连，永磁条23呈环行状布置于回收 装置座26的外圈处。本实施例中，回收装置ll采用倒置式回收装置ll，倒置式回收装 置11整体上是一个内部中空的杯形容器，回收装置座26的外圈粘贴着一圈环形的永磁 条23。当磁流变抛光液被旋转的抛光轮从喷嘴15带至倒置式回收装置11处时，磁流变 抛光液在永磁条23的作用下迅速变硬，从而形成一圈柔性的环带包围在回收装置座26 的周围，仅在回收装置座26的内凹口处流下空间，因此磁流变抛光液在柔性的环形带的 挤压下进入到回收装置储液间24中，回收装置储液间24中安装有回收装置吸收管25， 其通过连接管螺纹同负责回收的蠕动泵8相连，这样，磁流变抛光液就通过回收装置吸 收管25被蠕动泵8吸回到液体混合罐3中，保持了磁流变抛光液的连续更新。参见图4所示，液体混合罐3包括液体混合罐罐体32和冷却水箱36，液体混合罐罐 体32中设有内隔板，内隔板与液体混合罐罐体32外壁之间形成冷却水箱36，液体混合 罐罐体32上开设有与回收装置11相连的回流口 30，冷却水箱36上开设有与冷却管路 16相连的冷却水入口 34和冷却水出口 38。动力泵4的驱动电机28安装于液体混合罐罐 体32上，与驱动电机28相连的动力泵泵轴29位于液体混合罐罐体32内，动力泵泵轴 29上装设有一个或一个以上的搅拌叶片33。在本实施例中，动力泵4采用离心泵，其通 过安装孔固定在液体混合罐罐体32中，冷却水箱36是液体混合罐3外壁和内壁之间的 空心部分，冷却水入口34处于液体混合罐罐体32的下部分，其同冷却机13的出水口通 过管路相连，恒温的循环冷却水从冷却水入口 34进入液体混合罐罐体32内部对磁流变抛 光液进行冷却，然后由冷却水出口38流回冷却机13。液体混合罐罐体32外形呈圆柱形， 由非磁性材料如硬铝制成。磁流变抛光液回流口 30通过回流管接头31连接电磁阀12， 回收的磁流变抛光液由磁流变抛光液回流口 30进入到液体混合罐3内部，在液体混合罐3内部，驱动电机28带动安装在动力泵泵轴29上面的磁流变抛光液搅拌叶片33旋转， 对液体混合罐3内部的磁流变抛光液进行充分的搅拌，这样可以防止磁流变抛光液在罐 内的沉降。被充分搅拌后的磁流变抛光液经过动力泵入口 35被泵入到动力泵泵水通道37 中，然后达到离心泵的出口 39处，最后进入到连接绕有螺旋线圈的管路10中，实现了 磁流变抛光液的连续供给。本发明中，对磁流变抛光液性能的控制分别由温度控制机构、流量控制机构和磁性 颗粒含量控制机构这三个部分组成，这三部份机构通过它们之间的综合作用实现对磁流 变抛光液性能的长时稳定控制。温度控制机构包括冷却机13和冷却管路16，冷却机11具有温度控制功能，其通过 冷却管路16同磁场发生装置的电磁铁线圈以及液体混合罐3相连，冷却机11将恒温的 水泵送到电磁铁线圈和液体混合罐3中，对循环中的磁流变抛光液进行冷却，并始终保 持磁流变抛光液的温度稳定在某一个恒定值。流量控制机构包括电磁流量计9、变频器14和离心泵。计算机2通过电缆19同电磁 流量计9相连，当磁流变抛光液通过电磁流量计9时，电磁流量计9能够实时的检测出 磁流变抛光液的流量，并通过电缆19将流量值传送给计算机2，计算机2将获得的实际 流量值同设定的流量值相比较，然后计算机2根据它们之间的差值，利用一定的算法得 出控制信号并向变频器14发出控制信号，由于变频器14的输出端与离心泵4相连，这 样变频器14就能控制离心泵4的转速增加或降低，使得磁流变抛光液的流量能够始终保 持在设定的某一个流量值附近，满足磁流变抛光对流量稳定性的工艺要求。磁性颗粒含量控制装置包括绕有螺旋线圈10的管路、计量泵5和水箱6。计算机2 通过电缆19分别同螺旋线圈10和计量泵5相连，计量泵5的入口通过抛光循环管路17 与水箱6连接，其出口则通过抛光循环管路17连接至液体混合罐3。计算机2通过电缆 19实时监控磁流变抛光液的磁性颗粒含量，当磁流变抛光液中的磁性颗粒含量变大时， 计算机2向计量泵5发出启动信号，使计量泵2开始工作，从而向液体混合罐3中加水， 当加水使得磁流变抛光液的磁性颗粒含量小至设定值时，计算机2又向计量泵5发出停 止信号，使计量泵5停止加水，通过这样的一个实时闭环控制从而保持磁流变抛光液磁 性颗粒含量的稳定。本发明的装置具有两种工作模式磁流变抛光液抛光循环模式和磁流变抛光液非抛 光循环模式。通过在两种工作方式下控制磁流变抛光液的性能，实现磁流变抛光液性能 的长时稳定，为进一步理解，下面结合示意图详细介绍一下长时稳定磁流变抛光液性能在两种工作模式下的工作原理。 磁流变抛光液抛光循环模式在磁流变抛光液抛光循环模式下，磁流变抛光液被加入到液体混合罐3之中，当整 个装置开始运转后，磁流变抛光液由动力泵4从液体混合罐3中泵入到抛光循环管路17 中，然后磁流变抛光液一路流经绕有螺旋线圈10的管路和电磁流量计9，在通过切换控 制阀12到达喷嘴15处，磁流变抛光液从喷嘴喷出到旋转的倒置抛光轮1表面上，随着 抛光轮1到达抛光区域对工件进行材料去除，去除完成后磁流变抛光液随着抛光轮1的 转动被带到抛光轮1的顶部，由连接回收泵8的倒置式回收装置11对其进行连续回收， 回收后的磁流变抛光液再经过抛光循环管路17及切换控制阀12回到液体混合罐3中， 从而完成了磁流变抛光液在抛光循环模式下的一次循环。 一旦建立起磁流变抛光液的正 常循环流动后，就需要对磁流变抛光液的性能进行实时控制，以使其性能保持稳定，从 而进行磁流变抛光。在对磁流变抛光液的性能进行控制的过程中，设定磁流变抛光液的 温度、流量和磁性颗粒含量的初始值是必需的。在设定了它们的初始值之后，温度控制 机构和流量控制机构就开始工作了。图5显示了磁流变抛光液长时性能稳定控制的流程 图，冷却机13根据磁流变抛光液的实际温度和设定温度的比较值决定其是否工作，如果 磁流变抛光液的实际温度高于或者低于设定温度，冷却机13就开始通过向液体混合罐3 中输送具有设定温度值的循环水以使其温度保持在设定温度值附近；与此同时，计算机2 通过电磁流量计9实时测量磁流变抛光液的流量并同设定的流量值湘比较，如果磁流变 抛光液流量偏小时，则计算机2向变频器14发出控制信号，变频器14再控制动力泵4 加速，使实际的流量增加以达到设定的流量值；而如果磁流变抛光液流量偏大时，计算 机2则向变频器发出控制动力泵4转速降低的信号，使动力泵4泵出磁流变抛光液的实 际流量降低以同设定的流量值保持一致。当磁流变抛光液的温度和流量都相对稳定时波 动〈5%，磁性颗粒含量控制系统开始发挥作用，为了保持磁流变抛光液的稳定，计算机2 通过电缆19实时的获取螺旋线圈10所测得的电感值，计算机2将获得的电感值计算得 到磁流变抛光液中的磁性颗粒含量值，并将与设定值相比较，如果磁流变抛光液的磁性 颗粒含量值大于设定值，那么计算机2通过电缆19向连接有水箱6的计量泵5发出控制 信号，使计量泵5开启向液体混合罐3中加水，同时计算机2不停的检测当前磁流变抛 光液的磁性颗粒含量， 一旦磁性颗粒含量小于设定值，计算机2就向计量泵5发出停机 信号，停止计量泵5向液体混合罐3中加水；而如果磁流变抛光液的磁性颗粒含量小于 设定值，则计算机2将一直监测磁流变液中的磁性颗粒含量直到其高于设定值为止，磁性颗粒含量值一般不能随意设定，其同磁流变抛光液本身的性质铁粉浓度、粒径、流变性等有关，通常将其设定在其初始的测量值附近，图6显示了使用该装置和方法得到的 磁流变抛光液的流量和磁性颗粒含量控制曲线。螺旋线圈10能够对循环中的磁流变抛光液的磁性颗粒含量进行测量，根据实验测定， 这种测量方法不受循环中的磁流变抛光液流速、流量和压力的影响，具有较高的精度， 并且硬件实现简单。工艺实验表明，磁流变抛光液中的磁性颗粒含量与绕有螺旋线圈的管路电感存在如下关系其中，y—磁流变抛光液中的磁性颗粒含量z—液体电感值仏6、 c一系统常数，同磁流变抛光液的性质有关， 一般情况下6 = 1。磁流变抛光液非抛光循环模式磁流变抛光液非抛光循环模式主要包括液体混合罐3、动力泵4、切换控制阀12、螺 旋线圈10、电磁流量计9以及非抛光循环管路18。非抛光循环模式主要是为了满足加工 周期长、收敛次数多、间断反复的特点，使非抛光状态下的磁流变液保持同抛光状态下 的磁流变液相同的稳定性能，从而减少非抛光和抛光之间的辅助时间，提高效率，同时 它不需要专人值守，设计更为人性化。在磁流变抛光液非抛光循环模式下，磁流变抛光 液通过动力泵4从液体混合罐3中泵出，经过绕有螺旋线圈10的管路、电磁流量计9、 切换控制阀12和非抛光循环管路18直接回到液体混合罐3中。它的控制方法同抛光循 环模式相同，同样是先稳定磁流变抛光液的温度和流量，然后通过实时监测液体的磁性 颗粒含量来保持磁流变抛光液的性能稳定。 一般来说，非抛光循环模式相当于休眠模式， 它为磁流变抛光提供抛光液，只是单纯保持液体的性能不发生变化，经常是由抛光循环 模式转入非抛光循环模式，因此设定的温度、流量以及磁性颗粒含量都不需要改变，只 需通过计算机2控制切换控制阀12封闭抛光循环管路17同时开启非抛光循环管路18即 可。如果要从非抛光循环状态回到抛光循环状态，同样不需要改变温度、流量和磁性颗 粒含量的设定值，只需控制切换控制阀12关闭非抛光循环管路18同时开启抛光循环管 路17,这样就可以利用性能稳定的磁流变抛光液进行光学加工，简单方便并且稳定可靠。
权利要求
1、一种可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，其特征在于它包括通过管路相连的液体混合罐(3)、动力泵(4)、电磁流量计(9)、喷嘴(15)、回收装置(11)、回收泵(8)、冷却机(13)、水箱(6)以及计算机(2)，所述动力泵(4)与液体混合罐(3)相连，液体混合罐(3)通过计量泵(5)与水箱(6)相连，冷却机(13)通过冷却管路(16)与液体混合罐(3)相连；通过抛光循环管路(17)依次相连的液体混合罐(3)、电磁流量计(9)、喷嘴(15)、回收装置(11)以及回收泵(8)组成抛光液循环回路，通过非抛光循环管路(18)依次相连的液体混合罐(3)、电磁流量计(9)组成非抛光循环回路，抛光液循环回路与非抛光循环回路并联且在两者并联处设有切换控制阀(12)，液体混合罐(3)与切换控制阀(12)之间的一段管路外侧绕设有螺旋线圈(10)；电磁流量计(9)和螺旋线圈(10)与计算机(2)的输入端相连，计算机(2)的控制输出端分别与切换控制阀(12)、冷却机(13)、动力泵(4)以及计量泵(5)相连。
2、 根据权利要求1所述的可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，其特征 在于所述液体混合罐(3)包括液体混合罐罐体(32)和冷却水箱(36),液体混合罐 罐体(32)中设有内隔板，内隔板与液体混合罐罐体(32)外壁之间形成冷却水箱(36)， 液体混合罐罐体(32)上开设有与回收装置(11)相连的回流口 (30)，冷却水箱(36) 上开设有与冷却管路(16)相连的冷却水入口 (34)和冷却水出口 (38)。
3、 根据权利要求2所述的可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，其特征 在于所述动力泵(4)的驱动电机(28)安装于液体混合罐罐体(32)上，与驱动电机(28)相连的动力泵泵轴(29)位于液体混合罐罐体(32)内，所述动力泵泵轴(29) 上装设有一个或一个以上的搅拌叶片(33)。
4、 根据权利要求1或2或3所述的可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置， 其特征在于所述回收装置(11)包括回收装置座(26)、永磁条(23)和回收装置吸收 管(25)，回收装置座(26)的内部呈中空状形成回收装置储液间(24)，回收装置储液 间(24)中安装有回收装置吸收管(25)，回收装置吸收管(25)与回收泵(8)相连， 所述永磁条(23)呈环行状布置于回收装置座(26)的外圈处。
5、 根据权利要求1或2或3所述的可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置， 其特征在于所述喷嘴(15)包括喷嘴内管(20)和磁性防护外壳(21)，喷嘴内管(20) 安装于磁性防护外壳(21)内并与抛光循环管路(17)相连通。
6、 根据权利要求4所述的可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，其特征 在于所述喷嘴(15)包括喷嘴内管(20)和磁性防护外壳(21)，喷嘴内管(20)安装 于磁性防护外壳(21)内并与抛光循环管路(17)相连通。
7、 根据权利要求1或2或3所述的可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置， 其特征在于所述计算机(2)通过变频器(14)与动力泵(4)相连。
8、 根据权利要求6所述的可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，其特征 在于所述计算机(2)通过变频器(14)与动力泵(4)相连。
全文摘要
一种可长时稳定抛光液性能的磁流变抛光液循环装置，它的液体混合罐通过计量泵与水箱相连，冷却机通过冷却管路与液体混合罐相连；通过抛光循环管路依次相连的液体混合罐、电磁流量计、喷嘴、回收装置以及回收泵组成抛光液循环回路，通过非抛光循环管路依次相连的液体混合罐、电磁流量计组成非抛光循环回路，抛光液循环回路与非抛光循环回路并联且在两者并联处设有切换控制阀，液体混合罐与切换控制阀之间的一段管路外侧绕设有螺旋线圈；电磁流量计和螺旋线圈与计算机的输入端相连，其控制输出端分别与切换控制阀、冷却机、动力泵以及计量泵相连。本发明具有控制精度高、稳定性好等优点，能长时为磁流变抛光加工提供低廉、可靠、稳定磁流变抛光液。
文档编号B24B13/00GK101249637SQ20081003090
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者刘晓东, 辞 宋, 彭小强, 戴一帆, 李圣怡, 峰 石, 陈浩锋 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学