[发明专利]一种模具自由曲面的磁流变抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械产品光整加工领域，尤其是一种模具自由曲面的抛光方法。

背景技术

模具是制作业的基础工艺装备，现代工业的高速发展对模具的表面质量有着越来越高的要求。模具表面质量的好坏不仅直接影响到所出的产品的外观、质量和使用寿命，而且还大大影响着其自身的寿命。所以在模具制造中，在形状加工后必须对模具表面进行强化和抛光加工，以获得所要求的强度、精度和表面粗糙度。但由于模具型腔的复杂性、多样性及不规则性，使得模具型腔表面的加工工艺难度非常大。针对这一难题，目前大部分还只是以手工研磨抛光为主，除此还有电解抛光、化学抛光、磁性研磨、挤压珩磨、超声波抛光和电子束抛光等一些新工艺新方法，虽然每种方法针对一定的问题能有好的效果，但不论是传统方法还是一些新工艺新方法在模具自由曲面、复杂型腔等抛光应用中都存在着一定的不足：

1.传统的手工研磨难于对复杂型腔模具及复杂外形零件的加工，且条件限制较大，而且抛光效率低下；

2.电解、化学抛光去毛刺较好，但会产生表面硬质层，且可控性较差，很难精确控制加工获得的表面质量；

3.电子束抛光虽然能解决复杂型面的抛光问题，但其加工完表面有凹坑残留，且设备较为复杂，成本高。

所以，复杂型面抛光一直是模具及零件制造中最大的难题。

发明内容

为了克服已有模具自由曲面的抛光方法的加工精度较低、成本高的不足，本发明提供一种提高加工精度、降低成本的模具自由曲面的磁流变抛光方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种模具自由曲面的磁流变抛光方法，所述磁流变抛光方法包括以下步骤：

1）将被抛光工件安装在容器中，向容器中注入磁流变抛光液，在水基或油基磁流变液中加入研磨抛光剂并搅拌均匀得到所述磁流变抛光液；

2）根据工件待加工表面形状类型选择抛光磨头，并安装在机床主轴上，所述主轴连接三维运动机构；

3）在外界磁场作用下，所述磁流变抛光液发生磁流变效应，在抛光磨头与工件表面间产生柔性研磨层，并驱动抛光磨头在机床主轴的带动下发生高速旋转，使得柔性研磨层与工件表面发生相对运动，从而实现磁流变抛光。

进一步，所述的研磨抛光剂为以下一种或几种之一：①氧化铝磨料、②氧化铈磨料、③碳化硅磨料、④金刚石微粉。

所述的外界磁场为永磁体或电磁装置产生，或者永磁体与电磁装置复合产生。

当侧壁加工时，所述加工磨头为四周外表面带有4条对称的竖直沟槽的圆柱状磨头。

当底面加工时，所述加工磨头为为底面带有“+”形的两条垂直沟槽的圆柱状磨头。

本发明的技术构思为：如图5所示，将被抛光工件2置于磁流变抛光液5中，抛光磨头与被加工表面保持一定的均匀间隙，在没有磁场作用下，磁流变液呈现稳定的非胶体悬浮液状态，流动性强，而在磁场作用下液体中的磁性微粒会迅速极化，并沿着磁场方向形成链状结构，使液体的流变性能迅速发生变化而形成一种类似固体的Bingham物质，其剪切屈服应力和硬度值夜迅速提高。液体中磁性微粒的链状结构就像普通砂轮中的粘结剂一样，将磨料微粒夹持在磁性链之间，这样在抛光磨头和加工表面间就形成了一个具有一定刚度的“柔性研磨层”3，在抛光磨头4高速旋转的作用下，该研磨层就会与工件表面发生相对运动，而且在加工过程中，新的“研磨层”会不断的再形成，所以能够实现连续的抛光过程。而且调节抛光磨头的转速和外部磁场的强度以及磨头与工件表面的间隙（加工间隙）就能很好的控制表面去除质量和去除率。

本发明所述的抛光磨头为两种外表形式，一种是四周外表面带有4条对称的竖直沟槽的圆柱状磨头结构，利用它能很好的对侧壁表面进行加工，并且还能将永磁体安装在其内部，在加工区域产生一定强度磁场，4条对称的竖直沟槽的目的是一方面高效率的向“柔性研磨层”施加速度量，另一方面是利用磨头的高速旋转使存积在沟槽内的液体产生一定的离心力，从而以一定的速度和压力冲击加工区域，保证了抛光所需的相对速度和一定压力，另外还能给“研磨层”的更新提供有效的“通道”；另一种底面带有“+”形的两条垂直沟槽的圆柱状磨头结构，利用它能对底部平面和曲面进行抛光，同时也能在其内部安装永磁体，两条垂直沟槽的作用也是为抛光提供高效的相对速度和压力，同样也能为“研磨层”的不断更新提供有效“通道”。