一種自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喌闹谱鞣椒?br>【專利摘要】本實用新型涉及一種自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，包括固定環(huán)、內(nèi)齒輪、砂輪環(huán)、齒輪軸、同步旋轉(zhuǎn)齒輪、行星齒輪、旋轉(zhuǎn)軸和圓柱體永磁鐵，旋轉(zhuǎn)軸裝設在砂輪環(huán)內(nèi)，圓柱體永磁鐵裝設在旋轉(zhuǎn)軸下端所設的通孔內(nèi)，內(nèi)齒輪裝設在砂輪環(huán)的上部，固定環(huán)裝設在內(nèi)齒輪的頂部，固定環(huán)固定在機床上，砂輪接口裝設在砂輪環(huán)及固定環(huán)的頂部，砂輪接口與砂輪環(huán)連接，砂輪接口上設有外齒輪，齒輪軸裝設在砂輪接口上，行星齒輪裝設在齒輪軸上，同步旋轉(zhuǎn)齒輪裝設在旋轉(zhuǎn)軸上端，行星齒輪與砂輪接口所設的外齒輪嚙合，同步旋轉(zhuǎn)齒輪及行星齒輪與內(nèi)齒輪嚙合。本實用新型實現(xiàn)磨料更新自銳和砂輪塊形狀的實時恢復，適合光電子/微電子基片和光學元件的平面高效超光滑均勻磨削拋光加工。
【專利說明】
一種自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?br>技術領域
[0001]本實用新型涉及一種自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，特別適合于光電子/微電子半導體基片及光學元件的超精密磨拋加工，屬于超精密加工技術領域。
【背景技術】
[0002]在LED領域，單晶硅(Si)、單晶鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、單晶碳化硅(SiC)和藍寶石(Al2O3)等作為半導體襯底材料，同樣要求具有超平坦和超光滑的表面(粗糙度Ra達到
0.3nm以下)才能滿足外延膜生長的要求，并且要求無缺陷、無損傷。而光學元件作為光學器件的核心元件之一，要達到良好的光學性能，其表面精度需要達到超光滑程度(粗糙度Ra達到Inm以下)，面形精度也有較高的要求(形狀精度達到0.5微米以下)?？梢钥闯鰺o論是光學平面元件還是半導體基片，均需要進行平坦化加工，其傳統(tǒng)工藝主要是高效研磨、超精密拋光、化學機械拋光、磁流變拋光和基于端面磨床的磨拋加工，其加工質(zhì)量和精度直接決定了光學器件及半導體器件的性能。
[0003]自從1984年日本的MastulS.等人提出了工件自旋轉(zhuǎn)磨削方法后，自旋轉(zhuǎn)磨削原理的超精密磨床已成為半導體晶片特別是大直徑晶片制造和背面減薄普遍采用的加工設備。在工件自旋轉(zhuǎn)磨削中，除了對超精密磨床的精度和主軸剛度提出很高度要求之外，對配套采用的端面砂輪也有極高的要求，其中以具有拋光性能砂輪(Poligrind)要求最高，采用該砂輪能直接通過磨削方式獲得機械拋光同等的表面質(zhì)量，大大提高了加工效率。但是Pol igrind的高性能造成了能生產(chǎn)此類砂輪的廠商極少，價格居高不下，進口價格在3萬人民幣左右，而且該類砂輪的齒高只有5?7_高，加工過程中砂輪磨損非?？欤蚨荒苡糜谏倭抗ぜ哪ハ?，磨削成本極高。因而本實用新型提出一種自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喖捌淠伔椒?，采用動態(tài)磁場形成自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K，實現(xiàn)對工件的恒壓力柔性加工，并且能使磨料在加工過程中實時更新自銳，而且該砂輪永不磨損，能夠以低廉的價格實現(xiàn)Pol igr ind的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目是針對Poligrind成本高、磨損快的問題提出一種自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?。本實用新型加工過程中砂輪塊能實現(xiàn)磨料自動更新和砂輪塊形狀的實時恢復，砂輪塊永不磨損，加工效率高，成本低，能獲得無表面和亞表面損傷的工件，適合光電子/微電子基片和光學元件的平面高效率超光滑均勻磨削拋光加工。
[0005]本實用新型的技術方案是:本實用新型自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，包括有固定環(huán)、內(nèi)齒輪、砂輪環(huán)、齒輪軸、同步旋轉(zhuǎn)齒輪、行星齒輪、旋轉(zhuǎn)軸和圓柱體永磁鐵，其中旋轉(zhuǎn)軸裝設在砂輪環(huán)內(nèi)，圓柱體永磁鐵裝設在旋轉(zhuǎn)軸下端所設的通孔內(nèi)，內(nèi)齒輪裝設在砂輪環(huán)的上部，固定環(huán)裝設在內(nèi)齒輪的頂部，且固定環(huán)固定在機床上，砂輪接口裝設在砂輪環(huán)及固定環(huán)的頂部，砂輪接口與砂輪環(huán)連接，砂輪接口上設有外齒輪，齒輪軸裝設在砂輪接口上，行星齒輪裝設在齒輪軸上，同步旋轉(zhuǎn)齒輪裝設在旋轉(zhuǎn)軸的上端，行星齒輪與砂輪接口所設的外齒輪嚙合，同步旋轉(zhuǎn)齒輪及行星齒輪與內(nèi)齒輪嚙合。
[0006]本實用新型的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，采用磁極旋轉(zhuǎn)的方法使相鄰的磁極磁力線發(fā)生實時變化，從而把靜態(tài)磁場轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)磁場，可以迫使無修整磁流變砂輪塊轉(zhuǎn)變?yōu)樽孕拚髯內(nèi)嵝話伖馍拜唹K而實現(xiàn)磨料的更新自銳和砂輪塊形狀的實時恢復，徹底解決了無修整磁流變砂輪塊正衡間隙加工過程中由于磁流變液的黏性和磁性作用下變形而無法恢復從而失去對工件的加工壓力的核心問題。本實用新型巧妙地采用砂輪的旋轉(zhuǎn)運動直接驅(qū)動行星齒輪機構中的內(nèi)齒輪旋轉(zhuǎn)，并借助內(nèi)齒輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動各磁極同步轉(zhuǎn)動，并利用迷宮結構和梯形結構實現(xiàn)機械密封和相對滑動，從而獲得了與傳統(tǒng)砂輪相當?shù)木o湊機構。本實用新型的另一優(yōu)點采用動態(tài)磁場實現(xiàn)磁流變液的更新和磨料的更新自銳，不需要采用循環(huán)裝置對磁流變液進行更新且加工過程中不需要更換磁流變液，自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K中的磨料具有容末效應，能實現(xiàn)細小的磨料與工件優(yōu)先接觸，避免粗顆粒磨料對工件的損傷，并且自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K的形狀能實時恢復，不存在傳統(tǒng)砂輪塊的磨損問題和磨料粒度及氣孔分布不均等關鍵問題。因而采用本實用新型的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喣塬@得的工件表面一致性好且無表面和亞表面損傷的高質(zhì)量工件，而且成本低，非常適合光電子/微電子基片和光學元件的平面高效率超光滑均勻磨削拋光加工。同時，本裝置使用過程中工件不旋轉(zhuǎn)時能加工出環(huán)帶型無損區(qū)域，適合于研究光學平面材料的材料去除機理和亞表面損傷檢測等試驗研究。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喨手饕晥D。
[0008]圖2是本實用新型自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喌木植糠糯笠晥D。
[0009]圖3為本實用新型自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜咥-A剖視圖。
[0010]圖4為本實用新型自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喐┮晥D。
[0011 ]圖5為本實用新型自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喲鲆晥D。
[0012]圖6為本實用新型自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喸诙嗣婺ゴ驳陌惭b示意圖。
[0013]圖7為本實用新型自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜啺惭b在端面磨床并形成流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K的示意圖。
[0014]圖8為本實用新型自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喌哪伡庸な疽鈭D。
[0015]圖9為圖8的B-B示意圖。
[0016]圖10為不具備本實用新型自修整功能的磁流變砂輪示意圖。
[0017]圖中:1.固定環(huán)，2.梯形止口，3.內(nèi)齒輪，4.外螺母，5.內(nèi)螺母，6.軸承隔套，7.圓錐滾子軸承，8.砂輪環(huán)，9.定位圓柱，10.迷宮止口，11.齒輪軸，12.安裝螺紋孔，13.砂輪接口，14.安裝止口，15.配合止口，16.緊固螺釘，17.同步旋轉(zhuǎn)齒輪，18.行星齒輪，19.孔用彈性擋圈，20.深溝球軸承，21.軸用彈性擋圈，22.平鍵，23.梯形滑動面，24.凸臺，25.旋轉(zhuǎn)軸，26.圓柱體永磁鐵，27.砂輪端面，28.端面磨床主軸，29.端面磨床床身，30.連接螺釘，31.固定連接環(huán)，32.自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K，33.環(huán)形槽，34.磁流變液，35.工件主軸，36.工件，37.加工間隙，38.無修整磁流變砂輪塊。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，但實際可實現(xiàn)的工藝不限于這些實施例:
[0019]實施例1:
[0020]如圖1?圖5所示，本實用新型的一種自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，包括有固定環(huán)
1、內(nèi)齒輪3、砂輪環(huán)8、齒輪軸11、同步旋轉(zhuǎn)齒輪17、行星齒輪18、旋轉(zhuǎn)軸25和圓柱體永磁鐵26，其中旋轉(zhuǎn)軸25裝設在砂輪環(huán)8內(nèi)，圓柱體永磁鐵26裝設在旋轉(zhuǎn)軸25下端所設的通孔內(nèi)，內(nèi)齒輪3裝設在砂輪環(huán)8的上部，固定環(huán)I裝設在內(nèi)齒輪3的頂部，且固定環(huán)I固定在機床上，砂輪接口 13裝設在砂輪環(huán)8及固定環(huán)I的頂部，砂輪接口 13與砂輪環(huán)8連接，砂輪接口 13上設有外齒輪，齒輪軸11裝設在砂輪接口 13上，行星齒輪18裝設在齒輪軸11上，同步旋轉(zhuǎn)齒輪17裝設在旋轉(zhuǎn)軸25的上端，行星齒輪18與砂輪接口 13所設的外齒輪嚙合，同步旋轉(zhuǎn)齒輪17及行星齒輪18與內(nèi)齒輪3嚙合。因因定環(huán)I固定，故行星齒輪18的軸線是固定的，砂輪接口 13轉(zhuǎn)動的時候，砂輪環(huán)8跟著轉(zhuǎn)動，且通過砂輪接口 13所設的外齒輪帶動行星齒輪18轉(zhuǎn)動，行星齒輪18的轉(zhuǎn)動會帶動內(nèi)齒輪3轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪3的轉(zhuǎn)動進而帶動同步旋轉(zhuǎn)齒輪17轉(zhuǎn)動。上述砂輪接口 13上設有的外齒輪與砂輪接口 13—體做出，或外齒輪單獨做出，再與砂輪接口 13固定連接。
[0021 ] 本實施例中，上述砂輪接口 13與砂輪環(huán)8通過緊固螺釘16連接。
[0022]本實施例中，上述旋轉(zhuǎn)軸25通過兩對圓錐滾子軸承7支承在砂輪環(huán)8;上述旋轉(zhuǎn)軸25在兩對圓錐滾子軸承7之間套裝有軸承隔套6。上述旋轉(zhuǎn)軸25在圓錐滾子軸承7的端部裝設有外螺母4及內(nèi)螺母5。
[0023]本實施例中，上述旋轉(zhuǎn)軸25的上端通過平鍵22安裝同步旋轉(zhuǎn)齒輪17;上述行星齒輪18通過深溝球軸承20支承在齒輪軸11上。
[0024]本實施例中，上述砂輪接口 13下端具有安裝止口 14，砂輪環(huán)8上端與砂輪接口 13下端貼合并通過安裝止口 14實現(xiàn)定位;上述內(nèi)齒輪3與砂輪環(huán)8通過內(nèi)齒輪3下端面的梯形滑動面23配合安裝，固定環(huán)I與內(nèi)齒輪3通過內(nèi)齒輪3上端面的梯形止口 2配合安裝，固定環(huán)I內(nèi)上側的凸環(huán)嵌套在砂輪接口 13左下端，齒輪軸11上端通過螺紋連接固定于固定環(huán)I上，行星齒輪18的端部通過孔用彈性擋圈19和軸用彈性擋圈21固定于齒輪軸11上。
[0025]本實施例中，上述固定環(huán)I上端具有多個定位圓柱9，固定環(huán)I可以相對砂輪接口13發(fā)生轉(zhuǎn)動，固定環(huán)I與砂輪接口 13之間存在防水結構迷宮止口 10，內(nèi)齒輪3可以相對固定環(huán)I和砂輪環(huán)8發(fā)生轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪3上端面的梯形止口 2和內(nèi)齒輪3下端面的梯形滑動面23具有耐磨擦材料涂層，實現(xiàn)自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喌臋C械密封與滑動摩擦。
[0026]本實施例中，上述圓柱體永磁鐵26的端面磁場強度大于lOOOGs，相鄰同磁極或者相鄰反磁極安裝于砂輪環(huán)8的垂直陣列孔內(nèi)，圓柱體永磁鐵26下端面與砂輪環(huán)8的垂直陣列孔存在著間隙且間隙相等，砂輪環(huán)8的垂直陣列孔與旋轉(zhuǎn)軸25間隙配合，圓柱體永磁鐵26均勾緊密圓周分布。
[0027]本實施例中，上述砂輪環(huán)8下端具有凸臺24，凸臺表面為平面或者十字槽面，凸臺表面距離圓柱體永磁鐵26下端面的距離為0.5mm?5mm。
[0028]本實施例中，上述砂輪環(huán)8和旋轉(zhuǎn)軸25采用不銹鋼，或硬鋁合金，或銅合金，或陶瓷等抗磁材料制作。
[0029]如圖6所示，本實用新型的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喌哪伔椒?，包括如下步驟:
[0030] I)根據(jù)Lapmaster SFT Corp.的DMG-601IV立式單軸超精密精密端面磨床機床的結構，設計如圖1?圖5適配的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喗Y構；
[0031 ] 2)根據(jù)4英寸單晶SiC基片的特點，選擇的磁場強度為5200Gs的圓柱體永磁鐵26相鄰同磁極安裝于自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜唭?nèi)，調(diào)整旋轉(zhuǎn)軸(25)使圓柱體永磁鐵26下端面到砂輪端面27的距離一致，并完成自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喌恼w安裝；
[0032]3)將自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喭ㄟ^砂輪接口 13和連接螺釘30安裝于端面磨床主軸28上，將固定環(huán)I通過固定環(huán)I上的定位圓柱9和固定連接環(huán)31固定于端面磨床床身29上;
[0033]4)將工件36通過真空吸裝夾于工件主軸35上，使工件圓心在圓柱體永磁鐵26圓心形成的軌跡圓附近，調(diào)整端面磨床主軸28使砂輪端面27到工件上表面的加工間隙37為
0.8mm；
[0034]5)通過在去離子水中加入濃度為5%的粒徑為5微米的金剛石磨料、濃度為3%的粒徑為0.5微米的金剛石磨料磨料，及去離子水中加入濃度為3%的粒徑為0.5微米的羰基鐵粉及濃度為10%的粒徑為3.5微米的羰基鐵粉，及加入濃度為5%的分散劑、濃度為3%的防銹劑和濃度為3%的穩(wěn)定劑，充分攪拌后通過超聲波震動10分鐘，形成磁流變液34;
[0035]5)如圖7?圖9所示，將磁流變液34倒入環(huán)形槽33內(nèi)，磁流變液在圓柱體永磁鐵26的磁流變效應下形成無修整磁流變砂輪塊38;
[0036]6)啟動端面磨床主軸28和工件主軸35，端面磨床主軸28帶動自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喴?00rpm速度旋轉(zhuǎn)，在行星齒輪18與砂輪接口 13上所設的外齒輪的作用下驅(qū)動內(nèi)齒輪3轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪3通過同步旋轉(zhuǎn)齒輪17帶動旋轉(zhuǎn)軸25和圓柱體永磁鐵26轉(zhuǎn)動，同步轉(zhuǎn)動的圓柱體永磁鐵26使端面磁場實時變化，使無修整磁流變砂輪塊38形成自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K32，工件主軸35帶動工件36以200rpm速度轉(zhuǎn)動；
[0037]7)工件36表面材料在自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K32的恒壓剪切作用和工件36自身的轉(zhuǎn)動下實現(xiàn)磨拋去除，經(jīng)過25分鐘磨拋加工，獲得Ra0.2nm的超光滑無亞表面損傷表面。
[0038]實施例2:
[0039]如圖1?圖5所示，本實用新型的一種自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喤c實施例1相同。
[0040]如圖6所示，本實用新型的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喌哪伔椒?，包括如下步驟:
[0041]I)根據(jù)Okamoto公司生產(chǎn)的VG401 MKII磨床的結構，設計如圖1?圖5適配的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喗Y構；
[0042]2)根據(jù)6英寸單晶Si基片的特點，選擇的磁場強度為3800GS的圓柱體永磁鐵26相鄰同磁極安裝于自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜唭?nèi)，調(diào)整旋轉(zhuǎn)軸25使圓柱體永磁鐵26下端面到砂輪端面27的距離一致，并完成自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喌恼w安裝；
[0043]3)將自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喭ㄟ^砂輪接口 13和連接螺釘30安裝于端面磨床主軸28上，將固定環(huán)I通過固定環(huán)I上的定位圓柱9和固定連接環(huán)31固定于端面磨床床身29上;
[0044]4)將工件36通過真空吸裝夾于工件主軸35上，使工件圓心在圓柱體永磁鐵26圓心形成的軌跡圓附近，調(diào)整端面磨床主軸28使砂輪端面27到工件上表面的加工間隙37為lmm;
[0045]5)通過在去離子水中加入濃度為6%的粒徑為5微米的氧化鋁磨料、濃度為3%的粒徑為0.5微米的氧化鈰磨料磨料及濃度為1%的粒徑為2微米的氧化鋁磨料磨料，及去離子水中加入濃度為5%的粒徑為0.3微米的羰基鐵粉及濃度為10%的粒徑為3.5微米的羰基鐵粉，及加入濃度為4%的分散劑、濃度為3%的防銹劑和濃度為4%的穩(wěn)定劑，充分攪拌后通過超聲波震動15分鐘，形成磁流變液34;
[0046]5)如圖7?圖9所示，將磁流變液34倒入環(huán)形槽33內(nèi)，磁流變液在圓柱體永磁鐵26的磁流變效應下形成無修整磁流變砂輪塊38;
[0047]6)啟動端面磨床主軸28和工件主軸35，端面磨床主軸28帶動自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喴?500rpm速度旋轉(zhuǎn)，在行星齒輪18與砂輪接口 13的外齒輪的作用下驅(qū)動內(nèi)齒輪3轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪3通過同步旋轉(zhuǎn)齒輪17帶動旋轉(zhuǎn)軸25和圓柱體永磁鐵26轉(zhuǎn)動，同步轉(zhuǎn)動的圓柱體永磁鐵26使端面磁場實時變化，使無修整磁流變砂輪塊38形成自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K32，工件主軸35帶動工件36以250rpm速度轉(zhuǎn)動；
[0048]7)工件36表面材料在自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K32的恒壓剪切作用和工件36自身的轉(zhuǎn)動下實現(xiàn)磨拋去除，經(jīng)過20分鐘磨拋加工，獲得Ra0.28nm的超光滑無亞表面損傷表面。
[0049]實施例3:
[0050]如圖1?圖5所示，本實用新型的一種自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喤c實施例1相同。
[0051]如圖6所示，本實用新型的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喌哪伔椒?，包括如下步驟:
[0052]I)根據(jù)Lapmaster SFT Corp.的DMG-601IV立式單軸超精密精密端面磨床機床的結構，設計如圖1?圖5適配的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喗Y構；
[0053]2)根據(jù)4英寸單晶藍寶石基片的特點，選擇的磁場強度為4500GS的圓柱體永磁鐵26相鄰同磁極安裝于自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜唭?nèi)，調(diào)整旋轉(zhuǎn)軸25使圓柱體永磁鐵26下端面到砂輪端面27的距離一致，并完成自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喌恼w安裝；
[0054]3)將自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喭ㄟ^砂輪接口 13和連接螺釘30安裝于端面磨床主軸28上，將固定環(huán)I通過固定環(huán)I上的定位圓柱9和固定連接環(huán)31固定于端面磨床床身29上;
[0055]4)將工件36通過真空吸裝夾于工件主軸35上，使工件圓心在圓柱體永磁鐵26圓心形成的軌跡圓附近，調(diào)整端面磨床主軸28使砂輪端面27到工件上表面的加工間隙37為
0.8mm；
[0056]5)通過在去離子水中加入濃度為5%的粒徑為5微米的金剛石磨料、濃度為3%的粒徑為0.5微米的金剛石磨料磨料和濃度為1%的粒徑為3微米的金剛石磨料磨料，及去離子水中加入濃度為5%的粒徑為0.3微米的羰基鐵粉及濃度為12%的粒徑為5微米的羰基鐵粉，及加入濃度為3%的分散劑、濃度為3%的防銹劑和濃度為4%的穩(wěn)定劑，充分攪拌后通過超聲波震動1分鐘，形成磁流變液34;
[0057]5)如圖7?圖9所示，將磁流變液34倒入環(huán)形槽33內(nèi)，磁流變液在圓柱體永磁鐵26的磁流變效應下形成無修整磁流變砂輪塊38;
[0058]6)啟動端面磨床主軸28和工件主軸35，端面磨床主軸28帶動自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喴?500rpm速度旋轉(zhuǎn)，在行星齒輪18與砂輪接口 13的外齒輪的作用下驅(qū)動內(nèi)齒輪3轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪3通過同步旋轉(zhuǎn)齒輪17帶動旋轉(zhuǎn)軸25和圓柱體永磁鐵26轉(zhuǎn)動，同步轉(zhuǎn)動的圓柱體永磁鐵26使端面磁場實時變化，使無修整磁流變砂輪塊38形成自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K32，工件主軸35帶動工件36以Orpm速度轉(zhuǎn)動；
[0059]7)工件36表面材料在自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K32的恒壓剪切作用和工件36自身的轉(zhuǎn)動下實現(xiàn)磨拋去除，經(jīng)過40分鐘磨拋加工，獲得Ra0.2nm的超光滑無亞表面損傷弧形帶狀表面，對拋光后形成的帶環(huán)進行光學顯微鏡檢測和材料去除率檢測，建立單晶藍寶石材料的去除模型。
[0060]從上述實施例可以看出，本實用新型的一種自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，采用磁極旋轉(zhuǎn)的方法使相鄰的磁極磁力線發(fā)生實時變化，從而把靜態(tài)磁場轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)磁場，可以迫使無修整磁流變砂輪塊轉(zhuǎn)變?yōu)樽孕拚髯內(nèi)嵝話伖馍拜唹K而實現(xiàn)磨料的更新自銳和砂輪塊形狀的實時恢復，徹底解決了無修整磁流變砂輪塊正衡間隙加工過程中由于磁流變液的黏性和磁性作用下變形而無法恢復從而失去對工件的加工壓力的核心問題(圖10所示)。本實用新型巧妙地采用砂輪的旋轉(zhuǎn)運動直接驅(qū)動行星齒輪機構中的內(nèi)齒輪旋轉(zhuǎn)，并借助內(nèi)齒輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動各磁極同步轉(zhuǎn)動，并利用迷宮結構和梯形結構實現(xiàn)機械密封和相對滑動，從而獲得了與傳統(tǒng)砂輪相當?shù)木o湊機構。本實用新型的另一優(yōu)點采用動態(tài)磁場實現(xiàn)磁流變液的更新和磨料的更新自銳，不需要采用循環(huán)裝置對磁流變液進行更新且加工過程中不需要更換磁流變液，自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K中的磨料具有容末效應，能實現(xiàn)細小的磨料與工件優(yōu)先接觸，避免粗顆粒磨料對工件的損傷，并且自修整流變?nèi)嵝話伖馍拜唹K的形狀能實時恢復，不存在傳統(tǒng)砂輪塊的磨損問題和磨料粒度及氣孔分布不均等關鍵問題。因而采用本實用新型的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喣塬@得的工件表面一致性好且無表面和亞表面損傷的高質(zhì)量工件，而且成本低，非常適合光電子/微電子基片和光學元件的平面高效率超光滑均勻磨削拋光加工。同時，本裝置使用過程中工件不旋轉(zhuǎn)時能加工出環(huán)帶型無損區(qū)域，適合于研究光學平面材料的材料去除機理和亞表面損傷檢測等試驗研究?？梢姡緦嵱眯滦蜆嬎记擅?，使用方便，加工效率高，加工效果好，而且該砂輪永不磨損，能夠以低廉的價格實現(xiàn)Poligrind的效果，是一種具有革命性的半導體基片/光學元件高效超精密加工方法。
[0061]應該指出，上述的【具體實施方式】只是針對本實用新型進行詳細的說明，它不應是對本實用新型的限制。對于熟悉本領域的技術人員來說，在不偏離權利要求的宗旨和范圍內(nèi)，可以有多種形式和細節(jié)的變化。
【主權項】
1.一種自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，其特征在于包括有固定環(huán)(I)、內(nèi)齒輪(3)、砂輪環(huán)(8)、齒輪軸(11)、同步旋轉(zhuǎn)齒輪(17)、行星齒輪(18)、旋轉(zhuǎn)軸(25)和圓柱體永磁鐵(26)，其中旋轉(zhuǎn)軸(25)裝設在砂輪環(huán)(8)內(nèi)，圓柱體永磁鐵(26)裝設在旋轉(zhuǎn)軸(25)下端所設的通孔內(nèi)，內(nèi)齒輪(3)裝設在砂輪環(huán)(8)的上部，固定環(huán)(I)裝設在內(nèi)齒輪(3)的頂部，且固定環(huán)(I)固定在機床上，砂輪接口( 13)裝設在砂輪環(huán)(8)及固定環(huán)(I)的頂部，砂輪接口( 13)與砂輪環(huán)(8)連接，砂輪接口(13)上設有外齒輪，齒輪軸(I I)裝設在砂輪接口(13)上，行星齒輪(18)裝設在齒輪軸(11)上，同步旋轉(zhuǎn)齒輪(17)裝設在旋轉(zhuǎn)軸(25)的上端，行星齒輪(18)與砂輪接口(13)所設的外齒輪嚙合，同步旋轉(zhuǎn)齒輪(17)及行星齒輪(18)與內(nèi)齒輪(3)嚙合。2.根據(jù)權利要求1所述的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜啠涮卣髟谟谏鲜錾拜喗涌?13)與砂輪環(huán)(8)通過緊固螺釘(16)連接。3.根據(jù)權利要求1所述的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，其特征在于上述旋轉(zhuǎn)軸(25)通過兩對圓錐滾子軸承(7)支承在砂輪環(huán)(8);上述旋轉(zhuǎn)軸(25)在兩對圓錐滾子軸承(7)之間套裝有軸承隔套(6)，上述旋轉(zhuǎn)軸(25)在圓錐滾子軸承(7)的端部裝設有外螺母(4)及內(nèi)螺母(5)04.根據(jù)權利要求1所述的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜啠涮卣髟谟谏鲜鲂D(zhuǎn)軸(25)的上端通過平鍵(22)安裝同步旋轉(zhuǎn)齒輪(17);上述行星齒輪(18)通過深溝球軸承(20)支承在齒輪軸(11)上。5.根據(jù)權利要求1所述的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，其特征在于上述砂輪接?13)下端具有安裝止口(14)，砂輪環(huán)(8)上端與砂輪接口(13)下端貼合并通過安裝止口(14)實現(xiàn)定位;上述內(nèi)齒輪(3)與砂輪環(huán)(8)通過內(nèi)齒輪(3)下端面的梯形滑動面(23)配合安裝，固定環(huán)(I)與內(nèi)齒輪(3)通過內(nèi)齒輪(3)上端面的梯形止口(2)配合安裝，固定環(huán)(I)內(nèi)上側的凸環(huán)嵌套在砂輪接口(13)左下端，齒輪軸(11)上端通過螺紋連接固定于固定環(huán)(I)上，行星齒輪(18)的端部通過孔用彈性擋圈(19)和軸用彈性擋圈(21)固定于齒輪軸(11)上。6.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，其特征在于上述固定環(huán)(I)上端具有多個定位圓柱(9)，固定環(huán)(I)能相對砂輪接口(13)發(fā)生轉(zhuǎn)動，固定環(huán)(I)與砂輪接口(13)之間存在防水結構迷宮止口(10)，內(nèi)齒輪(3)能相對固定環(huán)(I)和砂輪環(huán)(8)發(fā)生轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪(3)上端面的梯形止口(2)和內(nèi)齒輪(3)下端面的梯形滑動面(23)具有耐磨擦材料涂層，實現(xiàn)自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜喌臋C械密封與滑動摩擦。7.根據(jù)權利要求6所述的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜啠涮卣髟谟谏鲜鰣A柱體永磁鐵(26)的端面磁場強度大于lOOOGs，相鄰同磁極或者相鄰反磁極安裝于砂輪環(huán)(8)的垂直陣列孔內(nèi)，圓柱體永磁鐵(26)下端面與砂輪環(huán)(8)的垂直陣列孔存在著間隙且間隙相等，砂輪環(huán)(8)的垂直陣列孔與旋轉(zhuǎn)軸(25)間隙配合，圓柱體永磁鐵(26)均勻圓周分布。8.根據(jù)權利要求6所述的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，其特征在于上述砂輪環(huán)(8)下端具有凸臺(24)，凸臺表面為平面或者十字槽面。9.根據(jù)權利要求8所述的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，其特征在于上述凸臺表面距離圓柱體永磁鐵(26 )下端面的距離為0.5mm?5mm。10.根據(jù)權利要求6所述的自修整磁流變?nèi)嵝話伖馍拜?，其特征在于上述砂輪環(huán)(8)和旋轉(zhuǎn)軸(25)采用不銹鋼，或硬鋁合金，或銅合金，或陶瓷制作。
【文檔編號】B24D13/00GK205438026SQ201521134370
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月29日
【發(fā)明人】潘繼生, 閻秋生, 張鳳林
【申請人】廣東工業(yè)大學