[发明专利]一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法

权利要求书

1.一种基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法，其特征在于：该在线柔性修整方法通过以下方式实现：

依据待修整球形微磨具（8）尺寸、磨粒粒度及微小曲面零件曲面曲率，确定所需电磁流变磨削液（22）的磨粒构成成分及比例，电磁场施加方式及大小、修整时间；将电磁流变磨削液（22）装入磨削液储存器（1），磨削液储存器（1）与水泵（2）、流量控制阀（3）通过管路连接，液体流量通过流量控制阀（3）控制调节，以实现定量、定速输出，电磁流变磨削液（22）通过水泵（2）经喷嘴流入到球形微磨具（8）与微小曲面零件（14）之间的区域；

微小曲面零件（14）安装在中心，水平磁场辅助装置（9）由4个弧形磁极（17）组成，所述4个弧形磁极（17）通过接头连接变频控制单元（10），依靠变频控制单元（10）的4通道独立控制，以产生不同方向、大小和作用频率的水平磁场；

在4个弧形磁极（17）所产生的具有一定作用频率的水平磁场作用下，电磁流变磨削液（22）中的电磁流变纳米颗粒水平铺开并环绕球形微磨具中心作旋转运动；

在主轴线圈（6）产生的垂直磁场与电源（12）输出电流产生的垂直电场的协同作用下，电磁流变磨削液（22）发生粘变固化,其中的电磁流变纳米颗粒在球形微磨具（8）端部大量聚集并沿着垂直电磁力线方向形成链状结构,磨粒被束缚在这些链状结构之间，由于球形微磨具（8）端部电磁场强度最大，会形成较大电磁场梯度，电磁力线以球形微磨具（8）端部为中心形成放射状分布；

当球形微磨具（8）以一定速度旋转时，电磁流变磨削液（22）中的磨粒在球形微磨具旋转运动、垂直电场、垂直磁场和水平磁场的共同作用下，对球形微磨具（8）和微小曲面零件（14）表面产生微量切削作用，形成球形微磨具（8）表面修整和微小曲面零件（14）表面抛光或微细加工过程。

2.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法，其特征在于：所述球形微磨具（8）为硬质合金基体的PCD球形微磨具，所述微小曲面零件（14）表面的曲率半径为5mm，电磁流变磨削液（22）通过硅油60％、悬浮剂5％、二氧化钛（TiO₂）15％、四氧化三铁（Fe₃O₄）纳米颗粒10％、二氧化硅（SiO₂）粉末10％配置而成，修整间隙设置为40μm。

3.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法，其特征在于：将球形微磨具（8）、微小曲面零件（14）以及垂直电磁场发生装置安装在机床上，调整球形微磨具（8）与微小曲面零件（14）初始间隙为80μm。

4.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法，其特征在于：对球形微磨具（8）进行在线修整，设定总修整时间为5分钟，分为粗修、精修和光修，其中：

粗修为较低主轴转速，转速范围大于2,000 rpm ，而小于等于6,000rpm，时间为3分钟；

精修为中等主轴转速，转速范围大于6,000 rpm，小于等于12,000rpm，时间为1.5分钟；

光修为较高主轴转速，转速范围大于12,000，而小于等于20,000rpm，时间为0.5分钟。

5.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法，其特征在于：控制水平磁场的方向为能够使得电磁流变磨削液（22）中磨粒运动方向与主轴（4）旋转的方向相反。

6.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法，其特征在于：通过调整水平磁场辅助装置（9）产生的磁场大小及方向实现电磁流变纳米颗粒的运动控制。

7.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法，其特征在于：通过控制垂直电磁场发生装置产生的电磁场大小，实现电磁流变纳米颗粒的结成链状结构，并呈垂直状态分布。

8.根据权利要求1所述的基于电磁流变效应的球形微磨具在线柔性修整方法，其特征在于：修整间隙为球形微磨具磨粒尺寸的5-10倍。