本發(fā)明涉及光學(xué)零件表面超光滑加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有開放性磁場(chǎng)的電磁方式拋光磨頭及裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代短波學(xué)、強(qiáng)光光學(xué)、電子學(xué)及薄膜科學(xué)的發(fā)展要求光學(xué)元件應(yīng)具有高反射率、高面形精度、低粗糙度以及高強(qiáng)度，因此對(duì)光學(xué)表面的要求極為苛刻，如表面無(wú)晶格畸變?nèi)毕荩静淮嬖跉堄鄳?yīng)力，極低的表面粗糙度、無(wú)外來(lái)雜質(zhì)污染、高幾何精度、且襯底表面應(yīng)具有準(zhǔn)確的晶向等。特別是2.5D、3D、球面等不規(guī)則形狀光學(xué)零件需求量的巨增，對(duì)光學(xué)零件加工的質(zhì)量和工藝提出了越來(lái)越苛刻的要求。

磁流變拋光技術(shù)是將電磁學(xué)和流體力學(xué)理論相結(jié)合并應(yīng)用于光學(xué)加工的一種技術(shù)。磁流變加工技術(shù)是目前比較理想的高精度光學(xué)零件加工技術(shù)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是不存在工具磨損的問(wèn)題，加工精度高；易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制；其拋光工具利用磁流變體的特殊性，不會(huì)產(chǎn)生亞表面破壞，能從根本上解決以往拋光方法中存在的問(wèn)題，滿足現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展對(duì)光學(xué)零件的發(fā)展要求。

中國(guó)專利ZL.200820228337.8公開了一種環(huán)帶磁流變變拋光方法，電磁線圈供電后，內(nèi)外磁極最小間隙的位置產(chǎn)生強(qiáng)度較大的梯度磁場(chǎng)，從而形成環(huán)帶狀的賓漢體，電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)外磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)環(huán)帶狀的賓漢體一起旋轉(zhuǎn)，同時(shí)工件在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)進(jìn)行擺動(dòng)和自轉(zhuǎn)，使得工件與環(huán)狀賓漢體之間形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生剪切力實(shí)現(xiàn)磁流變拋光。

眾所周知，提高光學(xué)零件的拋光效率，磁流變拋光的主要手段包括：提高運(yùn)動(dòng)速度，增大磁場(chǎng)強(qiáng)度以及增加與工件接觸的賓漢體面積。上述磁流變磨頭裝置能夠?qū)崿F(xiàn)工件表面拋光，具有一定的新穎性，但是該項(xiàng)技術(shù)存在一定的應(yīng)用制約，

其一該技術(shù)在加工過(guò)程中需內(nèi)外磁極環(huán)繞電磁線圈旋轉(zhuǎn)，因磁極與線圈之間具有間隙，將產(chǎn)生渦旋效應(yīng)，致使磁場(chǎng)強(qiáng)度難以增加，從而很難擴(kuò)大與工件接觸賓漢體的面積，即使能擴(kuò)大到一定的范圍，其均勻性也會(huì)受到制約；

其二，該技術(shù)所采用的隨動(dòng)旋轉(zhuǎn)組件只能通過(guò)軸承固定在旋轉(zhuǎn)軸的一端，如固定在旋轉(zhuǎn)軸的下端，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性不好，如固定在旋轉(zhuǎn)軸的上端，會(huì)使磁極端面離線圈距離增加，從而導(dǎo)致磁場(chǎng)強(qiáng)度成指數(shù)倍下降；

其三，該技術(shù)在電磁線圈供電后，只在內(nèi)外磁極最小間隙的位置才能產(chǎn)生強(qiáng)度較大的梯度磁場(chǎng)，從而形成環(huán)帶狀的賓漢體，這就限定其內(nèi)外磁極(即N、S極)必須極盡可能的接近，形成閉合的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，否則就無(wú)法形成穩(wěn)定的強(qiáng)磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)拋光的目的。

鑒于上述原因，研發(fā)一種新的磁流變拋光磨輪及裝具以克服現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題是必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明專利的目的是提供一種采用開放性磁場(chǎng)的磁流變拋光磨輪裝置，可以克服現(xiàn)有技術(shù)電磁強(qiáng)度難以提升、加工效率低和設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明專利采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

開放性磁場(chǎng)的磁流變拋光磨輪裝置，包括主磁極和旋轉(zhuǎn)磁極，所述主磁極包括外壁、內(nèi)壁、圓環(huán)狀底面，主磁極一體成型，外壁和內(nèi)壁之間留有空隙，所述空隙內(nèi)安裝有銅線圈，所述旋轉(zhuǎn)磁極嵌于內(nèi)壁中，還設(shè)有添加磁流變液的工作槽嵌在旋轉(zhuǎn)磁極上端中，所述旋轉(zhuǎn)磁極上端設(shè)有使磁流變液形成賓漢體的磨輪，旋轉(zhuǎn)磁極下端連接皮帶輪安裝軸。

進(jìn)一步地，所述銅線圈纏繞固定在主磁極內(nèi)，銅線圈與主磁極間無(wú)間隙，主磁極是導(dǎo)磁材料。

進(jìn)一步地，所述銅線圈的上端高于主磁極內(nèi)壁的上端，所述銅線圈上端設(shè)有一線圈壓塊，所述線圈壓塊螺紋連接在主磁極上，線圈壓塊是不導(dǎo)磁材料。

進(jìn)一步地，所述主磁極外側(cè)焊接一冷水箱，所述冷水箱設(shè)有下進(jìn)水口和上出水口，冷水箱是不導(dǎo)磁材料。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)磁極呈“T”型，旋轉(zhuǎn)磁極的上端大于下端，所述旋轉(zhuǎn)磁極的上端架于主磁極內(nèi)壁的上端上。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)磁極和所述磨輪連為一體，是軟磁材料，所述磨輪是環(huán)帶式斷續(xù)結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)方體斷續(xù)結(jié)構(gòu)、橢圓體斷續(xù)結(jié)構(gòu)、不規(guī)則體斷續(xù)結(jié)構(gòu)中的任一種。

進(jìn)一步地，所述磨輪的外側(cè)插設(shè)且膠粘有一磨輪擋水圈。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)磁極與所述主磁極上端相接之間設(shè)有上軸承，所述旋轉(zhuǎn)磁極與所述主磁極下端相接之間設(shè)有下軸承。

進(jìn)一步地，所述上軸承上方設(shè)有壓圈，所述壓圈螺紋連接在所述主磁極內(nèi)壁上，以固定上軸承。

進(jìn)一步地，所述下軸承下方設(shè)有軸承墊圈，所述軸承墊圈通過(guò)第一螺釘安裝在主磁極上。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便實(shí)用，銅線圈與主磁極之間無(wú)間隙，設(shè)置旋轉(zhuǎn)磁極在主磁極內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，可以避免渦旋效應(yīng)，大大增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，擴(kuò)大磁流變拋光中與工件接觸賓漢體的面積，且每個(gè)賓漢體的磁場(chǎng)均勻性一致，大大提高了加工效率；其次，旋轉(zhuǎn)磁極、磨輪、磨輪擋水圈、皮帶輪安裝軸這些隧動(dòng)組件安裝在皮帶輪安裝軸的上端，克服了運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定的問(wèn)題，本發(fā)明N，S極可以相距較遠(yuǎn)的間隔，無(wú)需形成閉合的回路即可產(chǎn)生穩(wěn)定的強(qiáng)磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)拋光的目的。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1.本發(fā)明整體安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2.本發(fā)明磨輪裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3.旋轉(zhuǎn)磁極結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4.磨輪環(huán)帶式斷續(xù)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5.磨輪長(zhǎng)方體斷續(xù)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6.磨輪橢圓體斷續(xù)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1-3所示，開放性磁場(chǎng)的磁流變拋光磨輪裝置，包括主磁極和旋轉(zhuǎn)磁極2，主磁極通過(guò)第三螺釘17安裝在機(jī)座15上，主磁極包括外壁11、內(nèi)壁12、圓環(huán)狀底面13，主磁極一體成型，外壁11和內(nèi)壁12之間留有空隙，空隙內(nèi)安裝有銅線圈3，銅線圈3纏繞固定在主磁極內(nèi)，銅線圈3與主磁極間無(wú)間隙，可以避免渦旋效應(yīng)，大大增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，擴(kuò)大磁流變拋光中與工件接觸賓漢體的面積，且每個(gè)賓漢體的磁場(chǎng)均勻性一致，大大提高了加工效率，銅線圈3的上端高于主磁極內(nèi)壁的上端，銅線圈3上端設(shè)有一線圈壓塊5，線圈壓塊5螺紋連接在主磁極上，用以固定銅線圈3。主磁極1外側(cè)焊接一冷水箱7，冷水箱7設(shè)有下進(jìn)水口71和上出水口72，冷卻水從下進(jìn)水口71進(jìn)入，從上出水口72流出，使產(chǎn)生的大量熱能的銅線圈3得以快速冷卻。

旋轉(zhuǎn)磁極2嵌于內(nèi)壁12中，還設(shè)有添加磁流變液的工作槽嵌在旋轉(zhuǎn)磁極上端中，旋轉(zhuǎn)磁極上端設(shè)有使磁流變液形成賓漢體的磨輪21，旋轉(zhuǎn)磁極2和所述磨輪21是一體，如圖4-6所示，磨輪21可以是環(huán)帶式斷續(xù)結(jié)構(gòu)；長(zhǎng)方體斷續(xù)結(jié)構(gòu)、橢圓體斷續(xù)結(jié)構(gòu)，甚至是不規(guī)則體斷續(xù)結(jié)構(gòu)。所述磨輪21的外側(cè)插設(shè)且膠粘有一磨輪擋水圈6。

旋轉(zhuǎn)磁極2呈“T”型，旋轉(zhuǎn)磁極2的上端大于下端，所述旋轉(zhuǎn)磁極2的上端架于主磁極內(nèi)壁12的上端上。旋轉(zhuǎn)磁極2下端通過(guò)第二螺釘18連接在皮帶輪安裝軸13上。旋轉(zhuǎn)磁極2在主磁極內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，同樣可以避免渦旋效應(yīng)，大大增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，擴(kuò)大磁流變拋光中與工件接觸賓漢體的面積，且每個(gè)賓漢體的磁場(chǎng)均勻性一致，大大提高了加工效率。本發(fā)明N，S極可以相距較遠(yuǎn)的間隔，無(wú)需形成閉合的回路即可產(chǎn)生穩(wěn)定的強(qiáng)磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)拋光的目的。

所述旋轉(zhuǎn)磁極2與所述主磁極上端相接之間設(shè)有上軸承8，所述旋轉(zhuǎn)磁極2與所述主磁極下端相接之間設(shè)有下軸承9。所述上軸承8上方設(shè)有壓圈4，所述壓圈4螺紋連接在所述主磁極內(nèi)壁12上，以固定上軸承8。所述下軸承9下方設(shè)有軸承墊圈11，所述軸承墊圈11通過(guò)第一螺釘10安裝在主磁極上。

主磁極、旋轉(zhuǎn)磁極2、磨輪21、壓圈4為軟磁材料；所述線圈壓塊5、磨輪擋水圈6、機(jī)座15為不導(dǎo)磁材料。旋轉(zhuǎn)磁極2、磨輪21、磨輪擋水圈6、皮帶輪安裝軸22這些隧動(dòng)組件安裝在皮帶輪安裝軸的上端，克服了運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定的問(wèn)題。

把電機(jī)安裝在機(jī)座15上，用聯(lián)軸器16將電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸和皮帶輪安裝軸22連接，往工作槽內(nèi)添加磁流變液，當(dāng)電機(jī)通電，驅(qū)動(dòng)皮帶輪安裝軸22和旋轉(zhuǎn)磁極2旋轉(zhuǎn)，給銅線圈3通電，旋轉(zhuǎn)磁極2的端面即磨輪21會(huì)使磁流變液形成斷續(xù)狀的賓漢體結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，賓漢體結(jié)構(gòu)可隨電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度、通電磁場(chǎng)強(qiáng)度等進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，皮帶輪安裝軸22的旋轉(zhuǎn)方向是可變的。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。