專利名稱：一種非球面光學零件的研拋裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種機械領域中零件的加工裝置，尤其涉及一種非球面光學零件的研 拋裝置。
背景技術(shù)：
非球面光學零件因具有良好的光學特性而受到研究者的廣泛關(guān)注。近年來，非球 面光學零件研拋技術(shù)與裝備的研究開發(fā)一般利用超精密多軸數(shù)控機床為平臺，以多軸數(shù)控 插補運動伺服的方式進行加工，以實現(xiàn)非球面研拋過程的數(shù)控化、精量化，一定程度上提高 了研拋的加工效率。但是研拋過程中所需的研拋力均需通過工具系統(tǒng)的位移及其與工件的 接觸變形來產(chǎn)生和控制，也就是說，現(xiàn)有研拋系統(tǒng)均存在力/位耦合問題，而在精密和超精 密加工過程中，力/位耦合問題對加工精度、零件的表面質(zhì)量和加工效率的影響不容忽視， 且往往成為制約加工水平進一步提高的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是一種可提高曲面精加工質(zhì)量的非球面光學零件的 研拋裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種非球面光學零件的研拋裝 置，包括工作臺、輸入軸、輸出軸、轉(zhuǎn)軸和固定在所述的工作臺上的電機，所述的電機通過第 一傳動機構(gòu)與所述的輸入軸連接，所述的輸入軸與所述的輸出軸之間設置有磁流變液力矩 伺服裝置，所述的輸出軸通過第二傳動機構(gòu)與所述的轉(zhuǎn)軸連接，所述的轉(zhuǎn)軸上固定設置有 研拋頭。所述的磁流變液力矩伺服裝置包括剪切盤、磁流變液、勵磁線圈和殼體，所述的殼 體通過軸承同軸密封套設在所述的輸入軸上，所述的剪切盤設置在所述的殼體內(nèi)且固定連 接在所述的輸入軸的端部，所述的勵磁線圈固定設置在所述的殼體內(nèi)且同軸套設在所述的 剪切盤外，所述的磁流變液填充在所述的剪切盤的周圍，所述的輸出軸固定連接在所述的 殼體上且與所述的輸入軸同軸，所述的殼體可轉(zhuǎn)動地設置在所述的工作臺上。所述的磁流變液主要由非導磁性液體和均勻分散于其中的高磁導率、低磁滯性的 微小軟磁性顆粒組成，在外加磁場的作用下，磁流變液可以在毫秒級的時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為賓漢 流體，產(chǎn)生剪切屈服應力，且剪切屈服應力可由施加的磁場強弱來控制；當去掉外加磁場 時，磁流變液又恢復到牛頓流體狀態(tài)。所述的勵磁線圈與所述的磁流變液之間設置有隔磁環(huán)，以減少勵磁線圈產(chǎn)生的磁 場漏磁，所述的隔磁環(huán)與所述的殼體之間設置有密封圈。所述的轉(zhuǎn)軸上通過軸承套設有支架，所述的支架固定連接在所述的工作臺上，以 保證研拋頭在工作時運行穩(wěn)定。所述的研拋頭與所述的轉(zhuǎn)軸相垂直。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是由于輸入軸與輸出軸之間設置有磁流變液力矩
3伺服裝置，通過控制該裝置，便可實時地控制研拋過程中的研拋力，而研拋頭的位移通過數(shù) 控機床中工作臺的位移控制，從而實現(xiàn)了力/位硬件裝置上的解耦，解決了研拋系統(tǒng)中的 力/位耦合問題，提高了研拋裝置的加工精度和零件的表面加工質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明的俯視圖；圖2為本發(fā)明的磁流變液力矩伺服裝置的剖視圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。如圖所示，一種非球面光學零件的研拋裝置，包括工作臺1、輸入軸2、輸出軸3、轉(zhuǎn) 軸4和固定在工作臺1上的電機11，電機11通過第一傳動機構(gòu)5與輸入軸2連接，輸出軸 3通過第二傳動機構(gòu)6與轉(zhuǎn)軸4連接，輸入軸2與輸出軸3之間設置有磁流變液力矩伺服 裝置7，磁流變液力矩伺服裝置7包括剪切盤71、磁流變液72、勵磁線圈73和殼體74，殼體 74通過軸承同軸密封套設在輸入軸2上，剪切盤71設置在殼體74內(nèi)且固定連接在輸入軸 2的端部，勵磁線圈73固定設置在殼體74內(nèi)且同軸套設在剪切盤71外，磁流變液72填充 在剪切盤71的周圍，勵磁線圈73與磁流變液72之間設置有隔磁環(huán)75，隔磁環(huán)75與殼體 74之間設置有密封圈76，輸出軸3固定連接在殼體74上且與輸入軸2同軸，殼體74可轉(zhuǎn) 動地設置在工作臺1上，轉(zhuǎn)軸4上垂直固定設置有研拋頭8，轉(zhuǎn)軸4上通過軸承套設有支架 9，支架9固定連接在工作臺1上。磁流變液主要由非導磁性液體和均勻分散于其中的高磁導率、低磁滯性的微小軟 磁性顆粒組成。在外加磁場的作用下，磁流變液可以在毫秒級的時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為賓漢流體，產(chǎn) 生剪切屈服應力T b，當去掉外加磁場時，又恢復到牛頓流體狀態(tài)，而剪切屈服應力可由施 加的磁場強弱來控制本裝置中，磁流變液力矩伺服裝置7的工作原理為當勵磁線圈73通電后，產(chǎn)生磁 場，磁流變液72中的磁性顆粒瞬間被磁化，使磁流變液72成為固體，隨著輸入軸2轉(zhuǎn)動帶 動剪切盤71轉(zhuǎn)動并剪切磁流變液72，使磁流變液72發(fā)生轉(zhuǎn)動，而磁流變液72與殼體74之 間的摩擦力帶動殼體74轉(zhuǎn)動，使固定在殼體74上的輸出軸3也隨之一起轉(zhuǎn)動，并產(chǎn)生輸出 力矩；且通過改變施加在勵磁線圈73上的勵磁電流的大小，可改變穿過磁流變液72的磁場 強度，使得磁流變液72的剪切屈服應力發(fā)生變化，從而使得磁流變液力矩伺服裝置7的輸 出力矩發(fā)生變化，實現(xiàn)對研拋力的控制。上述實施例中，第一傳動機構(gòu)5和第二傳動機構(gòu)6為機械領域中常用的傳動機構(gòu)， 如皮帶輪和皮帶組合的傳動機構(gòu)、齒輪傳動機構(gòu)等；研拋頭8為機械領域中常用的研磨工 具，如砂輪等。
權(quán)利要求
一種非球面光學零件的研拋裝置，其特征在于包括工作臺、輸入軸、輸出軸、轉(zhuǎn)軸和固定在所述的工作臺上的電機，所述的電機通過第一傳動機構(gòu)與所述的輸入軸連接，所述的輸入軸與所述的輸出軸之間設置有磁流變液力矩伺服裝置，所述的輸出軸通過第二傳動機構(gòu)與所述的轉(zhuǎn)軸連接，所述的轉(zhuǎn)軸上固定設置有研拋頭。
2.如權(quán)利要求1所述的一種非球面光學零件的研拋裝置，其特征在于所述的磁流變 液力矩伺服裝置包括剪切盤、磁流變液、勵磁線圈和殼體，所述的殼體通過軸承同軸密封套 設在所述的輸入軸上，所述的剪切盤設置在所述的殼體內(nèi)且固定連接在所述的輸入軸的端 部，所述的勵磁線圈固定設置在所述的殼體內(nèi)且同軸套設在所述的剪切盤外，所述的磁流 變液填充在所述的剪切盤的周圍，所述的輸出軸固定連接在所述的殼體上且與所述的輸入 軸同軸，所述的殼體可轉(zhuǎn)動地設置在所述的工作臺上。
3.如權(quán)利要求2所述的一種非球面光學零件的研拋裝置，其特征在于所述的勵磁線圈 與所述的磁流變液之間設置有隔磁環(huán)，所述的隔磁環(huán)與所述的殼體之間設置有密封圈。
4.如權(quán)利要求1所述的一種非球面光學零件的研拋裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)軸上通 過軸承套設有支架，所述的支架固定連接在所述的工作臺上。
5.如權(quán)利要求1所述的一種非球面光學零件的研拋裝置，其特征在于所述的研拋頭與 所述的轉(zhuǎn)軸相垂直。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非球面光學零件的研拋裝置，特點是包括工作臺、輸入軸、輸出軸、轉(zhuǎn)軸和固定在工作臺上的電機，電機通過第一傳動機構(gòu)與輸入軸連接，輸入軸與輸出軸之間設置有磁流變液力矩伺服裝置，輸出軸通過第二傳動機構(gòu)與轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)軸上固定設置有研拋頭；優(yōu)點是由于輸入軸與輸出軸之間設置有磁流變液力矩伺服裝置，通過控制該裝置，便可實時地控制研拋過程中的研拋力，而研拋頭的位移通過數(shù)控機床中工作臺的位移控制，從而實現(xiàn)了力/位硬件裝置上的解耦，解決了研拋系統(tǒng)中的力/位耦合問題，提高了研拋裝置的加工精度和零件的表面加工質(zhì)量。
文檔編號B24B37/00GK101862990SQ20101019671
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者史永杰, 胡利永, 詹建明, 鄭堤 申請人:寧波大學