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专利号: 2024117876327
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用高频交变磁场控制液态金属研抛盘的抛光方法,其特征在于,包括:将抛光过程按顺序划分为四个阶段,分别为粗抛阶段、中抛阶段、优化阶段、精抛阶段;

粗抛阶段:电磁线圈不介入工作,粗抛阶段根据被加工件的材质使用较高的工作载荷和较低的液态金属研抛盘转速;

中抛阶段:进入中抛阶段使用中等工作载荷和中等液态金属研抛盘转速,同时向电磁线圈中通入恒定电流,使电磁线圈产生一个恒定的磁场;

优化阶段:进入优化阶段时使用低工作载荷和低液态金属研抛盘转速进行加工,在优化阶段时,向电磁线圈中通入高频交变电流,使得电磁线圈产生一个高频交变磁场;

精抛阶段:加入一冷却液,并进一步降低给予被加工件的正压力,使得液态金属研抛盘的温度快速降低并凝固,同时提高液态金属研抛盘旋转台旋转速度并进一步降低工作载荷。

2.根据权利要求1所述的一种利用高频交变磁场控制液态金属研抛盘的抛光方法,其特征在于,所述粗抛阶段中,较高的工作载荷范围为100 N至200 N,较低的液态金属研抛盘转速范围为50 rpm至100 rpm;

所述中抛阶段中,中等工作载荷范围为60 N至90 N,中等液态金属研抛盘转速范围为

30 rpm至40 rpm;

所述优化阶段中,低工作载荷范围为20 N至50 N,低液态金属研抛盘转速范围为15 rpm至25rpm;高频交变电流为频率范围在10 kHz至100 kHz之间的电流, 高频交变磁场为频率范围在5 kHz至50 kHz之间的磁场。

3.根据权利要求1所述的一种利用高频交变磁场控制液态金属研抛盘的抛光方法,其特征在于,所述粗抛阶段还包括:在粗抛阶段加工一段时间后,通过白光干涉仪查看被加工件表面大部分粗糙痕迹是否消失和使用粗糙度检测仪检测其表面粗糙度是否大幅度降低来判断是否可以进入中抛阶段。

4.根据权利要求1所述的一种利用高频交变磁场控制液态金属研抛盘的抛光方法,其特征在于,所述中抛阶段还包括:液态金属研抛盘通过旋转切割电磁线圈所产生恒定磁场的磁感线,使液态金属内部产生感应电流,液态金属研抛盘由此产生焦耳热并在工作中受到洛伦兹力影响,使得磨粒与液态金属之间开始产生相对移动。

5.根据权利要求1所述的一种利用高频交变磁场控制液态金属研抛盘的抛光方法,其特征在于,所述中抛阶段还包括:加工一段时间后通过白光干涉仪和粗糙度测量仪检测被加工件表面粗糙度是否达到设定阈值来判断是否可以进入优化阶段。

6.根据权利要求1所述的一种利用高频交变磁场控制液态金属研抛盘的抛光方法,其特征在于,所述优化阶段还包括:液态金属研抛盘内部不仅由于切割磁感线产生感应电流,也由于通过其内部的磁通量高速变化而产生感应电涡流,于是两部分感应电流叠加影响使得液态金属研抛盘产生更多的焦耳热,使得液态金属研抛盘与被加工件接触的区域呈现半固态及液相与固相共存,同时此时的液态金属由于具有更大的感应电流,其在交变磁场中也会受到更大的洛伦兹力,洛伦兹力与被加工件给予磨粒的摩擦力会进一步导致研抛盘与被加工件接触摩擦区域的液态金属颗粒产生翻转移动,磨粒的翻转移动使得其未被钝化的一面展露。

7.根据权利要求1所述的一种利用高频交变磁场控制液态金属研抛盘的抛光方法,其特征在于,所述优化阶段还包括:在优化阶段通过控制通入电磁线圈电流的方向而改变高频交变磁场的方向,从而使得液态金属颗粒所受洛伦兹力方向发生改变,液态金属颗粒带动磨粒向不同方向运动使得液态金属研抛盘与被加工件接触区域的磨粒分布更加均匀。

8.根据权利要求1所述的一种利用高频交变磁场控制液态金属研抛盘的抛光方法,其特征在于,所述优化阶段还包括:当被加工件的材质硬度较低且采用的液态金属研抛盘转速和工作载荷都较大时,选取较低频率的交变电流,反之则采用较高频率的交变电流。