專利名稱：磨削與拋光復(fù)合砂輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋光工具，尤其是涉及一種超精密非球面加工工具的磨削與拋光復(fù)合砂輪。
背景技術(shù)：
作為超精密加工領(lǐng)域中的一個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)難題，非球面的加工引起了各個(gè)國(guó)家的高度重視。采用非球面光學(xué)系統(tǒng)，可消除球差、慧差、像散和場(chǎng)曲，減少光能損失，從而獲得高品質(zhì)的圖像效果和高品質(zhì)的光學(xué)特性，不僅使儀器性能大大提高，而且可以減少體積、減輕重量，從而縮小系統(tǒng)的尺寸，降低成本，具有球面光學(xué)零件無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種現(xiàn)代光電子產(chǎn)品、圖像處理產(chǎn)品及軍事、天文和醫(yī)療等行業(yè)。因此，對(duì)非球面光學(xué)零件的需求越來越迫切。但非球面零件加工很困難，使得非球面光學(xué)零件的價(jià)格昂貴，從而導(dǎo)致非球面光學(xué)零件應(yīng)用受到很大的限制(B.E.Gillman，S.D.Jacobs.Bound-abrasive polishing foroptical glass[J].Applied Optical，1998，37(16)3498-3505)。
超精密磨削是一種解決各種高尺寸精度、高表面質(zhì)量、高形狀精度的有效加工方法，并且它能大大地提高零件的加工效率。由于磨削加工工具砂輪是用磨料的許多微小切削刃進(jìn)行切削，所排除的切屑也極其微小，因此加工精度高。而且由于砂輪是多刃工具，同時(shí)參與切削的切削刃很多，雖然排除的切屑很小，但加工效率還是很高的。
磁流變拋光技術(shù)是一項(xiàng)為適應(yīng)高精度加工而發(fā)展起來的新技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是拋光區(qū)域?yàn)榭煽氐娜嵝話伖猓趻伖獗砻娌粫?huì)產(chǎn)生亞表面破壞層，獲得納米級(jí)的表面粗糙度，能夠很好地滿足航天、航空和國(guó)防等領(lǐng)域的加工要求，有著廣闊的應(yīng)用前景。它能夠順利進(jìn)行的兩個(gè)前提條件一是提供適合于磁流變拋光的梯度磁場(chǎng)，二是配制出具有良好流變性的磁流變拋光液(J.A.Tichy.Hydrodynamic lubrication theory for the Binham plastic flow model.[J].Rheol，1991，35(4)477-496)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且實(shí)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)元件的超精密加工的磨削與拋光復(fù)合砂輪。
本發(fā)明設(shè)有磨粒層、砂輪外殼、永磁體、隔磁板、絲杠和滑桿。磨削與拋光復(fù)合砂輪可為平面砂輪或圓弧砂輪。磨粒層設(shè)于砂輪外殼兩側(cè)，用于磨削加工。砂輪外殼由四部分組成，兩側(cè)部分和中心部分采用隔磁材料，頂部采用導(dǎo)磁材料，兩側(cè)部分和頂部通過過盈配合聯(lián)接，兩側(cè)部分與中心部分固接。永磁體設(shè)于砂輪外殼內(nèi)部，永磁體中心部分與砂輪外殼中心部分通過過盈配合緊密結(jié)合，永磁體兩側(cè)與砂輪外殼兩側(cè)部分相聯(lián)進(jìn)行固定。隔磁板設(shè)于永磁體上方，隔磁板由三部分組成一個(gè)密閉的圓環(huán)，各部分中間穿有絲杠，兩側(cè)穿有滑桿，滑桿和絲杠均勻分布在圓周上，并通過間隙配合與砂輪外殼相聯(lián)，隔磁板在絲杠的帶動(dòng)下做來回運(yùn)動(dòng)。絲杠兩側(cè)螺紋方向相反，兩端開有一字槽。
砂輪外殼兩側(cè)部分與中心部分通過沉頭螺釘固接。永磁體為盤狀永磁體，盤狀永磁體設(shè)于砂輪外殼內(nèi)部，永磁體兩側(cè)通過沉頭螺釘與砂輪外殼兩側(cè)部分相聯(lián)進(jìn)行固定。
砂輪中心部分可通過內(nèi)孔與軸套，卡盤等進(jìn)行聯(lián)接，最后固定在主軸上。
本發(fā)明提供的復(fù)合砂輪功能強(qiáng)大，可完成更復(fù)雜的加工需要，能很好地滿足超精密加工中磨削與拋光要求。與現(xiàn)有的砂輪相比，本發(fā)明具有以下突出特點(diǎn)1.砂輪功能復(fù)合。由于本發(fā)明具有磨削與拋光兩種功能，既可用于磨削，又可用于拋光，因此其功能強(qiáng)大。
2.加工精度高。在磨削加工完成后，裝好傳送帶，打開各控制開關(guān)即可進(jìn)行拋光，不需要更換砂輪，甚至機(jī)床，故不會(huì)帶來重新裝夾，定位等引入的加工系統(tǒng)誤差。
3.加工效率高，成本低。本發(fā)明將磨削與拋光兩道加工工序集于一體，可在一臺(tái)機(jī)床上先后進(jìn)行，不用更換機(jī)床。故可提高加工效率，降低加工成本。
4.本拋光輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可靠，便于拆裝和維護(hù)。
由此可見，利用本發(fā)明對(duì)光學(xué)非球面工件表面進(jìn)行磨削和拋光，能夠有效加工出符合要求的表面，具有很大的研究?jī)r(jià)值和可行性。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)工作原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
參見圖1～3，本發(fā)明實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)主要由表面磨粒層1、砂輪外殼2、隔磁板3、沉頭螺釘4、絲杠6、永磁體7、滑桿9等組成。磨削與拋光復(fù)合砂輪可為平面砂輪或圓弧砂輪。復(fù)合砂輪外殼2由四部分組合而成，兩側(cè)部分和中心部分采用隔磁材料，頂部采用導(dǎo)磁材料5。兩側(cè)部分和頂部通過過盈配合聯(lián)接，兩側(cè)部分和中心部分通過沉頭螺釘4鎖緊。砂輪兩側(cè)部分表面為磨粒層1，用于磨削加工。砂輪頂部表面可放置傳送帶11，為磁流變拋光時(shí)用。復(fù)合砂輪內(nèi)部為盤狀永磁體7，永磁體7中心部分與砂輪外殼中心部分通過過盈配合緊密結(jié)合，永磁體兩側(cè)通過沉頭螺釘4與砂輪外殼兩側(cè)部分相聯(lián)進(jìn)行固定。永磁體7上方為隔磁板3，隔磁板3由三部分組成一個(gè)密閉的圓環(huán)，各部分中間穿有絲杠6，兩側(cè)穿有滑桿9，滑桿9和絲杠6均勻分布在圓周上，并通過間隙配合與砂輪外殼2相聯(lián)，隔磁板3在絲杠6的帶動(dòng)下做來回運(yùn)動(dòng)。絲杠6兩側(cè)螺紋方向相反，兩端開有一字槽8。砂輪中心部分可通過內(nèi)孔10與軸套，卡盤等進(jìn)行聯(lián)接，最后固定在主軸上。
當(dāng)磨削加工時(shí)，外界工具通過一字槽8對(duì)絲杠6進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得隔磁板3合攏，內(nèi)部高強(qiáng)磁場(chǎng)未露出。當(dāng)進(jìn)行磁流變拋光時(shí)，絲杠6旋轉(zhuǎn)，隔磁板3分開，內(nèi)部高強(qiáng)磁場(chǎng)露出，將傳送帶置于砂輪頂部的凹槽內(nèi)，同時(shí)開啟磁流變體攪拌裝置16和液壓泵15，由液壓泵15送出的磁流變體12附著在傳送帶11上。當(dāng)磁流變體12隨傳送帶進(jìn)入復(fù)合砂輪14與工件13形成的匯集間隙時(shí)，在高強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下受力壓向運(yùn)動(dòng)盤，轉(zhuǎn)變成賓漢(Bingham)介質(zhì)，從而形成單一穩(wěn)定的緞帶突起(即磨頭)，對(duì)工件表面與之接觸的區(qū)域產(chǎn)生很大的剪切力，從而使工件表面材料被去除。
權(quán)利要求
1.磨削與拋光復(fù)合砂輪，其特征在于設(shè)有磨粒層、砂輪外殼、永磁體、隔磁板、絲杠和滑桿；磨粒層設(shè)于砂輪外殼兩側(cè)；砂輪外殼由四部分組成，砂輪外殼兩側(cè)部分和中心部分采用隔磁材料，砂輪外殼頂部采用導(dǎo)磁材料，砂輪外殼兩側(cè)部分和頂部通過過盈配合聯(lián)接，砂輪外殼兩側(cè)部分與中心部分固接；永磁體設(shè)于砂輪外殼內(nèi)部，永磁體中心部分與砂輪外殼中心部分通過過盈配合緊密結(jié)合，永磁體兩側(cè)與砂輪外殼兩側(cè)部分相聯(lián)進(jìn)行固定；隔磁板設(shè)于永磁體上方，隔磁板由三部分組成一個(gè)密閉的圓環(huán)，隔磁板各部分中間穿有絲杠，隔磁板兩側(cè)穿有滑桿，滑桿和絲杠均勻分布在圓周上，并通過間隙配合與砂輪外殼相聯(lián)，隔磁板在絲杠的帶動(dòng)下做來回運(yùn)動(dòng)；絲杠兩側(cè)螺紋方向相反。
2.如權(quán)利要求1所述的磨削與拋光復(fù)合砂輪，其特征在于磨削與拋光復(fù)合砂輪為平面砂輪或圓弧砂輪。
3.如權(quán)利要求1所述的磨削與拋光復(fù)合砂輪，其特征在于砂輪外殼兩側(cè)部分與中心部分通過沉頭螺釘固接。
4.如權(quán)利要求1所述的磨削與拋光復(fù)合砂輪，其特征在于永磁體為盤狀永磁體。
5.如權(quán)利要求1所述的磨削與拋光復(fù)合砂輪，其特征在于永磁體兩側(cè)通過沉頭螺釘與砂輪外殼兩側(cè)部分相聯(lián)進(jìn)行固定。
6.如權(quán)利要求1所述的磨削與拋光復(fù)合砂輪，其特征在于絲杠兩側(cè)螺紋方向相反。
7.如權(quán)利要求6所述的磨削與拋光復(fù)合砂輪，其特征在于絲杠兩端開有一字槽。
全文摘要
磨削與拋光復(fù)合砂輪，涉及一種拋光工具，尤其是涉及一種超精密非球面加工工具的磨削與拋光復(fù)合砂輪。提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且實(shí)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)元件的超精密加工的磨削與拋光復(fù)合砂輪。設(shè)有磨粒層、砂輪外殼、永磁體、隔磁板、絲杠和滑桿。磨粒層設(shè)于外殼兩側(cè)。外殼由四部分組成，兩側(cè)部分和中心部分采用隔磁材料，頂部采用導(dǎo)磁材料，兩側(cè)部分和頂部過盈聯(lián)接，兩側(cè)部分與中心部分固接。永磁體設(shè)于外殼內(nèi)，中心部分與外殼中心部分過盈配合，兩側(cè)與外殼兩側(cè)部分相聯(lián)固定。隔磁板設(shè)于永磁體上方，由三部分組成一個(gè)密閉的圓環(huán)，各部分中間穿有絲杠，兩側(cè)穿有滑桿，滑桿和絲杠均勻分布在圓周上，并通過間隙配合與外殼相聯(lián)。絲杠兩側(cè)螺紋方向相反。
文檔編號(hào)B24B41/04GK101015903SQ200710008638
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者郭隱彪, 郭江, 王振忠 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)