專利名稱：一種磁流變拋光頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種磁流變拋光頭，特別是指加工直徑為10_以下的小口徑零件的拋光頭。
背景技術(shù)：
目前，光學(xué)非球面由于能夠有效消除像差，提高光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，并能減少鏡片個(gè)數(shù)，因而得以在光學(xué)工程、通訊工程、航空航天、汽車工業(yè)及醫(yī)療行業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用。近年來,對(duì)光學(xué)表面的質(zhì)量和面型精度的要求也越來越高。磁流變拋光技術(shù)是利用磁流變拋光液在磁場(chǎng)中的流變性進(jìn)行拋光，可達(dá)到超光滑的表面加工質(zhì)量和微小的工件亞表面損傷，并具有較高的加工效率。目前較成熟的磁流變拋光設(shè)備是美國(guó)QED公司生產(chǎn)的磁流變拋光機(jī)，其設(shè)備采用拋光輪形狀進(jìn)行超精密拋光，基本方法是將電磁鐵置于拋光輪下面，當(dāng)磁流變液隨拋光輪運(yùn)動(dòng)到電磁鐵上方時(shí)，由于磁場(chǎng)作用形成的緞帶凸起與被加工零件表面接觸實(shí)現(xiàn)材料的去除。由于受到拋光輪尺寸的限制，這種設(shè)備不適合加工較小尺寸的零件，特別是不適合加工小型的凹面零件。中國(guó)專利CN101352826A公開了一種光學(xué)元件內(nèi)凹面拋光方法及裝置，其方法是在待加工工件內(nèi)凹面下固定一個(gè)和待加工內(nèi)凹面形狀吻合的帶有槽路的芯模，工件繞自身回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并與芯模保持一個(gè)微小間隙，通過外磁極工具頭及內(nèi)磁極激勵(lì)線圈對(duì)加工區(qū)域施加磁場(chǎng)，磁流變拋光液沿槽路流經(jīng)加工區(qū)域時(shí)在磁場(chǎng)作用下形成柔性拋光頭吸附于內(nèi)凹面并產(chǎn)生拋光作用。該方法能實(shí)現(xiàn)小曲率半徑光學(xué)元件及其他回轉(zhuǎn)對(duì)稱高陡度非球面的內(nèi)凹面拋光加工，但對(duì)不同的內(nèi)凹面，要加工出對(duì)應(yīng)的芯模，所以加工不同的光學(xué)非球面時(shí)較麻煩。中國(guó)專利ZL200820228337.8公開了一種環(huán)帶旋轉(zhuǎn)式磁流變拋光頭，其特點(diǎn)是通過隨動(dòng)旋轉(zhuǎn)組件和固定組件的組合來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生一種環(huán)帶旋轉(zhuǎn)式的磁流變拋光頭，實(shí)現(xiàn)磨頭旋轉(zhuǎn)同時(shí)實(shí)現(xiàn)面接觸式加工。但該裝置在加工小口徑內(nèi)凹面零件及磁流變拋光液的循環(huán)更新方面存在不足。中國(guó)專利CN101564824A公開了一種磁流變斜軸拋光方法及裝置，該裝置中旋轉(zhuǎn)的拋光工具頭與工件軸向方向成一定的角度，拋光工具頭外殼旋轉(zhuǎn)，而內(nèi)部裝有勵(lì)磁裝置的固定軸不轉(zhuǎn)。磁流變拋光液在拋光工具頭和工件間隙處產(chǎn)生高剪切力，從而對(duì)材料進(jìn)行去除。該方法采用斜軸拋光可以防止干涉，能對(duì)微小非球面光學(xué)零部件及其模具及常規(guī)尺寸的工件表面進(jìn)行超精密拋光加工。但是當(dāng)拋光工具頭尺寸較小時(shí)，拋光工具頭內(nèi)部的勵(lì)磁裝置并不能有效實(shí)現(xiàn)磁流變拋光液的可持續(xù)更新，從而影響拋光效率和被加工表面質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種磁流變拋光頭，可用于加工小口徑光學(xué)元件，且能保證磁流拋光液的循環(huán)更新。[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為,一種磁流變拋光頭,包括調(diào)速電機(jī)、拋光頭外殼和拋光頭外殼內(nèi)的固定軸，所述調(diào)速電機(jī)的輸出軸為空心軸，所述拋光頭外殼的尾端與調(diào)速電機(jī)輸出軸連接，所述固定軸尾端穿過調(diào)速電機(jī)輸出軸而與調(diào)速電機(jī)機(jī)體連接；所述固定軸前端安裝永磁體，而永磁體的兩極分別與A磁軛和B磁軛連接，所述A磁軛前端與B磁軛前端對(duì)接且兩個(gè)磁軛對(duì)接后形成的形狀與拋光頭外殼前端形狀一致，并在A磁軛與B磁軛的對(duì)接處留有間隙。所述A磁軛與B磁軛對(duì)接處的間隙內(nèi)安裝橡膠塊。所述拋光頭外殼前端為球狀。A磁軛和B磁軛、永磁體組成磁路，橡膠塊隔開磁軛和磁軛形成間隙，在間隙處產(chǎn)生漏磁磁場(chǎng)。將本實(shí)用新型所述的磁流變拋光頭以一定角度安裝在超精密數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)臺(tái)上，按一定的運(yùn)動(dòng)方式對(duì)工件表面進(jìn)行拋光。工作時(shí)，拋光頭傾斜一定角度，使得拋光頭外殼前端在橡膠塊隔開的間隙處的法線與工件表面法線重合。磁流變拋光液由噴嘴噴到拋光頭外殼與工件的間隙處，磁流變拋光液在間隙處的磁場(chǎng)作用下形成賓漢體，調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)拋光頭外殼以速度ω2旋轉(zhuǎn)，從而賓漢體隨拋光頭外殼旋轉(zhuǎn)，同時(shí)工件以速度GJ1旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使得工件與賓漢體之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生剪切力實(shí)現(xiàn)材料去除的目的。當(dāng)賓漢體隨拋光頭外殼運(yùn)動(dòng)到?jīng)]有漏磁磁場(chǎng)的區(qū)域時(shí)，磁流變拋光液恢復(fù)液態(tài)特性從而被甩掉，由此實(shí)現(xiàn)磁流變拋光液的可持續(xù)更新。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由高磁導(dǎo)率的磁軛和永磁體組成的磁路在間隙處漏磁而產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)只存在于拋光頭部分區(qū)域而其余區(qū)域沒有，這樣的磁場(chǎng)分布能有效實(shí)現(xiàn)磁流變拋光液可持續(xù)更新；拋光頭外殼較小且前端為球狀，可用于加工小口徑光學(xué)元件；該裝置提高加工效率的同時(shí)，還可提高光學(xué)元件加工表面的質(zhì)量。

圖1為本實(shí)用新型所述磁流變拋光頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型所述磁流變拋光頭的工作示意圖；圖3是本實(shí)用新型的拋光頭前端部分的結(jié)構(gòu)放大圖；圖4是圖3中A-A斷面圖；圖5是A磁軛與B磁軛間隙處產(chǎn)生的漏磁磁場(chǎng)分布圖；圖中:1-調(diào)速電機(jī)，2-電機(jī)支座，3-連接鍵，4-拋光頭外殼，5-固定軸，6_永磁體，7-Α磁軛，8-橡膠塊，9-Β磁軛，10-工件，11-磁力線，12-磁流變拋光液，13-噴嘴，14-空心軸。
具體實(shí)施方式
如圖1所不,一種磁流變拋光頭，包括調(diào)速電機(jī)1、拋光頭外殼4和拋光頭外殼4內(nèi)的固定軸5,調(diào)速電機(jī)I的輸出軸為空心軸,所述拋光頭外殼4的尾端與調(diào)速電機(jī)輸出軸通過連接鍵3連接，所述固定軸5尾端穿過調(diào)速電機(jī)輸出軸而與調(diào)速電機(jī)機(jī)體連接；所述固定軸5前端安裝永磁體6,而永磁體6的兩極分別與A磁軛7和B磁軛9連接,所述A磁軛7前端與B磁軛9前端對(duì)接且兩個(gè)磁軛7、9對(duì)接后形成的形狀與拋光頭外殼4前端形狀一致，并在A磁軛7與B磁軛9的對(duì)接處留有間隙；A磁軛7與B磁軛9對(duì)接處的間隙內(nèi)安裝橡膠塊8 ;拋光頭外殼4前端為球狀。拋光頭外殼4、固定軸5均由非鐵質(zhì)的不導(dǎo)磁材料制作,磁軛7和磁軛9由高磁導(dǎo)率的軟鐵材料制作，電機(jī)支座2由鋁合金材料制作。如圖2所示，本實(shí)用新型的磁流變拋光頭以一定的角度安裝在超精密機(jī)床運(yùn)動(dòng)臺(tái)上，使得拋光頭外殼4前端工作處的法線與工件10表面的法線重合。工作時(shí)由計(jì)算機(jī)精確控制使法線始終保持重合狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)工件表面實(shí)現(xiàn)拋光。如圖3、圖4所示，漏磁處設(shè)置在拋光區(qū)域的后端，當(dāng)噴嘴13噴出磁流變液時(shí)，噴嘴后端的勵(lì)磁裝置立刻將其轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袙伖庾饔玫馁e漢體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的拋光。如圖5所示，用有限元分析軟件對(duì)漏磁磁場(chǎng)的內(nèi)部磁力線進(jìn)行仿真，圖中漏磁方向形成了梯度磁場(chǎng)，并且漏磁磁場(chǎng)外部少有磁力線分布，漏磁處的磁力線較多，這就充分說明了，該漏磁磁場(chǎng)能夠?qū)⒋艌?chǎng)引到漏磁區(qū)域，使磁流變液能夠在該區(qū)域形成具有拋光作用的賓漢體。
權(quán)利要求1.一種磁流變拋光頭，包括調(diào)速電機(jī)(I)、拋光頭外殼(4)和拋光頭外殼(4)內(nèi)的固定軸(5)，其特征是，所述調(diào)速電機(jī)(I)的輸出軸為空心軸，所述拋光頭外殼(4)的尾端與調(diào)速電機(jī)輸出軸連接，所述固定軸(5)尾端穿過調(diào)速電機(jī)輸出軸而與調(diào)速電機(jī)機(jī)體連接；所述固定軸(5)前端安裝永磁體(6),而永磁體(6)的兩極分別與A磁軛(7)和B磁軛(9)連接，所述A磁軛(7)前端與B磁軛(9)前端對(duì)接且兩個(gè)磁軛(7，9)對(duì)接后形成的形狀與拋光頭外殼(4)前端形狀一致，并在A磁軛(7)與B磁軛(9)的對(duì)接處留有間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁流變拋光頭，其特征是，所述A磁軛(7)與B磁軛(9)對(duì)接處的間隙內(nèi)安裝橡膠塊(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述磁流變拋光頭，其特征是，所述拋光頭外殼(4)前端為球狀。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種磁流變拋光頭，特別是指加工直徑為10mm以下的小口徑零件的拋光頭，調(diào)速電機(jī)的輸出軸為空心軸，拋光頭外殼的尾端與調(diào)速電機(jī)輸出軸連接，所述固定軸尾端穿過調(diào)速電機(jī)輸出軸而與調(diào)速電機(jī)機(jī)體連接；固定軸前端安裝永磁體，而永磁體的兩極分別與A磁軛和B磁軛連接，A磁軛前端與B磁軛前端對(duì)接且兩個(gè)磁軛對(duì)接后形成的形狀與拋光頭外殼前端形狀一致，并在A磁軛與B磁軛的對(duì)接處留有間隙。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由高磁導(dǎo)率的磁軛和永磁體組成的磁路在間隙處漏磁而產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)只存在于拋光頭部分區(qū)域而其余區(qū)域沒有，這樣的磁場(chǎng)分布能有效實(shí)現(xiàn)磁流變拋光液可持續(xù)更新。
文檔編號(hào)B24B1/00GK203019159SQ20132000222
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者尹韶輝, 徐志強(qiáng), 程振勇, 胡天 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙納美特超精密制造技術(shù)有限公司