專利名稱：一種雙面磁流變拋光裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙面磁流變拋光裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著光學(xué)、信息、航空航天、計(jì)量檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，高性能、 高精度、高集成的光電系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。以光學(xué)玻璃，結(jié)晶硅等硬脆材料為代表的光學(xué)元件 對(duì)加工工藝提出更加嚴(yán)格的要求，傳統(tǒng)的超精密鏡面磨削與金剛石超精密車削加工后會(huì)在 表面與亞表面留下?lián)p傷，因此，加工對(duì)于要求表面超光滑、亞表面不能損傷的光學(xué)元件的加 工，新的光整加工技術(shù)的出現(xiàn)是必須的。
磁流變拋光技術(shù)是一項(xiàng)適應(yīng)高精度、表面與亞表面沒有損傷的光整加工技術(shù)，是 利用磁流變液在不均勻磁場(chǎng)中的流變效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光整加工的一種工藝方法，是當(dāng)前學(xué)術(shù)界， 產(chǎn)業(yè)界研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
在公開的各種磁流變拋光技術(shù)中，有各種方式產(chǎn)生賓漢體與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來拋 光工件，實(shí)現(xiàn)加工，但不能同時(shí)加工內(nèi)外兩個(gè)表面，一般只有一個(gè)拋光頭，這種加工方式相 對(duì)于多個(gè)拋光頭來說，效率低。如美國(guó)Rochester大學(xué)所研究的磁流變拋光裝置是將磁流 變液通過泵體運(yùn)到旋轉(zhuǎn)的拋光輪表面，拋光輪將磁流變液帶入磁場(chǎng)，形成賓漢體，賓漢體與 工件形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的拋光。此方法無法實(shí)現(xiàn)對(duì)工件內(nèi)表面的加工。
中國(guó)專利200810030898.1中提出了一種用于大口徑非球面光學(xué)零件的磁流變變 拋光裝置，將大口徑光學(xué)零件置于機(jī)床上，拋光頭置于工件的正上方，磁流變循環(huán)系統(tǒng)跟拋 光頭相連，控制系統(tǒng)控制整個(gè)體統(tǒng)的工作。系統(tǒng)復(fù)雜，不適用于內(nèi)外表面需要同時(shí)加工的零 件。
一種磁射流拋光裝置是磁流變液通過磁場(chǎng)內(nèi)部高速射出，由于磁流變效應(yīng)，磁流 變液射出噴口時(shí)被約束，具有一定的粘度，通過調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度及噴射的方向來達(dá)到拋光工 件的目的，其缺點(diǎn)就是控制難，精度低，不能同時(shí)加工內(nèi)外表面。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙面磁流變拋光裝置及方法， 可同時(shí)加工工件的內(nèi)外表面，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。
本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種雙面磁流變拋光裝置，包括底座和儲(chǔ)存磁流變液的儲(chǔ) 液罐，所述底座上安裝由電機(jī)驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的拋光主軸，并設(shè)有拋光套筒套裝在拋光主軸上 且該拋光套筒通過連接件與拋光主軸連接，所述拋光套筒包括同軸且底板相連的的內(nèi)拋光 套筒和外拋光套筒，工件安裝在內(nèi)拋光套筒和外拋光套筒之間，且工件頂部通過固定件固 定在拋光主軸上方的端蓋；拋光套筒上安裝多個(gè)電磁鐵組，每個(gè)電磁鐵組由對(duì)應(yīng)安裝在內(nèi) 拋光套筒和外拋光套筒上并由控制器為其提供電流的內(nèi)套筒電磁鐵和外套筒電磁鐵組成， 且每個(gè)電磁鐵組中內(nèi)套筒電磁鐵和外套筒電磁鐵靠近工件的端部磁極相反；儲(chǔ)液罐的出液 口設(shè)有連接管路分別通入內(nèi)拋光套筒與工件之間的間隙和外拋光套筒與工件之間的間隙。
拋光套筒底部設(shè)有回收管路連接到儲(chǔ)液罐的進(jìn)液口。所述的磁流變液可以通過連 接管道，從儲(chǔ)液罐里面輸出，利用噴嘴噴入磁流變液，在拋光套筒下面通過回收管路將回收 的磁流變液輸送到儲(chǔ)液罐里面，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置磁流變液的輸入與輸出的循環(huán)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)磁 流變液的循環(huán)更新。
所述電磁鐵可以根據(jù)實(shí)際需要改變其形狀、個(gè)數(shù)、位置，以適應(yīng)不同形狀，不同位 置，不同大小的雙面圓環(huán)零件的高效率、超精密拋光要求。可將所述內(nèi)套筒電磁鐵和外套筒 電磁鐵靠近工件的端面為水平；也可將內(nèi)套筒電磁鐵和外套筒電磁鐵靠近工件的端面為對(duì) 應(yīng)的向內(nèi)凹陷和向外凸出。
一種利用上述雙面磁流變拋光裝置的雙面磁流變拋光方法，該方法包括如下步 驟，將工件安裝在內(nèi)拋光套筒與外拋光套筒之間，啟動(dòng)拋光主軸的電機(jī)，內(nèi)拋光套筒4和外 拋光套筒隨拋光主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，然后打開儲(chǔ)液罐的出液口，通過連接管路向內(nèi)拋光套筒與工件 之間的間隙和外拋光套筒與工件之間的間隙內(nèi)注入磁流變液，啟動(dòng)控制器并由控制器向內(nèi) 套筒電磁鐵和外套筒電磁鐵提供間歇性電流，每個(gè)電磁鐵組相當(dāng)于一組拋光頭，分別加工 工件內(nèi)外表面。
所述控制器向電磁鐵提供間歇性電流，所以電磁鐵也是間歇性的提供磁性，電磁 鐵有磁性與無磁性的過程就是磁性拋光緞帶與磁流變液相互轉(zhuǎn)化的過程，拋光套筒上的電 磁鐵的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)整個(gè)磁流變液的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)磁流變液的循環(huán)使用。
由以上可知，本發(fā)明作為一種雙面磁流變拋光裝置及方法，可同時(shí)加工工件的的 內(nèi)外表面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，且易于操作，并能實(shí)現(xiàn)磁流變液的循環(huán)使用。


圖1為本發(fā)明所述拋光裝置的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中F-F面的截面圖；圖3為第一種電磁鐵組的形狀示意圖；圖4為第二種電磁鐵組的形狀示意圖；圖5為第三種電磁鐵組的形狀示意圖；圖中1-底座，2-儲(chǔ)液罐，3-軸承端蓋，4-內(nèi)拋光套筒，5-回收槽，6-工件，7-吸附件，8-端蓋，9-連接管路，10-外拋光套筒，I1-磁流變液，12-軸承，13-拋光主軸，14-軸承端蓋，15-回收管路，16-齒輪，17-電 機(jī)，18-控制器，19-外套筒電磁鐵，20-內(nèi)套筒電磁鐵。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，一種雙面磁流變拋光裝置，包括底座I和儲(chǔ)存磁流變液11 的儲(chǔ)液罐2，底座I上安裝由電機(jī)17驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的拋光主軸13，并設(shè)有拋光套筒套裝在拋 光主軸13上且該拋光套筒通過連接件與拋光主軸13連接，所述拋光套筒包括同軸且底板 相連的的內(nèi)拋光套筒4和外拋光套筒10，工件6安裝在內(nèi)拋光套筒4和外拋光套筒10之 間，且工件6頂部通過固定件7固定在拋光主軸13上方的端蓋，固定件7為吸附件；拋光套 筒上安裝多個(gè)電磁鐵組，每個(gè)電磁鐵組由對(duì)應(yīng)安裝在內(nèi)拋光套筒4和外拋光套筒10上并由控制器18為其提供電流的內(nèi)套筒電磁鐵20和外套筒電磁鐵19組成，且每個(gè)電磁鐵組中內(nèi) 套筒電磁鐵20和外套筒電磁鐵19靠近工件6的端部磁極相反；儲(chǔ)液罐2的出液口設(shè)有連 接管路9分別通入內(nèi)拋光套筒4與工件6之間的間隙和外拋光套筒10與工件6之間的間 隙。
拋光套筒底部設(shè)有回收管路15連接到儲(chǔ)液罐2的進(jìn)液口。
磁鐵可以根據(jù)需要有多種形狀，如圖3所示，內(nèi)套筒電磁鐵20和外套筒電磁鐵19 靠近工件6的端面為水平。
如圖4所示，內(nèi)套筒電磁鐵20和外套筒電磁鐵19靠近工件的端面為對(duì)應(yīng)的向內(nèi) 凹陷和向外凸出的折線，即內(nèi)套筒電磁鐵20的端面向內(nèi)凹陷、外套筒電磁鐵19的端面向外 凸出或者內(nèi)套筒電磁鐵20的端面向外凸出、外套筒電磁鐵19的端面向內(nèi)凹陷。
如圖5所示，內(nèi)套筒電磁鐵20和外套筒電磁鐵19靠近工件的端面為對(duì)應(yīng)的向內(nèi) 凹陷和向外凸出的圓弧，即內(nèi)套筒電磁鐵20的端面向內(nèi)凹陷、外套筒電磁鐵19的端面向外 凸出或者內(nèi)套筒電磁鐵20的端面向外凸出、外套筒電磁鐵19的端面向內(nèi)凹陷。
一種利用上述雙面磁流變拋光裝置的雙面磁流變拋光方法，該方法包括如下步 驟，將工件6安裝在內(nèi)拋光套筒4與外拋光套筒10之間，啟動(dòng)拋光主軸的電機(jī)17，內(nèi)拋光 套筒4和外拋光套筒10隨拋光主軸13轉(zhuǎn)動(dòng)，然后打開儲(chǔ)液罐2的出液口，通過連接管路9 向內(nèi)拋光套筒4與工件6之間的間隙和外拋光套筒10與工件6之間的間隙內(nèi)注入磁流變 液11，啟動(dòng)控制器18并由控制器18向內(nèi)套筒電磁鐵20和外套筒電磁鐵19提供間歇性電 流，每個(gè)電磁鐵組相當(dāng)于一組拋光頭，分別加工工件6內(nèi)外表面。
權(quán)利要求
1.一種雙面磁流變拋光裝置，包括底座(I)和儲(chǔ)存磁流變液(11)的儲(chǔ)液罐(2)，其特征是，所述底座(I)上安裝由電機(jī)(17)驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的拋光主軸(13)，并設(shè)有拋光套筒套裝在拋光主軸(13)上且該拋光套筒通過連接件與拋光主軸(13)連接，所述拋光套筒包括同軸且底板相連的的內(nèi)拋光套筒(4)和外拋光套筒(10)，工件(6)安裝在內(nèi)拋光套筒(4)和外拋光套筒(10)之間，且工件(6)頂部通過固定件(7)固定在拋光主軸(13)上方的端蓋；拋光套筒上安裝多個(gè)電磁鐵組，每個(gè)電磁鐵組由對(duì)應(yīng)安裝在內(nèi)拋光套筒(4)和外拋光套筒(10) 上并由控制器(18)為其提供電流的內(nèi)套筒電磁鐵(20)和外套筒電磁鐵(19)組成，且每個(gè)電磁鐵組中內(nèi)套筒電磁鐵(20)和外套筒電磁鐵(19)靠近工件(6)的端部磁極相反；儲(chǔ)液罐(2)的出液口設(shè)有連接管路(9)分別通入內(nèi)拋光套筒(4)與工件(6)之間的間隙和外拋光套筒(10)與工件(6)之間的間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙面磁流變拋光裝置，其特征是，所述拋光套筒底部設(shè)有回收管路(15)連接到儲(chǔ)液罐(2)的進(jìn)液口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述雙面磁流變拋光裝置，其特征是，所述內(nèi)套筒電磁鐵(20) 和外套筒電磁鐵(19)靠近工件(6)的端面為水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述雙面磁流變拋光裝置，其特征是，所述內(nèi)套筒電磁鐵(20) 和外套筒電磁鐵(19)靠近工件的端面為對(duì)應(yīng)的向內(nèi)凹陷和向外凸出。
5.一種利用權(quán)利要求1所述雙面磁流變拋光裝置的雙面磁流變拋光方法，其特征是， 該方法包括如下步驟，將工件(6 )安裝在內(nèi)拋光套筒(4 )與外拋光套筒(10 )之間，啟動(dòng)拋光主軸的電機(jī)(17)，內(nèi)拋光套筒(4)和外拋光套筒(10)隨拋光主軸(13)轉(zhuǎn)動(dòng)，然后打開儲(chǔ)液罐(2 )的出液口，通過連接管路(9 )向內(nèi)拋光套筒(4)與工件(6 )之間的間隙和外拋光套筒 (10)與工件(6)之間的間隙內(nèi)注入磁流變液(11)，啟動(dòng)控制器(18)并由控制器(18)向內(nèi)套筒電磁鐵(20)和外套筒電磁鐵(19)提供間歇性電流，每個(gè)電磁鐵組相當(dāng)于一組拋光頭， 分別加工工件(6)內(nèi)外表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙面磁流變拋光裝置及方法，底座上安裝由電機(jī)驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的拋光主軸，并設(shè)有拋光套筒套裝在拋光主軸上且該拋光套筒通過連接件與拋光主軸連接，拋光套筒包括同軸且底板相連的內(nèi)拋光套筒和外拋光套筒，工件安裝在內(nèi)拋光套筒和外拋光套筒之間，且工件頂部通過固定件固定在拋光主軸上方的端蓋。在內(nèi)外拋光套筒上有規(guī)律的裝有電磁鐵，磁極徑向放置，內(nèi)外拋光套筒和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)兩者保持一定的間隙，間隙內(nèi)充滿磁流變液，拋光時(shí)，內(nèi)外拋光套筒旋轉(zhuǎn)，使電磁鐵旋轉(zhuǎn)，每一組電磁鐵相當(dāng)于一組拋光頭，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)環(huán)形面的內(nèi)外高效拋光加工，控制相關(guān)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同形狀、大小的圓環(huán)面的加工。
文檔編號(hào)B24B1/00GK102990481SQ20131000187
公開日2013年3月27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), 游永豐, 胡天 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙納美特超精密制造技術(shù)有限公司