一种电流变抛光设备及抛光方法

本发明涉及抛光加工技术，尤其是涉及一种电流变抛光设备及抛光方法。

背景技术：

1、电流变抛光技术是一种先进的场辅助抛光方法，它利用电场感应电流变效应来减少磨料损耗并提高加工效率。这项技术尤其适用于形貌复杂的光学元件加工，例如在医疗、航空和国防领域的应用。它通过在电流变液体中加入硬度较高、介电性能良好的磨料颗粒，并在施加外电场后改变其微观结构和流变性能，从而实现对工件的高质量抛光。在电流变抛光中，磨料颗粒在电场作用下形成链状结构，从而在工件表面产生剪切运动，实现抛光效果。与传统的抛光方式相比，电流变抛光的主要优势在于其能够更精确地控制磨料颗粒的运动和作用力，从而获得更低的表面粗糙度和更高的材料去除精度。电流变抛光使用的微小针状工具电极使得抛光区域小而灵活，特别适合于抛光微小形貌复杂的导体类工件。

2、目前的电流变抛光中大多采用静液的方式，与之相比同步供液具有明显的优势和重要性。首先，它可以确保电流变液在加工过程中始终保持适当的浓度和流动状态。这种稳定的供液环境可以有效地防止电流变液因蒸发或浓度变化而引起的加工质量波动，提高了加工稳定性和一致性。其次，同步供液可以使电场均匀分布，避免了电荷在电极表面的局部聚集，从而减少了局部腐蚀的可能性。这样可以提高抛光加工的均匀性和一致性，进而提升加工质量和表面光洁度。此外，同步供液还可以有效地控制电解液与工件表面的接触时间和作用程度，有利于精确控制加工参数，实现更精密的加工效果。但是大多数同步供液设备结构复杂，成本高，效果不理想。

3、经过检索，申请公布号cn115446718a公开了一种用于手术刀表面的抛光及去毛刺系统及其抛光方法，具体公开了：包括一工具电极，且所述工具电极的顶部连接有控制装置；所述工具电极的底部设置有一抛光槽，所述抛光槽的底部中心开设有通孔，所述通孔顶部设置有硅胶发泡条，所述抛光槽内设置有抛光液，所述硅胶发泡条和所述工具电极的底部端部均浸没在所述抛光液中，所述工具电极还连接有一电源；所述抛光槽的底部设置有一托板，所述托板开设有连通所述通孔的孔，所述托板的底部设置有吸盘，所述吸盘连接有真空发生器，所述真空发生器连接有空气压缩机。但该现有技术抛光液为静止状态，无法进行更新。

4、综上所述，如何设计一种可以对抛光液进行更新且结构简洁的抛光设备和抛光方法为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的难以对抛光液进行更新且结构复杂的缺陷而提供一种电流变抛光设备及抛光方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的一个方面，提供了一种电流变抛光设备，安装在加工设备上，与电源连接，该设备包括电极外壳、安装板、压力板、连接件、漏斗电极、负电极棒和正电极棒；所述电极外壳一端安装在安装板一面，内部通过可移动的压力板分为互不连通的第一区域和第二区域，所述第一区域靠近安装板，通入气体，所述第二区域通入抛光液；所述安装板另一面通过连接件安装在加工设备上；所述漏斗电极安装在电极外壳远离安装板的一端，内部设有漏斗状空腔；所述负电极棒一端连接电源负极，另一端穿过连接件、安装板、电极外壳和漏斗状空腔，与漏斗电极不接触；所述正电极棒一端连接电源正极，另一端嵌入漏斗电极中。

4、作为优选的技术方案，所述的电极外壳与安装板之间安装有第一气体密封圈，所述电极外壳与负电极棒之间安装有第二气体密封圈；所述电极外壳和安装板以及漏斗电极之间均通过密封管螺纹连接。

5、作为优选的技术方案，该设备还包括压力气体导管和抛光液导管，所述压力气体导管与第一区域侧壁连通，向第一区域内通入气体，所述压力气体导管与电极外壳之间安装有第三气体密封圈；所述抛光液导管与第二区域侧壁连通，向第二区域内通入抛光液。

6、作为优选的技术方案，所述的电极外壳第一区域的侧壁上开设有滑槽，所述压力板与滑槽形成移动副。

7、作为优选的技术方案，所述的负电极棒穿过漏斗状空腔的一端为球面。

8、作为优选的技术方案，所述的负电极棒直径为1mm～2mm，与漏斗电极之间的距离为0.5mm～1mm，伸出漏斗电极的长度为负电极棒一端球面直径的一半。

9、作为优选的技术方案，所述的电源提供脉冲电压。

10、作为优选的技术方案，所述的电极外壳安装漏斗电极的一端设有漏液板，所述漏液板中部开设有供负电极棒穿过的通孔，其余位置开设有供抛光液流入漏斗电极的镂空扇环。

11、作为优选的技术方案，该设备还包括上固定螺母、限位套筒和下固定螺母；所述负电极棒通过上固定螺母和限位套筒与安装板固定，通过下固定螺母与漏液板固定。

12、根据本发明的另一个方面，提供了一种采用电流变抛光设备的抛光方法，具体包括以下步骤：

13、步骤s1，根据工件待抛光表面的形状和抛光需求设置抛光路径和电源的通断时间；

14、步骤s2，抛光液通入电极外壳第二区域，打开电源，负电极棒和漏斗电极之间的抛光液形成链状结构；

15、步骤s3，气体通入电极外壳第一区域，压力板下压，对工件进行抛光；

16、步骤s4，电源中断，抛光液恢复为液态流走；判断抛光是否完成，若完成则停止抛光，否则返回步骤s3。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、1)本发明位于电极外壳第二区域的抛光液通过压力板压下，接触压力增大，提高了链状结构的剪切强度，提高了材料去除效率；可使抛光液快速更新，提高了加工稳定性；结构简洁，便于操作；

19、2)本发明正电极棒嵌入漏斗电极中，负电极棒穿过漏斗电极并与漏斗电极之间具有一定间隙，实现电场在加工过程中的均匀分布，提高了抛光加工的质量和表面光洁度；

20、3)本发明提高了抛光加工的效率和一致性，降低了加工成本，为工业生产提供了更为经济和可持续的解决方案；本发明可在微加工、光学元件制造等领域广泛应用，为不同行业的加工需求提供了灵活、高效的解决方案。

技术特征：

1.一种电流变抛光设备，安装在加工设备上，与电源(18)连接，其特征在于，该设备包括电极外壳(19)、安装板(1)、压力板(17)、连接件(2)、漏斗电极(14)、负电极棒(5)和正电极棒(15)；所述电极外壳(19)一端安装在安装板(1)一面，内部通过可移动的压力板(17)分为互不连通的第一区域和第二区域，所述第一区域靠近安装板(1)，通入气体，所述第二区域通入抛光液(16)；所述安装板(1)另一面通过连接件(2)安装在加工设备上；所述漏斗电极(14)安装在电极外壳(19)远离安装板(1)的一端，内部设有漏斗状空腔；所述负电极棒(5)一端连接电源(18)负极，另一端穿过连接件(2)、安装板(1)、电极外壳(19)和漏斗状空腔，与漏斗电极(14)不接触；所述正电极棒(15)一端连接电源(18)正极，另一端嵌入漏斗电极(14)中。

2.根据权利要求1所述的一种电流变抛光设备，其特征在于，所述的电极外壳(19)与安装板(1)之间安装有第一气体密封圈(6)，所述电极外壳(19)与负电极棒(5)之间安装有第二气体密封圈(7)；所述电极外壳(19)和安装板(1)以及漏斗电极(14)之间均通过密封管螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种电流变抛光设备，其特征在于，该设备还包括压力气体导管(10)和抛光液导管(12)，所述压力气体导管(10)与第一区域侧壁连通，向第一区域内通入气体，所述压力气体导管(10)与电极外壳(19)之间安装有第三气体密封圈(11)；所述抛光液导管(12)与第二区域侧壁连通，向第二区域内通入抛光液(16)。

4.根据权利要求1所述的一种电流变抛光设备，其特征在于，所述的电极外壳(19)第一区域的侧壁上开设有滑槽，所述压力板(17)与滑槽形成移动副。

5.根据权利要求1所述的一种电流变抛光设备，其特征在于，所述的负电极棒(5)穿过漏斗状空腔的一端为球面。

6.根据权利要求2所述的一种电流变抛光设备，其特征在于，所述的负电极棒(5)直径为1mm～2mm，与漏斗电极(14)之间的距离为0.5mm～1mm，伸出漏斗电极(14)的长度为负电极棒(5)一端球面直径的一半。

7.根据权利要求1所述的一种电流变抛光设备，其特征在于，所述的电源(18)提供脉冲电压。

8.根据权利要求1所述的一种电流变抛光设备，其特征在于，所述的电极外壳(19)安装漏斗电极(14)的一端设有漏液板，所述漏液板中部开设有供负电极棒(5)穿过的通孔，其余位置开设有供抛光液(16)流入漏斗电极(14)的镂空扇环。

9.根据权利要求1所述的一种电流变抛光设备，其特征在于，该设备还包括上固定螺母(4)、限位套筒(3)和下固定螺母(13)；所述负电极棒(5)通过上固定螺母(4)和限位套筒(3)与安装板(1)固定，通过下固定螺母(13)与漏液板固定。

10.一种采用权利要求1所述电流变抛光设备的抛光方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结本发明涉及一种电流变抛光设备及抛光方法。设备包括电极外壳、安装板、压力板、连接件、漏斗电极、负电极棒和正电极棒；电极外壳安装在安装板一面，内部通过压力板分为第一区域和第二区域，第一区域通入气体，第二区域通入抛光液；漏斗电极安装在电极外壳一端，内部设有漏斗状空腔；负电极棒穿过连接件、安装板、电极外壳和漏斗状空腔；正电极棒一端嵌入漏斗电极中。与现有技术相比，本发明具有抛光液通过压力板压下，增大了抛光液的剪切强度，提高了材料去除效率；使抛光液快速更新，提高了加工稳定性；负电极棒与漏斗电极之间具有一定间隙，实现电场在加工过程中的均匀分布，提高了抛光加工的质量和表面光洁度等优点。技术研发人员：王昆,宋天琪,艾海红,王占山受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29