1.一种基于光流变抛光液的抛光装置,其特征在于,包括:多个高黏度转子泵、主流道、恒温水浴装置、紫外灯一、搅拌器、进给管道、黏度检测仪、电控阀门、温度检测器、喷出头、抛光组件、被加工工件、液位检测器、抛光池、控制端;
所述恒温水浴装置内盛装光流变抛光液,中心设置搅拌器,顶部设置紫外灯一,侧壁开设抛光液入口与主流道输出端连通,底部开设抛光液出口通过高黏度转子泵与分流管连通;分流管的一条支路为进给管道,所述进给管道末端设置喷出头与抛光池连通,且进给管道上设置若干温度检测器测量内部流体温度,内部轴向均匀设置有环形的半导体降温片,均匀交错设置有影响区域相同的紫外灯二和白光灯;分流管的另一条支路通过电控阀门与黏度检测仪连通,黏度检测仪的出口通过高黏度转子泵与主流道连通;
抛光池的壁面安装有液位检测器,底部固定有被加工工件,底部边缘开设端口,通过高黏度转子泵与主流道输入端连通;抛光组件通过执行机构安装在抛光池中用于抛光,包括沿轴向依次同轴布置的透明的抛光头、动态扭矩传感器、主轴、紫外激光发射头;所述抛光头位于被加工工件附近且始终不与其接触,紫外激光发射头发射的激光穿过动态扭矩传感器、主轴内的空腔从抛光头射出;
所述控制端用于接收黏度检测仪检测到的数据,对恒温水浴装置的加热温度、紫外灯一的强度进行控制;接收温度检测器、动态扭矩传感器检测到的数据,对半导体降温片的制冷或产热、紫外灯二和白光灯的强度、紫外激光发射头发射激光的强度进行控制;接收液位检测器检测到的数据,调整各个高黏度转子泵的功率,使抛光池内的液面高度保持稳定。
2.根据权利要求1所述的基于光流变抛光液的抛光装置,其特征在于,所述紫外灯一、紫外灯二、白光灯、紫外激光发射头均使用PWM调整照射强度。
3.根据权利要求1所述的基于光流变抛光液的抛光装置,其特征在于,所述进给管道包括:紫外灯二、白光灯、半导体降温片、管壁;所述半导体降温片为环形结构,轴向均匀固定于管壁内,其功率、制冷或产热能独立控制;紫外灯二与白光灯在管壁内壁均匀交错分布,两种灯分别呈阵列排布,且在同一轴向位置的紫外灯二和白光灯影响的区域相同,两者对光流变抛光液的黏度影响效果相反;所述紫外灯二和白光灯固定在管壁内壁上后,表面覆盖透明胶水,防止其与光流变抛光液直接接触。
4.根据权利要求1所述的基于光流变抛光液的抛光装置,其特征在于,所述抛光组件包括:固定板和调整架,以及沿轴向依次同轴布置的抛光头、一个联轴器、动态扭矩传感器、另一个联轴器、主轴、紫外激光发射头;所述抛光头、联轴器和主轴的内部中心处开设通孔,动态扭矩传感器用于检测主轴的扭矩;动态扭矩传感器、调整架直接固定在固定板上,主轴通过轴承座安装在固定板上;固定板固连在执行机构上;紫外激光发射头通过调整架固定并进行位置与姿态调整。
5.根据权利要求1所述的基于光流变抛光液的抛光装置,其特征在于,所述抛光头包括沿轴向依次布置的:透明端部、凹透镜、金属管;金属管内部中空,用于供紫外激光发射头发射的紫外激光通过;所述透明端部固连在金属管的一端,凹透镜固定在金属管与透明端部的交界处,且凹面朝向金属管,用于发散紫外激光,发散的紫外激光通过透明端部射出。
6.根据权利要求5所述的基于光流变抛光液的抛光装置,其特征在于,所述透明端部的材料选择透明二氧化硅或加入受阻类光稳定剂的透明聚氨酯。
7.一种基于光流变抛光液的抛光方法,基于权利要求1‑6任意一项所述的基于光流变抛光液的抛光装置实现,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将配制好的光流变抛光液倒入恒温水浴装置内,被加工工件固定于抛光池内;
S2、对光流变抛光液的黏度进行预控制:启动搅拌器、紫外灯一、恒温水浴装置、高黏度转子泵,使光流变抛光液在抛光装置中循环流动,即光流变抛光液从恒温水浴装置流入分流管、进给管道,通过喷出头流入抛光池,在高黏度转子泵的作用下进入主流道,再回流至恒温水浴装置中;控制端根据液位检测器得到的抛光池内液面高度,控制各个高黏度转子泵,将抛光池中光流变抛光液的液面维持在设定高度;
同时,所述控制端控制电控阀门打开,使固定量的光流变抛光液流入黏度检测仪后,控制电控阀门关闭,完成黏度检测后,在高黏度转子泵的作用下泵入主流道,后续回流至恒温水浴装置中;此时,控制端再次控制电控阀门打开,进行新一轮黏度检测;控制端根据黏度检测仪检测的黏度结果调整紫外灯一的照射强度和恒温水浴装置的温度,使恒温水浴装置中的光流变抛光液的整体黏度保持在设定范围内;
S3、对光流变抛光液的黏度进行准精确反馈控制:控制执行机构带动抛光组件运动,使抛光头的透明端部浸没在抛光池中,首次运行时透明端部远离被加工工件;启动主轴,并通过动态扭矩传感器持续、实时检测扭矩,进而得到抛光区域光流变抛光液的黏度,所述抛光区域为透明端部附近的区域;所述温度检测器实时检测进给管道中光流变抛光液的温度,控制端接收温度和黏度反馈并进行分析处理,控制进给管道中的紫外灯二、白光灯的照射强度,以及半导体降温片的功率,使进给管道输出的光流变抛光液的黏度大小稳定在目标黏度附近;
S4、对光流变抛光液的黏度进行精确反馈控制:控制执行机构带动抛光组件运动至待加工区域,控制端根据动态扭矩传感器检测的实时扭矩,得到抛光区域的实时黏度,从而控制紫外激光发射头发射的激光强度,将抛光区域中光流变抛光液的黏度调整至目标黏度;
S5:重复S2‑S4,实时调整光流变抛光液的黏度,直至完成被加工工件的抛光。
8.根据权利要求7所述的基于光流变抛光液的抛光方法,其特征在于,所述光流变抛光液包括:感光物质、溶剂、抛光粉;所述感光物质选择能在可见光或紫外光照射下发生可逆的微观结构改变的物质,所述溶剂根据感光物质选择有机溶剂或无机溶剂;所述抛光粉选自氧化铝、碳化硅、二氧化硅中的任意一种。
9.根据权利要求7所述的基于光流变抛光液的抛光方法,其特征在于,所述紫外灯一、紫外灯二、紫外激光发射头发出的紫外光波长在200 400nm范围内,具体波长以光流变材料~光谱吸收特性为准。