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申请/专利权人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心

摘要：本发明公开了一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，包括：箱体支架、中心轴、旋转桶、连接架和电机；中心轴上安装有连接架，并且两端通过轴承安装在箱体支架上；旋转桶通过连接架均匀分布在圆周方向上；且相邻旋转桶之间通过桶端连接架相连；旋转桶用于放置储液瓶；且储液瓶和旋转桶之间存在间隙；电机带动中心轴转动。通过公转和自转效应，最终实现磁流变液搅拌均匀。

主权项：1.一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，其特征在于，包括：箱体支架、中心轴、旋转桶、连接架和电机；所述中心轴上安装有所述连接架，并且两端通过轴承安装在所述箱体支架上；所述旋转桶通过所述连接架均匀分布在圆周方向上；且相邻所述旋转桶之间通过桶端连接架相连；所述旋转桶用于放置储液瓶；且所述储液瓶和所述旋转桶之间存在间隙；所述电机带动所述中心轴转动；所述旋转桶包括6个，且相邻所述旋转桶之间的夹角为60度；所述连接架包括：前端连接架和后端连接架；所述前端连接架和所述后端连接架上均具有中心孔；所述前端连接架和所述后端连接架通过所述中心孔套入所述中心轴，并通过平键固定，所述前端连接架和所述后端连接架的外端连接所述旋转桶。

全文数据：一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置技术领域本发明涉及光学加工技术领域，更具体的说是涉及一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置。背景技术磁流变抛光技术被誉为是光学制造界的革命性技术，能快速获得数十纳米以下的高精度面形和一纳米以下的表面质量且近无亚表面缺陷，可使光学企业的制造水平与生产效率得到突破性提升。磁流变抛光技术具有不产生亚表面缺陷、易于实现数控精确控制、加工精度高、抛光效率高等诸多优点。磁流变液是磁流变抛光的工作物质，磁流变液是一种新兴的智能材料，主要由磁性固体颗粒、抛光颗粒、载液和稳定剂组成。磁流变液具有容易沉淀结团的特性，这会造成磁流变液性质改变，降低去除效率，加工元件出现表面划痕，同时结块的磁流变液硬颗粒会造成磁流变机床循环系统堵塞导致机床不能正常运行，因此，磁流变液的搅拌匀滑是磁流变加工中的一个关键过程。通常，磁流变液都是采用固体粉末和液体分开的方式进行存储，使用时再将其混合，并在匀滑搅拌装置上搅拌一定时间待其充分混合之后再使用；同时已配置完成或使用过的磁流变液都需要一直在匀滑搅拌装置上进行搅拌，防止磁流变液沉淀、变质。美国QED公司的磁流变液搅拌匀滑装置采用单机带动辊轮转动，另外一个辊轮被动转动，电机与辊轮在一个平面，运行部件边缘没有固定装置，造成磁流变液储液瓶容易滑落，同时该装置滚轮较光滑，磁流变液储液瓶滚动一定时间后容易打滑，磁流变液在储液瓶逐渐沉淀结块，致使实际的搅拌匀滑效果不够理想。专利申请号为201711283993.8，名称为：一种磁流变抛光液离线匀滑装置的发明专利提出了一种新的搅拌匀滑装置，其在QED公司搅拌匀滑装置上做了创新，在运行部件边缘增加了挡块，防止磁流变液储液瓶滑落；同时对滚轮增加了摩擦系数很大的橡胶环防止打滑。但是，上述两种搅拌匀滑装置磁流变液储液瓶只有一个自转运动，磁流变液在储液瓶中的晃动幅度较小，这会导致粘稠的磁流变液难以充分混合和磁流变液长时间搅拌匀滑中容易沉淀，难以满足磁流变液快速充分混合和长时间匀滑的要求。发明内容有鉴于此，本发明提供了一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，通过公转和自转效应，最终实现磁流变液搅拌匀滑，无沉淀，保证磁流变加工的顺利进行。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，包括：箱体支架、中心轴、旋转桶、连接架和电机；所述中心轴上安装有所述连接架，并且两端通过轴承安装在所述箱体支架上；所述旋转桶通过所述连接架均匀分布在圆周方向上；且相邻所述旋转桶之间通过桶端连接架相连；所述旋转桶用于放置储液瓶；且所述储液瓶和所述旋转桶之间存在间隙；所述电机带动所述中心轴转动。优选的，所述旋转桶一端封闭，另一端设置有前端盖板；所述旋转桶的两侧安装有耳座；所述前端盖板一侧通过销轴与其中一个所述耳座相连，另一侧通过蝶形螺母与另一个所述耳座连接。优选的，所述连接架包括：前端连接架和后端连接架；所述前端连接架和所述后端连接架上均具有中心孔；所述前端连接架和所述后端连接架通过所述中心孔套入所述中心轴，并通过平键固定，所述所述前端连接架和所述后端连接架的外端连接所述旋转桶。优选的，所述旋转桶包括6个，且相邻所述旋转桶之间的夹角为60度；或，所述旋转桶包括3个，且相邻所述旋转桶之间的夹角为120度。优选的，所述电机依次通过电机减速器和联轴器与所述中心轴相连。在具体实现时，选用的是固定减速比，齿轮结构的电机减速器。由于电机转速高、扭矩小，通常无法带动大的负载，所以电机通常都会连接电机减速器，作用是减小速度，增大扭矩。优选的，所述轴承上通过内六角螺钉安装轴承盖。优选的，所述箱体支架为桁架结构，且所述箱体支架底部安装有轮子。优选的，所述箱体支架外部与所述前端盖板相对的一面安装有前门，其余各面分别围设上面板、侧面板和后面板；其中，所述前门上设置有玻璃观察窗；所述前门上安装有转速调节器，所述转速调节器与所述电机相连；具体的，所述转速调节器一端与所述电机相连，另一端与电源相连，具体来说是通过电线连接。转速调节器是一种控制电机转速的开关，上面有一个旋钮，旋钮指针指向最小，则转速为零，指针指向最大，则电机转速最快。另外，转速调节器和上述的电机减速器均为现有技术。所述侧面板上安装有第一排风扇和第二排风扇，且所述第一排风扇和所述第二排风扇均与电源相连；所述后面板上预留有电机电源线接口。优选的，所述前端连接架和所述后端连接架分别与所述旋转桶焊接相连。优选的，所述桶端连接架通过焊接方式与所述旋转桶相连。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，具有如下技术效果：1通过采用旋转结构使得储液瓶同时具有公转和自转特性，储液瓶内的磁流变液受到更加强烈、均匀的冲击，磁流变液可以得到充分的混合、搅拌，即使非常粘稠的磁流变液也能得到充分的匀滑；2本装置采用旋转桶结构，没有采用传统辊轮结构，使得储液瓶不存在打滑的弊端，同时本装置具有强烈、均匀的匀滑效果，使得磁流变液可以长时间保持匀滑、无沉淀的状态；3相比于传统磁流变液匀滑装置，本发明可以同时加载6桶磁流变液，而传统装置只能同时加载1～2桶磁流变液，因此，本发明提供的搅拌匀滑装置效率更高。综上所述，本发明提供的抛光磁流变液搅拌匀滑装置，能够使磁流变液混合均匀，无沉淀，保障磁流变加工的顺利进行，是一种值得推广的装置；而且，本发明提供的装置操作简便、稳定可靠。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置的整体外形结构图一；图2为本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置的整体外形结构图二；图3为本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置的内部结构图；图4为本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置的内部结构剖视图；图5为本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置中旋转桶的布局示意图；图6a为本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置中旋转套件的内部结构图一；图6b为本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置中旋转套件的内部结构图二；图7a为本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置中旋转桶的结构图一；图7b为本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置中旋转桶的结构图二；图8a为本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置中3个旋转桶的布局示意图；图8b为本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置中6个旋转桶的布局示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。结合附图3～附图6，本发明实施例公开了一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，包括：箱体支架、中心轴12、旋转桶7、连接架和电机1；中心轴12上安装有连接架，并且两端通过轴承5安装在箱体支架上；旋转桶7通过连接架均匀分布在圆周方向上；且相邻旋转桶7之间通过桶端连接架15相连；旋转桶7用于放置储液瓶28；且储液瓶28和旋转桶7之间存在间隙；电机1带动中心轴12转动。旋转桶7里面放置储液瓶28，储液瓶28里面是待匀滑的磁流变液。旋转桶7绕中心轴12转动的过程中，储液瓶28随之转动，储液瓶28在旋转桶7的最高点与最低点之间循环往复，在此过程中储液瓶28内磁流变液受重力、离心力综合影响产生强烈冲击，对磁流变液进行充分的混合，即使非常粘稠的磁流变液也能够得到匀滑，这是旋转桶7产生的匀滑效应；同时，储液瓶28与旋转桶7内部存在间隙，储液瓶28在旋转桶7内部自由转动，使得磁流变液上下翻转，使得储液瓶28内所有位置的磁流变液得到一致的搅拌混合，这是储液瓶28自转产生的匀滑效应。通过公转和自转效应，最终实现磁流变液的搅拌匀滑。参见附图7，为了进一步优化上述技术方案，旋转桶7一端封闭，另一端设置有前端盖板16；旋转桶7的两侧安装有耳座17；前端盖板16一侧通过销轴19与其中一个耳座17相连，另一侧通过蝶形螺母18与另一个耳座17连接。在具体实现时，可以采用旋转桶后盖板33实现旋转桶7一端封闭，旋转桶后盖板33可以通过焊接的方式与旋转桶7相连，也可以将旋转桶后盖板33和旋转桶7一体成形。参见附图4～6，为了进一步优化上述技术方案，连接架包括：前端连接架10和后端连接架8；前端连接架10和后端连接架8上均具有中心孔；前端连接架10和后端连接架8通过中心孔套入中心轴12，并通过平键9固定，前端连接架10和后端连接架8的外端连接旋转桶7。此外，这里还需要说明的是，前端连接架10和后端连接架8套在中心轴12上后，通过平键9固定，防止其相对于中心轴转动，但是前端连接架10和后端连接架8在轴向图4水平方向没有固定，仍可移动。在具体实现时，还可以通过套筒实现固定。套筒6一端连接后端连接架8，另一端连接轴承5，作用是对前端连接架10和后端连接架8进行轴向固定，防止其轴向滑动。参见附图5，为了进一步优化上述技术方案，旋转桶7包括6个，且相邻旋转桶7之间的夹角为60度；或，旋转桶7包括3个，且相邻旋转桶7之间的夹角为120度。旋转桶7分布均匀，中心对称，保证了转动过程中的平稳性。这里需要说明的是，旋转桶7的数量的选择主要考虑到以下因素：1旋转桶绕中心轴旋转，为了使其转动更平稳，减少电机负载、减少噪音和避免中心轴单侧受力，造成轴承及中心轴的过度磨损，应设计成对称样式，一般不设计成1个旋转桶的形式，旋转桶数目应该要大于1，且各个旋转桶均匀分布在圆周方向上。2在行业内，所使用的储液瓶均属于同一规格，储液瓶外径120mm，高度241mm，旋转桶的尺寸基本固定了，因此，决定中心轴上布置旋转桶个数的是图8中O1O2和A1A2的尺寸。请参见图8a，如果布置3个旋转桶，会造成A1A2尺寸过大，桶与桶之间距离过大，连接两个旋转桶的连接架尺寸过大，强度难以保证，而且增加了连接架的重量，当然可以将O1O2距离减小来减小尺寸A1A2，但是能够减小的幅度有限的，解决不了根本问题。当旋转桶数目为6时，旋转桶与旋转桶之间距离较为紧凑，整个装置重量轻，整体尺寸小，对称性也好。如果再增大旋转桶数目，比如9个，为了保证旋转桶与旋转桶之间的距离A1A2合适，则需要大幅增大尺寸O1O2，这将导致整个搅拌装置尺寸增大；同时，O1O2增大，意味着增大了旋转半径，为了匹配，还需要对轴的尺寸进行增大，这又会增大整个装置的重量。3实际需求决定。1台磁流变机床基本一次只需要2桶磁流变液，配置6个桶足以应付各种情况包括新配磁流变液的搅拌、已经使用过的磁流变液长时间匀滑等，没有必要增加太多的旋转桶。因此，作为本发明提供的优选的实施例，旋转桶的数目为6个，其原因是：1匹配磁流变机床实际需求；2对称布置使其转动更平稳，减少电机负载、减少噪音和避免中心轴单侧受力，造成轴承及轴的过度磨损；3单位效能情况下，整个搅拌装置结构紧凑、体积小、重量轻。参见附图4，为了进一步优化上述技术方案，电机1依次通过电机减速器2和联轴器3与中心轴12相连。参见附图4，为了进一步优化上述技术方案，轴承5上通过内六角螺钉13安装轴承盖4。参见附图3，为了进一步优化上述技术方案，箱体支架为桁架结构，且箱体支架底部安装有轮子14，能够方便移动该搅拌匀滑装置，满足不同实验场所的需求。参见附图1和附图2，为了进一步优化上述技术方案，箱体支架外部与前端盖板16相对的一面安装有前门，其余各面分别围设上面板24、侧面板25和后面板30；其中，前门上设置有玻璃观察窗23；前门上安装有转速调节器22，转速调节器22与电机1相连，且转速调节器22和电机1均与电源相连；侧面板25上安装有第一排风扇26和第二排风扇31，且第一排风扇26和第二排风扇31均与电源相连；后面板30上预留有电机电源线接口32。这里需要说明的是，第一排风扇26和第二排风扇31均和电源连接，第一排风扇26为吸风式，将空气吸入到搅拌匀滑装置内，第二排风扇31是排风式，将空气从搅拌匀滑装置内抽出，将热量带出，实现对搅拌匀滑装置的降温。为了进一步优化上述技术方案，前端连接架10和后端连接架8分别与旋转桶7焊接相连。为了进一步优化上述技术方案，桶端连接架15通过焊接方式与旋转桶7相连。这里需要说明的是，前端连接架10、后端连接架8、桶端连接架15与旋转桶7之间通过焊接的方式进行固定，可以充分保证整个旋转结构的稳定性，保证旋转过程中结构的强度。下面结合本发明提供的抛光磁流变液搅拌匀滑装置的核心结构对本发明的技术方案做进一步阐述。1、储液瓶储液瓶28用于存储磁流变液，用塑料制造，表面较硬且耐磨，长时间滚动翻转也能保持不变形，其最大承灾重量为6Kg。储液瓶28外径120mm，高度241mm。2、转动套件转动套件是本搅拌装置的核心结构，主要包括中心轴12、旋转桶7、前端连接架10、后端连接架8、桶端连接架15，具体请参见附图6。旋转桶7用于放置储液瓶28，要求其稳定可靠，不易变形，同时磁流变液具有腐蚀性，要求其不易生锈，因此，旋转桶7采用不锈钢无缝钢管制作而成。中心轴12两端是轴承5，支撑整个转动套件运动；旋转桶7与旋转桶7之间通过桶端连接架15连接，采用焊接的方式将桶端连接架15两端分别焊接在相邻的两个旋转桶7上；前端连接架10和后端连接架8的中心孔套入中心轴12，它们之间通过平键9固定，防止其相对于中心轴转动，前端连接架10和后端连接架8的外端连接旋转桶7，采用焊接的方式进行固定。优选的，设置6个旋转桶，每个旋转桶7关于中心轴12轴线均匀分布即相邻旋转桶7之间的夹角为60度，整个旋转套件分布均匀，中心对称，保证了转动过程的平稳性。由于储液瓶28外径120mm，考虑到储液瓶28在旋转桶7中能自由滚动，旋转桶7的内径必须要有一定的间隙，再结合不锈钢无缝钢管的规格尺寸，最终选择材料为0Cr18Ni9，规格为外径133mm，厚度为4mm的不锈钢无缝钢管。此时，旋转内径为125mm，旋转桶7与储液瓶28的平均间隙为2.5mm，旋转桶7的长度为242mm，需要1mm的余量，使磁流变液瓶可以在其中转动。旋转桶7一端需要封闭，通过旋转桶后盖板33进行密封，因此使用外径为133mm，厚度为4mm的0Cr18Ni9不锈钢板焊接而成，焊缝厚度1mm；另一端是储液瓶28放入和取出的通道，需要使用活动端盖，转动蝶形螺母18，打开旋转桶7前端盖板16，将储液瓶28放入旋转桶7中，盖紧前端盖板16，并拧紧蝶形螺母18，如图7所示。连接架的作用是连接旋转桶7和中心轴12，采用焊接的方式，关键是要保证应有的强度和刚度，采用0Cr18Ni9不锈钢。中心轴12的作用是支撑整个转动套件运动，根据转动套件的质量计算，中心轴需要承受的载荷为60Kg，中心轴需要承受的最大扭矩为5Nm，中心轴选用的材料为40Cr，中心轴直径为30mm，长度为362mm。轴承5主要承受径向载荷属于低载低速，选用深沟球轴承，轴承型号为6202选型依据GBT276-1994。轴承的内径为30mm，外径为62mm，宽度为16mm，倒角为1mm。3、电机及电机减速器磁流变液搅拌匀滑装置设计转速0～30RPM，连续可调。因此，选用TWT东炜庭电机，电机功率150瓦，额定转矩2500～6500g.cm，电机减速器为型号为5GU50K。4、箱体支架参见附图1～3，箱体主要包括上端支架20和下端支架21，作用是支撑中心轴12及其他相关部件，采用桁架结构，框架采用碳素钢，机架下半部分采用焊接的方式制成，中间用螺钉连接，形成一个完成的框架，保证整个搅拌系统的稳定运行。下面结合具体使用方法对本发明提供的抛光磁流变液搅拌匀滑装置做进一步阐述。1磁流变液放入：首先，将磁流变液倒入储液瓶中，然后盖紧储液瓶盖；然后转动手柄27打开搅拌匀滑装置前门，之后转动蝶形螺母18打开旋转桶前端盖板16；将储液瓶放入旋转桶7中，盖紧旋转桶前端盖板16，拧紧蝶形螺母18；如果有多个储液瓶，则放入其它空置的旋转桶中，需要注意的是，如果同时放入多个储液瓶，尽量使得各储液瓶关于中心轴中心对称，使得转动时负载较为均衡，减小冲击，降低噪声；然后关闭搅拌匀滑装置前门，转动手柄27锁上前门；之后操作转速调节器22，打开电源，调节装置转速，磁流变液开始搅拌匀滑。如果是新配制的磁流变液，将转速设置为最大30RPM，搅拌约20分钟，磁流变液可以得到充分匀滑，达到使用标准。如果是已经使用过的磁流变液，为了防止其沉淀，可以将转速设置设置为10～20RPM，磁流变液可以得到持续的匀滑，防止沉淀的产生。2磁流变液取出：首先，将转速调节到0，并关闭电源，装置停止后，转动手柄27打开搅拌匀滑装置前门，之后转动蝶形螺母18打开旋转桶前端盖板16；将储液瓶从旋转桶7中取出。本发明提供的磁流变液搅拌匀滑装置适用于磁流变液的离线搅拌匀滑，可以获得混合充分的磁流变液，该装置操作简便、稳定可靠，是一种有效的磁流变液搅拌匀滑，可以使磁流变液混合均匀，无沉淀，保障磁流变加工的顺利进行，是一种值得推广的装置。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

权利要求：1.一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，其特征在于，包括：箱体支架、中心轴、旋转桶、连接架和电机；所述中心轴上安装有所述连接架，并且两端通过轴承安装在所述箱体支架上；所述旋转桶通过所述连接架均匀分布在圆周方向上；且相邻所述旋转桶之间通过桶端连接架相连；所述旋转桶用于放置储液瓶；且所述储液瓶和所述旋转桶之间存在间隙；所述电机带动所述中心轴转动。2.根据权利要求1所述的一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，其特征在于，所述旋转桶一端封闭，另一端设置有前端盖板；所述旋转桶的两侧安装有耳座；所述前端盖板一侧通过销轴与其中一个所述耳座相连，另一侧通过蝶形螺母与另一个所述耳座连接。3.根据权利要求1所述的一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，其特征在于，所述连接架包括：前端连接架和后端连接架；所述前端连接架和所述后端连接架上均具有中心孔；所述前端连接架和所述后端连接架通过所述中心孔套入所述中心轴，并通过平键固定，所述所述前端连接架和所述后端连接架的外端连接所述旋转桶。4.根据权利要求1所述的一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，其特征在于，所述旋转桶包括6个，且相邻所述旋转桶之间的夹角为60度；或，所述旋转桶包括3个，且相邻所述旋转桶之间的夹角为120度。5.根据权利要求1所述的一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，其特征在于，所述电机依次通过电机减速器和联轴器与所述中心轴相连。6.根据权利要求1所述的一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，其特征在于，所述轴承上通过内六角螺钉安装轴承盖。7.根据权利要求1所述的一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，其特征在于，所述箱体支架为桁架结构，且所述箱体支架底部安装有轮子。8.根据权利要求2所述的一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，其特征在于，所述箱体支架外部与所述前端盖板相对的一面安装有前门，其余各面分别围设上面板、侧面板和后面板；其中，所述前门上设置有玻璃观察窗；所述前门上安装有转速调节器，所述转速调节器与所述电机相连；所述侧面板上安装有第一排风扇和第二排风扇，且所述第一排风扇和所述第二排风扇均与电源相连；所述后面板上预留有电机电源线接口。9.根据权利要求3所述的一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，其特征在于，所述前端连接架和所述后端连接架分别与所述旋转桶焊接相连。10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种抛光磁流变液搅拌匀滑装置，其特征在于，所述桶端连接架通过焊接方式与所述旋转桶相连。

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