一种高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置
阅读：529发布：2020-07-07
专利汇可以提供一种高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种高效超精密剪切增稠‑化学协同 抛光 装置，包括抛光工具、抛光工具夹具、抛光固动盘、防尘罩及 抛光液 循环装置，抛光固动盘安装在防尘罩内，防尘罩上设有抛光工具夹具，抛光工具安装在抛光工具夹具上，抛光工具设置在防尘罩内；抛光工具包括抛光液性状调节室和中空管，中空管上端与抛光液性状调节室出口连接，抛光液性状调节室进口与抛光液循环装置的出口连接，抛光液循环装置的进口与抛光液出口连接，抛光工具的下端处设有凹腔，凹腔内设有液流边界约束机构。本发明提高了 工件 的加工效率、 精度 ，并扩展了加工材料的范围及面形适应性。，下面是一种高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置专利的具体信息内容。
1.一种高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置，其特征是：包括抛光工具、抛光工具夹具、抛光固动盘、防尘罩及抛光液循环装置，所述抛光固动盘安装在防尘罩内，抛光固动盘用于安装工件；所述的防尘罩上设有抛光工具夹具，抛光工具安装在抛光工具夹具上，抛光工具设置在防尘罩内，位于工件夹具的正上方；防尘罩底部设有抛光液出口；
所述的抛光工具包括抛光液性状调节室和中空管，中空管上端与抛光液性状调节室出口连接，抛光液性状调节室进口与抛光液循环装置的出口连接，抛光液循环装置的进口与抛光液出口连接，所述的抛光工具的下端处设有凹腔，凹腔内设有液流边界约束机构，液流边界约束机构为设有孔隙的圆盘结构。
2.根据权利要求1所述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置，其特征是：所述液流边界约束机构由外向内包括孔隙层、环形空腔层及基盘；孔隙层内设有贯通两端面的孔隙，抛光液能够由贯通孔隙流出至待加工工件表面；环形空腔层为内部设有环形空腔的环状结构，环形空腔内装有气体、液体或空心固体；基盘安装在驱动机构上，驱动机构能够驱动基盘转动；基盘内设有空腔，基盘内的空腔通过设有阀门的管道与环形空腔连通，阀门上设有压力传感器控制阀门的开合；流边界约束机构外端与接触头连接，接触头连接驱动机构，驱动机构能够控制主动约束机构的约束基面上下运动或摆动。
3.根据权利要求1所述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置，其特征是：所述的抛光液循环装置包括抛光液净化装置、抛光液温控调节装置、抛光液补给与绿色化学环保物质混合装置、供给泵、化学物质供给装置；所述的供给泵的进口通关管道与抛光液出口连接，管道上设有抛光液净化装置、抛光液温控调节装置、抛光液补给与绿色化学环保物质混合装置；供给泵的出口与化学物质供给装置的进口连接，化学物质供给装置的出口与抛光液性状调节室进口连接。
4.根据权利要求1所述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置，其特征是：所述的抛光液循环装置还包括支管路，支管路的进口连接在供给泵的出口与化学物质供给装置的进口连接的管道上，支管路的出口对应于工件设置；支管路上设有抛光液性状调节装置。
5.根据权利要求1所述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置，其特征是：包括四个抛光工具，四个抛光工具沿圆周方向均匀布置。
6.根据权利要求1所述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置，其特征是：所述的抛光固动盘上设有工件夹具，工件夹具用于安装工件。
7.根据权利要求1所述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置，其特征是：所述的防尘罩的底部设有驱动装置，驱动装置的输出轴与防尘罩内抛光固动盘连接。
8.根据权利要求1所述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置，其特征是：所述的抛光工具夹具上安装有驱动装置，驱动装置与抛光工具连接；液流边界约束机构通过驱动机构安装在抛光工具底部凹槽内，驱动机构能够控制液流边界约束机构旋转及上下运动。
9.根据权利要求1所述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置，其特征是：抛光固动盘底部设有摆动机构，摆动机构呈上大下小的锥形。
10.根据权利要求1所述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置，其特征是：抛光工具的中空管上设有温度调节器。
一种高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置
技术领域
[0001] 本发明属于精密与超精密加工装置技术领域，尤其是涉及一种高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置。
背景技术
[0002] 抛光一直都是超精密加工最主要的一种方法，主要作用是降低工件表面粗糙度、去除损伤层、修正面形误差，获得高精度和高表面质量的终加工手段。研究和开发高效、高质量、低成本超精密加工方法一直是抛光技术发展主要方向之一。科学技术的众多应用领域里，出现了诸如特种光学玻璃、蓝宝石、氮化硅、单晶硅、钽酸锂等各种硬脆或软脆性难加工材料；此外，各类科技产品的表面形状也越来越向曲面甚至复杂曲面延伸，进一步增加了其超精密加工的难度。曲面不仅包括圆柱面、球面等轴对称面形，还包括由多曲率的曲面组合以达到某些数学特征的高精度、追求功能与美学效果的复杂曲面，已经广泛成为现代高新技术领域工业产品及其零部件的工作面。例如：复杂曲面航空发动机叶片可有效提高工作效能；非球面光学零件能够有效地矫正各种类型像差，大大提高了仪器与设备的识别能力；生物医用植入物、汽车零部件等越来越多的应用曲面外形，达到功能需求和美观性。
[0003] 目前开发的可用于多种材料（包含塑性、脆性、硬脆性、软脆性等难加工材料）、各类面形零件（非球面、异形面以及包含平面、柱面、球面等基础形面）精密加工或超精密抛光技术主主要包括计算机控制表面成型技术、磁场或电场辅助抛光、磨粒流加工、气囊抛光和化学机械抛光等。计算机控制表面成型技术属于传统的接触式抛光方法，一般是通过较小的抛光工具来适应工件曲面曲率的变化，以牺牲抛光效率来获得高的面形精度要求，但抛光工具曲率与被加工曲面曲率吻合差，影响了加工精度。磁场（或电场）辅助抛光方法是利用磁场（或电场）控制磁性磨粒或磁流变抛光液（或电流变液））对工件表面进行抛光，是一类高效、柔性的抛光方法，能够获得很好的加工效果，但其关键性的磁流变液制作成本与电流变抛光的电流变液、磁悬浮抛光用磁流体一样较为昂贵，使用成本制约了这类抛光方法的应用。磨粒流加工是通过复杂的磨粒流推动系统，将黏弹体（含磨粒）在一定压力下往复通过工件表面实现材料去除，工件材料去除效率较低，工件的表面质量受磨粒尺寸差异影响大。气囊抛光是使用一个气压可控的充气气囊作为抛光工具进行抛光加工，受加工工具尺寸限制，其仅可加工中-大口径面形工件，且边缘抛光精度控制较差。依靠磨粒-工件-环境之间的机械与化学作用，化学机械抛光利用含有磨料的化学抛光液实现了对蓝宝石、石英的超光滑、少/无损伤加工，且无需精度很高的抛光设备，但化学抛光液需要环保处理。电解抛光利用金属表面微观凸点在特定电解液中和适当电流密度下，发生阳极溶解的原理进行抛光，可以保证良好的加工精度和表面质量，获得较高的加工效率，成本较低，适用于金属工件。然而，电解抛光存在以下不足：对表面有序化组织敏感性较大；较难保持零件尺寸和几何形状的精确度；抛光后工件表面易存有斑点。弹性发射加工可获得超光滑无损表面，但材料去除量仅为原子级单位，加工效率低而受到应用限制；应力盘抛光优先去除表面最高点，能很好地控制中、高频误差，但主要用于超大型空间非球面镜的加工且成本高。
[0004] 已授权中国专利（ZL201210192915.8），专利名称：一种基于非牛顿流体剪切增稠效应的超精密曲面抛光方法，主要是利用抛光液与工件接触部分受剪切而增稠，接触区域的抛光液的粘度增大，增强了对磨粒或微粉的把持力，抛光液中具有抛光作用的磨粒或微粉对工件产生微切削作用或化学机械作用实现工件表面材料的去除，从而实现对工件表面的抛光。已授权中国专利（ZL201310275700.7），专利名称：基于非牛顿流体剪切增稠机理的抛光装置，它包括带有计算机控制运行轨迹的抛光工具系统、用来提供性能稳定的非牛顿流体磨料液循环装置、工作台以及同各组件相连的控制系统。工作台可以装夹各类尺寸大小的工件，并且具有多个的自由度，便于适应各类面形抛光时所需要的工件位姿的变换。由于上述2项专利技术仅仅单纯依靠驱动抛光液槽使抛光液相对工件运动来相对被动地产生剪切增稠效应，难以形成对工件加工区域液膜的边界主动约束及流动轨迹的有效控制，虽然可以一定程度上降低塑性材料的柱面、球面等外圆面（或其它凸曲面）以及单晶硅片材料的表面粗糙度，但是加工效率尚需进一步提升，尤其对氮化硅、蓝宝石等硬脆性材料的加工质量与效率均有所限制，更难加工凹曲面零件（如蓝宝石材料曲面工件、轴承外圈滚道等），从而限制了可加工材料的范围；此外，存在着如何有效控制该方法的材料去除确定性来保证面形精度等问题，难以达到一些特殊加工要求。
[0005] 已授权中国专利（ZL 201410436510.3），专利名称：基于非牛顿流体剪切增稠与电解复合效应的超精密加工方法，是一种基于非牛顿流体剪切增稠与电解效应的复合加工，必须使用导电电极等构件，解决电解抛光工件表面易存有斑点的问题，提高加工效率；但该方法对于可加工工件的面形适应性差，不能解决材料去除的确定性问题，难以实现工件材料的确定性抛光和高面形精度，所加工工件必须具有导电性能（如金属性导电材料），限制了可加工材料的范围，如不能加工导电类的金属塑性材料等等，此外，所存在的电解液属于非环保物质，依然对环境有一定的影响，增加了一定的绿色环保处理的成本，从而一定程度上提高了加工成本。
[0006] 已授权中国专利（ZL201410436897.2），专利名称：非牛顿流体剪切增稠与电解复合效应的超精密加工装置，包括抛光工具、抛光工具夹具、工件夹具和抛光池，所述工件夹具的导电件与电源阳极连接，所述抛光工具夹具的导电件与电源阴极连接。在具有剪切增稠效应的非牛顿流体中添加磨粒或微粉制备出抛光液，并添加电解液成分，使抛光液即具有电解作用又具有剪切增稠效果。电源通电后，在阳极工件与阴极抛光工具间产生电化学反应，工件表面的金属被电解溶解，随之工件表面会形成一层妨碍电化学反应的氧化膜。工件表面凸起处的氧化膜首先被磨掉，暴露出新鲜金属，电化学反应得以在凸起处继续进行。而凹陷处的氧化膜未被去除，化学反应受到阻碍，该处金属得到了保护。同时由于电流的尖峰效应，凸起处电场强度大，对金属的腐蚀能力也强，加上剪切增稠作用下磨粒对工件表面凸起处的去除作用更强，这几方面的共同作用影响，使得工件表面凸起处迅速被去除，表面粗糙度也迅速减小。该专利主要通过电解和剪切增稠效应，利用阳极工件与随极工具间的电化学反应来加工工件，因而对于导电性材料的加工具有一定的效果，但对于不能导电的诸如硬脆性等难加工材料却无法实现好的加工效果；且电解液不具备环保性质，后续处理成本高。
[0007] 已授权中国专利（ZL200610029268.3），专利名称：用于抛光低介电材料的抛光液，该抛光液包括磨料和水，还包括一种或多种金属螯合剂、唑类成膜剂和氧化剂，其能在较低的压力下具有较高的低介电材料的去除速率以及对其它材料的合适的抛光选择比，抛光后的表面光洁度较好。但这种抛光液仅用于抛光低介电材料，对于非低介电材料工件抛光质量不佳，加工材料范围小；没有对工件面形及精度进行控制，不能保证加工诸如曲面工件等面形；该发明具有螯合剂、唑类成膜剂和氧化剂等具有非环保性质的物质，并增加了抛光废液的处理环节与成本。
[0008] 已授权中国专利（201620670566.X），专利名称：一种高效硅片抛光机。该装置涉及动带轮通过中空管与磨盘连接，磨盘底部设有磨齿，抛光液箱通过管道与喷头连通，采用双硅片同时抛光的方式，将抛光效率提高一倍，提高企业的经济效益。但其仅利用中空管将抛光液流入到加工工件表面，且仅针对2片硅片（平面）的抛光，并不能实现其它类型多种材料、曲面工件的超精密加工。
发明内容
[0009] 为了解决上述的技术问题，本发明提出了一种控制简单、成本低，适用加工材料与面形范围广，且能够提高生产效率及产品质量的一种高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置。
[0010] 本发明所采用的技术方案是：一种高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置，包括抛光工具、抛光工具夹具、抛光固动盘、防尘罩及抛光液循环装置，所述抛光固动盘安装在防尘罩内，抛光固动盘用于安装工件；所述的防尘罩上设有抛光工具夹具，抛光工具安装在抛光工具夹具上，抛光工具设置在防尘罩内，位于工件夹具的正上方；防尘罩底部设有抛光液出口；
所述的抛光工具包括抛光液性状调节室和中空管，中空管上端与抛光液性状调节室出口连接，抛光液性状调节室进口与抛光液循环装置的出口连接，抛光液循环装置的进口与抛光液出口连接，所述的抛光工具的下端处设有凹腔，凹腔内设有液流边界约束机构，液流边界约束机构设有孔隙的圆盘结构。
所述的抛光工具包括抛光液性状调节室和中空管，中空管上端与抛光液性状调节室出口连接，抛光液性状调节室进口与抛光液循环装置的出口连接，抛光液循环装置的进口与抛光液出口连接，所述的抛光工具的下端处设有凹腔，凹腔内设有液流边界约束机构，液流边界约束机构设有孔隙的圆盘结构。
[0011] 上述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置中，所述液流边界约束机构由外向内包括孔隙层、环形空腔层及基盘；孔隙层内设有贯通两端面的孔隙，抛光液能够由贯通孔隙流出至待加工工件表面；环形空腔层为内部设有环形空腔的环状结构，环形空腔内装有气体、液体或空心固体；基盘安装在驱动机构上，驱动机构能够驱动基盘转动；基盘内设有空腔，基盘内的空腔通过设有阀门的管道与环形空腔连通，阀门上设有压力传感器控制阀门的开合；流边界约束机构外端与接触头连接，接触头连接驱动机构，驱动机构能够控制主动约束机构的约束基面上下运动或摆动。
[0012] 上述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置中，所述的抛光液循环装置包括抛光液净化装置、抛光液温控调节装置、抛光液补给与绿色化学环保物质混合装置、供给泵、化学物质供给装置；所述的供给泵的进口通关管道与抛光液出口连接，管道上设有抛光液净化装置、抛光液温控调节装置、抛光液补给与绿色化学环保物质混合装置；供给泵的出口与化学物质供给装置的进口连接，化学物质供给装置的出口与抛光液性状调节室进口连接。
[0013] 上述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置中，所述的抛光液循环装置还包括支管路，支管路的进口连接在供给泵的出口与化学物质供给装置的进口连接的管道上，支管路的出口对应于工件设置；支管路上设有抛光液性状调节装置。
[0014] 上述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置中，包括四个抛光工具，四个抛光工具沿圆周方向均匀布置。
[0015] 上述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置中，所述的抛光固动盘上设有工件夹具，工件夹具用于安装工件。
[0017] 上述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置中，所述的抛光工具夹具上安装有驱动装置，驱动装置与抛光工具连接；液流边界约束机构通过驱动机构安装在抛光工具底部凹槽内，驱动机构能够控制液流边界约束机构旋转及上下运动。
[0018] 上述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置中，抛光固动盘底部设有摆动机构，摆动机构呈上大下小的锥形。
[0019] 上述的高效超精密剪切增稠-化学协同抛光装置中，抛光工具的中空管上设有温度调节器，温度调节器能够调节工件待加工区的抛光液温度，控制加工区抛光液绿色化学环保物质的化学性质转换。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明利用液流边界主动约束与抛光液流流动主动控制、剪切增稠与绿色化学作用协同，提高了工件的加工效率、精度，并扩展了加工材料的范围（包含塑性、脆性、硬脆性、软脆性等难加工材料）及面形适应性（非球面、异形面以及包含平面、柱面、球面等基础形面）。
[0021] （2）本发明属于柔性加工方式，液流边界约束机构可依据实际液流边界和剪切增稠弹性层尺寸需要，其中的约束基面做一定的运动（如微动旋转、上下移动，达到控制边界与剪切增稠弹性层尺寸），在剪切增稠弹性层的调节、动态压力调节及吻合待加工工件面形时会自适应变形，主动吻合待加工工件的面形及复杂曲面，能够有效地控制抛光区域的流场与动态压力分布，更能进一步主动控制剪切增稠弹性层的尺寸，改善抛光液流场动态分布，提高材料去除确定性，表面变质层少，可用于多种面形（非球面、异形面以及包含平面、柱面、球面等基础形面）加工；并提高了面形的加工精度。附图说明
[0022] 图1是本发明的结构示意图。
[0023] 图2是图1中I处放大图。
[0024] 图3是本发明用于加工平面工件时主动约束机构处放大图。
[0025] 图4是本发明用于凹曲面工件时主动约束机构处放大图。
[0026] 图5是本发明用于凸曲面工件时主动约束机构处放大图。
[0027] 图6是本发明加工凹曲面工件时抛光工具处的结构图。
[0028] 图7是本发明加工凸曲面工件时抛光工具处的结构图。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0030] 如图1～图7所示，本发明包括抛光固动盘31、防尘罩30及抛光液循环装置，所述防尘罩30的顶部设有四个抛光工具夹具11，抛光工具夹具11沿圆周方向均匀布置，每个抛光工具夹具11上安装有一个抛光工具1，抛光工具夹具11顶部安装有一个驱动装置9，驱动装置9与抛光工具1连接，能够驱动抛光工具1转动。所述的抛光工具1包括抛光液性状调节室10和中空管，中空管上端与抛光液性状调节室10出口连接，下端位于防尘罩30内，中空管上设有温度调节器34。抛光液性状调节室10进口与抛光液循环装置的出口连接，抛光液循环装置的进口与防尘罩30底部的抛光液出口连接。所述的抛光工具1的下端处设有凹腔，凹腔内设有液流边界约束机构2，液流边界约束机构2为具有贯通孔隙的圆盘结构。液流边界约束机构2通过驱动机构33安装在凹槽内，驱动机构33能够驱动液流边界约束机构2旋转及上下运动。
[0031] 所述液流边界约束机构2可依据不同加工工件面形配备相应的抛光约束基面35并具有一定规律的微孔隙阵列、曲面适应待加工工件面形形态等特征，使抛光液流入与流出，形成主动约束可控的剪切增稠弹性层。智能系统36可依据实际液流边界和剪切增稠弹性层尺寸需要控制其中的约束基面35做一定的运动（如旋转、上下移动，达到控制边界与剪切增稠弹性层尺寸），能够有效地控制抛光区域的流场与动态压力分布，更能进一步主动控制剪切增稠弹性层的尺寸。
[0032] 所述液流边界约束机构2由外向内包括孔隙层、环形空腔层及基盘；孔隙层内设有贯通两端面的孔隙，抛光液能够由孔隙流出至待加工工件表面。环形空腔层为内部设有环形空腔39的环状结构，环形空腔39内装有气体、液体或空心固体。基盘安装在驱动机构上，驱动机构33能够驱动基盘转动。基盘内设有空腔，基盘内的空腔通过带阀门的管道与环形空腔39连通；阀门上设有压力传感器37，可根据智能系统36的实际控制参数控制阀门的开合，从而使得环形空腔39内的气体或液体释放与回流，或使得空心固体材料直接压缩，形成如图3-图5所示三种形态，导致约束机构2的约束基面35主动吻合工件面型（平面或凹、凸、复杂等曲面）。所述液流边界约束机构2外端与接触头41连接，接触头41经抛光工具、抛光工具夹具内部通道40连接至相应的驱动机构9，以达到控制主动约束机构2的约束基面35上下运动或一定角度的摆动。
[0033] 所述的抛光固动盘31安装在防尘罩30内，防尘罩的底部设有驱动装置19，驱动装置19的输出轴与抛光固动盘31连接，抛光固动盘31底部设有摆动机构18，摆动机构呈上大下小的锥形。抛光固动盘31上设有用于安装工件的工件夹具4，工件夹具4位于抛光工具1的正下方。抛光固动盘31上可依据工件3尺寸大小，能同时装夹2个及以上数量的工件及其抛光加工系统29，以利于提高加工效率；整个抛光加工区域处于防尘罩30保护之中。
[0034] 所述的抛光液循环装置包括抛光液净化装置14、抛光液温控调节装置15、抛光液补给与绿色化学环保物质混合装置16、供给泵17、化学物质供给装置7及支管路；所述的供给泵17的进口通关管道13与抛光液出口连接，管道13上设有抛光液净化装置14、抛光液温控调节装置15、抛光液补给与绿色化学环保物质混合装置16。供给泵17的出口与化学物质供给装置7的进口连接，化学物质供给装置7的出口与抛光液性状调节室10的进口8连接。支管路的进口连接在供给泵17的出口与化学物质供给装置7的进口连接的管道上，支管路的出口对应于工件设置。支管路上设有抛光液性状调节装置6。所述化学物质供给装置7能够向抛光工具1的进口8提供绿色环保化学物质（能提供H+、OH-等物质或其它调节剂）。所述的绿色化学天然环保物质可以是天然绿色植物提取液物质，或者可受温度影响（常温下呈中性物质，加工时能在加工区域位置随着加工温度变化至一定数值的条件下而呈酸碱性的物质，能在流出加工区域位置随着温度降低，循环流动快速恢复成初始抛光液的中性特性，保持原有的环保特性），或者一些能实现酸碱中性变换的绿色化学环保混合物（保证初始中性、加工区域发挥化学作用、循环流动时恢复成环保中性）。加工后的抛光液12经抛光液净化装置14、抛光液温控调节装置15、抛光液补给与绿色化学环保物质混合装置16、供给泵17之后成为用于加工的抛光液5。
[0035] 所述抛光液净化装置14包括采用分层级、多维过滤加工磨屑（不仅仅可过滤净化金属导电等塑性材料，还能过滤净化硬脆、软脆等不导电的难加工材料）及加工杂质的多维层次的过滤器件、抛光液有效物质收集器等。其中：金属类材料可考虑电磁力效应与振动等进行分离；硬脆软脆性材料可采取颗粒大小分层筛除等方式分离。
[0036] 所述抛光液温控调节装置15可将抛光液温度调节在25℃ 50℃，其通过低温水布~置“M”形的冷却方式，可以快速地将温度调节至合适范围。
[0037] 所述抛光液补给与绿色环保化学物质混合装置16包括抛光液补给器、绿色环保化学物质补给装置、抛光液剪切增强相性状调节器等。
[0038] 本发明使用时，其具体操作如下：（1）添加并充分分散抛光磨粒或微粉22（如Al2O3、CBN、金刚石、SiO2、氧化铈、碳化硅等，磨粒可依据不同加工材料而相应选择）、剪切增稠增强相21（天然植物提取物或可降解化学物质）、水等，制成具有剪切增稠特性的加工液（S）为基液（基液原料易获得，使用成本低）；
结合所加工材料的物化特性，添加一定的绿色化学环保物质23，是天然绿色植物提取液物质，或者可受温度影响（常温下呈中性物质，加工时能在加工区域位置随着加工温度变化至一定数值的条件下而呈酸碱性的物质，能在流出加工区域位置随着温度降低，循环流动快速恢复成初始抛光液的中性特性，保持原有的环保特性），或者一些能实现酸碱中性变换的绿色化学混合物（保证初始中性、加工区域发挥化学作用、循环流动时恢复成环保中性），能提供H+、OH-等物质或调节剂，以调节在加工区域的实时化学成分与pH值，并能通过抛光液净化装置14而快速恢复抛光液的中性特性，制备出具备高效剪切增稠-化学协同效应的高性能的抛光液5（C-S）。
结合所加工材料的物化特性，添加一定的绿色化学环保物质23，是天然绿色植物提取液物质，或者可受温度影响（常温下呈中性物质，加工时能在加工区域位置随着加工温度变化至一定数值的条件下而呈酸碱性的物质，能在流出加工区域位置随着温度降低，循环流动快速恢复成初始抛光液的中性特性，保持原有的环保特性），或者一些能实现酸碱中性变换的绿色化学混合物（保证初始中性、加工区域发挥化学作用、循环流动时恢复成环保中性），能提供H+、OH-等物质或调节剂，以调节在加工区域的实时化学成分与pH值，并能通过抛光液净化装置14而快速恢复抛光液的中性特性，制备出具备高效剪切增稠-化学协同效应的高性能的抛光液5（C-S）。
[0039] （2）高性能的抛光液5在经加工液循环系统中供给泵17泵出，经抛光液性状调节室10供给至工件3表面，对工件表面进行湿润与化学前处理，以利于后续高效抛光。
[0040] （3）剪切增稠-化学协同高效抛光过程中，抛光液5（C-S）经抛光液性状调节装置6供给至工件3表面对工件表面进行润湿与前化学处理；同时抛光液5（C-S）经可提供绿色化学环保物质（是天然绿色植物提取液物质，或者可受温度影响（常温下呈中性物质，加工时能在加工区域位置随着加工温度变化至一定数值的条件下而呈酸碱性的物质，能在流出加工区域位置随着温度降低，循环流动快速恢复成初始抛光液的中性特性，保持原有的环保特性），或者一些能实现酸碱中性变换的绿色化学混合物（保证初始中性、加工区域发挥化学作用、循环流动时恢复成环保中性），能提供H+、OH-等物质或其它调节剂）的化学物质供给装置7与带有液流边界主动约束性能的抛光工具1的进口8连接，抛光液5（C-S）在抛光液性状调节室10进行性状调节与控制，抛光液5（C-S）主动、可控调节地充滞于工件3与所述的抛光工具1的剪切增稠弹性层中，工件3表面和微凸处（或后期的微凹部）经抛光液中的化学处理使得待加工区域的工件材料更加容易被去除，利用剪切“增稠粒子弹性簇”（柔性模具）中磨粒的切削，使工件3表面变得平滑、光亮，保证了其表面质量和面形精度。
[0041] 抛光液5中含有一定量的绿色化学环保物质23，是天然绿色植物提取液物质，或者可受温度影响（常温下呈中性物质，加工时能在加工区域位置随着加工温度变化至一定数值的条件下而呈酸碱性的物质，能在流出加工区域位置随着温度降低，循环流动快速恢复成初始抛光液的中性特性，保持原有的环保特性），或者一些能实现酸碱中性变换的绿色化学混合物（保证初始中性、加工区域发挥化学作用、循环流动时恢复成环保中性），能提供H+ -、OH等物质或调节剂，由于一定范围的温度变化而形成“中性物质-酸或碱性-中性物质”可逆转换，其所释放酸碱性能够对工件3待加工表层27进行加工前化学处理，起到加工区域“软化”目的，以利于形成“增稠粒子弹性簇（柔性磨具）”中磨粒切削表面，这种化学环保物质的可逆转换性使得此加工方法具有了优异的环保特性，便于后续循环利用与废液更新处理等。
[0042] 所述的工件3固定在工件夹具4上，所述的工件夹具4与用于驱动工件夹具4上下及左右水平移动及转动的驱动装置19连接，并能由摆动机构18产生摆动以辅助抛光工具1中液流边界约束机构2与工件3面形的吻合（如约束基面35做微动旋转、上下移动，达到控制边界与剪切增稠弹性层尺寸与形状，控制抛光区域的流场与动态压力分布），利于实现高精度加工。
[0043] 所述的抛光工具1内具有抛光液增稠与化学成分的抛光液性状调节室10，使得抛光液5（C-S）经可提供绿色化学环保物质23（能提供H+、OH-等物质或其它调节剂）的化学物质供给装置7与带有液流边界主动约束性能的抛光工具1中的进口8连接输入抛光液增稠与化学成分的抛光液性状调节室10，经抛光液流管道和温度调节器34初步发挥作用，流入液流边界主动约束机构2。温度调节器34可进一步调节工件待加工区的抛光液温度，以利于抛光液绿色化学环保物质23的“中性物质-酸或碱性-中性物质”可逆转换。
[0044] 所述的液流边界约束机构2可依据实际液流边界和剪切增稠弹性层尺寸需要，其中的约束基面35具有一定的表面纹理，并做一定的运动（如微动旋转、上下移动，达到控制边界与剪切增稠弹性层尺寸），用以吻合工件3面形（平面等基础面形或曲面复杂异型面等），其经过特殊制造工艺使得其内部具有贯通孔隙31，抛光液5不仅可由抛光工具1下端的管道流出至工件3表面，也可经贯通孔隙32流经工件3表面的加工区；液流边界约束机构2可被驱动机构33驱动微动旋转和上下移动，并被驱动装置9驱动控制抛光液5与液流边界约束机构2表面之间的剪切增稠弹性层、液流流场及动态压力（如图3-图5所示F1、F2、F3三种形态），同时流边界主动约束机构2的约束基面35在剪切增稠弹性层的调节、动态压力调节及吻合待加工工件面形时会自适应变形，主动吻合待加工工件的面形及复杂曲面，呈现出图1、图2、图3中微小平面形态以及吻合工件的平面面形、图4中凸形态“n”以吻合工件的凹曲面形，呈现出图5中的凹“u”形态以吻合工件的凸曲面形。
[0045] 如图1、2所示，抛光过程中，在工件3表面表层与加工区域抛光液5（C-S）因温度调节器34使得液流边界主动约束机构2中的贯通孔隙32区域温度变化而抛光液绿色化学环保+ -物质23的“中性物质-酸或碱性”可逆转换，产生H 、OH等物质或调节剂，酸碱性的粒子与工件表层产生一定的化学效应，待加工工件3表面的材料被“软化”，随之工件3表面会形成一层“软化层”28。同时工件3与抛光工具1做相对运动，从而使抛光液5（C-S）在工件3与带有液流边界主动约束性能的抛光工具1中液流边界约束机构2下方受剪切作用发生剪切增稠现象，呈现出剪切增稠弹性层L，该区域的抛光液5（C-S）的粘度增大，增强了对磨粒或微粉22的把持作用，形成“增稠粒子弹性簇”24，抛光液5（C-S）中具有抛光作用的磨粒或微粉22对工件3表面产生微切削作用。工件表面3上的微观凸起（即工件3的表面层27上生成切屑26的工件表面微观层）首先被剪切去除，产生切屑26，暴露出新鲜表面材料；微观“凹”位置的“软化层”28已被抛光液5（C-S）化学“软化”，将在后续持续抛光加工中得到快速去除，表面粗糙度大为减小，并降低工件表面亚表面损伤；化学作用与剪切增稠作用协同来去除材料，使得加工效率大大提高。
[0046] 如图6、7所示，以离子水、环保增稠相21的具有剪切增稠特性的加工液（简称S）为基液（基液原料易获得，使用成本低），随后向其中加入一定粒径的磨粒22（如Al2O3、CBN、金刚石、SiO2、氧化铈、碳化硅等，磨粒可依据不同加工材料而相应选择，进行配置），结合所加工材料的物化特性，添加一种的绿色化学天然环保物质（由自然界中植物花草中提取，初始状态呈环保中性，其能在加工区域位置处随着加工产生的温度变化至一定数值的条件下主动提供H+、OH-等物质或调节剂），以调节其可化学成分与pH值，从而能对加工区表面待加工材料进行一定程度上的化学处理（以利于材料去除），并能在流出加工区域位置处快速恢复抛光液的中性特性（呈现并保持原有的环保特性），制备出具备剪切增稠-绿色化学协同效应的高性能抛光液（简称C-S）。工件3为曲面或复杂曲面，工件材料为塑性、硬脆软脆性等难加工材料。工件驱动装置9即可以旋转运动，又可以左右摆动，工件3与液流边界约束机构2的贯通孔隙32区域之间产生1-5mm剪切增稠弹性层L；液流边界主动约束机构2可被驱动机构33驱动微动旋转和上下移动，并被驱动装置9驱动控制抛光液5与约束抛光机构2表面之间的剪切增稠弹性层尺寸、液流流场及动态压力，同时流边界主动约束机构2的约束基面35在剪切增稠弹性层的调节、动态压力调节及吻合待加工工件面形时会自适应变形，主动吻合待加工工件的面形及复杂曲面，呈现出图6中凸形态n以吻合工件的凹曲面形，呈现出图7中的凹u形态以吻合工件的凸曲面形（或者针对图1、图2、图3中微小平面形态以及吻合工件的平面面形等基础面形）。一定程度上，使得调节工件驱动装置9和驱动装置19使工件3的曲面与抛光工具1中的液流约束抛光机构2下方的剪切增稠弹性层L或其曲面曲率相适应，并依靠液流边界主动约束的高效剪切增稠与化学协同作用，实现多种材料、多种面形工件3的整个曲面的高效高面形精度抛光。同时，在温度调节器34的作用下，工件表面加工区域，抛光液绿色化学环保物质23的“中性物质-酸或碱性”可逆转换，产生H+、OH-等物质或调节剂，酸碱性的粒子与工件3表层产生一定的化学效应，工件3的表面层27的材料被“软化”，随之工件3表面会形成一层“软化层”28，绿色化学作用与高效剪切增稠作用协同来去除材料，使得加工效率大大提高，从而更为高效、高精度地去除工件材料。
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