本發(fā)明涉及一種大平面拋光裝置，尤其是涉及一種基于磁流變效應(yīng)的集群式大平面拋光裝置。

背景技術(shù)：

超光滑表面拋光技術(shù)是超精密加工體系的一個(gè)重要組成部分，隨著研究的深入以及檢測技術(shù)的提高，人們對納米級超光滑表面的形成機(jī)理有了更深刻的認(rèn)識(shí)，并開發(fā)了許多拋光技術(shù)，如傳統(tǒng)游離磨料拋光，主要指磨料游離散布在工件與柔性研具之間的工作界面內(nèi)，通過工件和研具向磨料施加作用力，使磨料在工作界面內(nèi)滾動(dòng)和滑動(dòng)，從工件上去除材料的加工方式，該方法在拋光過程中，磨料的濃度、分布均勻性、運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)軌跡及滯留時(shí)間等無法直接控制；再如彈性發(fā)射加工，該方式的核心部件是一個(gè)拋光輪，拋光輪與工件之間保持一個(gè)微小間隙(大約數(shù)十個(gè)微米)，拋光液充斥于該間隙之內(nèi)。加工時(shí)，拋光輪高速旋轉(zhuǎn)，使微小間隙內(nèi)形成了一層流體動(dòng)壓拋光膜，從而平衡施加在拋光輪上的壓力。磨料在流體動(dòng)壓的作用下與工件表面發(fā)生微弱的彈性碰撞實(shí)現(xiàn)從工件上去除材料，但是該方法的加工效率極其低下(僅5nm/min)，而基于有關(guān)文獻(xiàn)記載磁流變拋光的材料去除率為2μm/min，其優(yōu)點(diǎn)是可以通過多步修形來提高面形精度，逐步降低表面粗糙度，且不引入表面及亞表面損傷，但目前關(guān)于磁流變拋光裝置都需要集成一個(gè)拋光液循環(huán)裝置且拋光效率同比其它拋光方式較低，這不但增大整個(gè)拋光裝置的尺寸，增加了拋光裝置的成本，而且縮短了磁流變拋光的應(yīng)用范圍。基于以上現(xiàn)狀，我國拋光技術(shù)比較成熟，但在某些細(xì)節(jié)方面需要優(yōu)化改善(如縮小拋光裝置的整體結(jié)構(gòu)尺寸、降低成本的情況下增加拋光效率等)，因此，本發(fā)明專門針對目前磁流變拋光效率較低的問題，設(shè)計(jì)了一種基于磁流變效應(yīng)的集群式大平面拋光裝置，希望能夠?qū)こ虘?yīng)用起到借鑒作用。

鐵磁物質(zhì)，均為親水性物質(zhì)，較易在水中分散。出于拋光效率的考慮，水基的磁流變液在相同磁場中的屈服應(yīng)力是硅油或煤油等介質(zhì)的2-4倍，并且水具有水解作用，這對光學(xué)加工是極其有利的。為了防止雜質(zhì)離子對粒子間的雙電層干擾，造成粒子間的排斥力減小，影響粒子的分散，選擇去離子水作為基載液。而且水具有無毒、無污染、溫度適用范圍寬、易清洗等優(yōu)點(diǎn)。因此本裝置的拋光液采用鐵磁性顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81.83％的水基磁流變液，其鐵粉直徑在2-8μm，磨粒為形狀不規(guī)則的al2o3顆粒。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為實(shí)現(xiàn)以上所述拋光裝置的功能特點(diǎn)(提高拋光效率)，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單及原理易懂的一種基于磁流變效應(yīng)的集群式大平面拋光裝置。

本發(fā)明一種結(jié)構(gòu)簡單及原理易懂的一種基于磁流變效應(yīng)的集群式大平面拋光裝置是按如下方式來實(shí)現(xiàn)的：該拋光裝置是由工件，定位輪，拋光輪，磁流變液，磨粒，永久磁鐵，軸承座，球軸承，轉(zhuǎn)軸，電機(jī)，高壓噴頭，泵，刮塊，容器組成；定位輪有兩個(gè)，其半徑比拋光輪的半徑大2mm，并安裝在拋光輪兩端，其輪廓側(cè)表面直接與工件表面接觸，定位輪和拋光輪固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸兩端通過球軸承與軸承座連接，并由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；拋光輪根據(jù)工件尺寸分配若干，每個(gè)拋光輪分配四個(gè)永久磁鐵，每個(gè)永久磁鐵磁極異極排列，相連拋光輪磁極同極排列；磁流變液和磨粒組成拋光液，拋光液通過泵將容箱出口b的拋光液經(jīng)過高壓噴頭引流到拋光區(qū)域，刮塊將拋光輪表面的拋光液由入口a回收到容器中，容器設(shè)計(jì)成凹形結(jié)構(gòu)，并且回收入口a開口較大，出口b開口較??；磁流變液為鐵粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81.83％的水基磁流變液，其鐵粉直徑在2-8μm，磨粒為形狀不規(guī)則的al2o3顆粒。

本發(fā)明所述的一種基于磁流變效應(yīng)的集群式大平面拋光裝置的積極效果在于：定位輪有兩個(gè)，其半徑比拋光輪的半徑大2mm，并安裝在拋光輪兩端，其輪廓側(cè)表面直接與工件表面接觸，定位輪和拋光輪固定在轉(zhuǎn)軸上，提出一種由安裝在拋光輪兩端的定位輪進(jìn)行定位的思路及結(jié)構(gòu)；拋光輪根據(jù)工件尺寸分配若干，提供一種魯棒性較好的拋光輪分配策略；每個(gè)拋光輪分配四個(gè)永久磁鐵，每個(gè)永久磁鐵磁極異極排列，相連拋光輪磁極同極排列，可想而知在這種磁鐵布置方式的情況下，磁流變液能夠在每個(gè)拋光輪表面產(chǎn)生四個(gè)柔性球磨頭大大增加了工件表面的拋光效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于磁流變效應(yīng)的集群式大平面拋光裝置的結(jié)構(gòu)及原理簡圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

在圖1中，本發(fā)明一種基于磁流變效應(yīng)的集群式大平面拋光裝置，該拋光裝置是由工件1、定位輪2、拋光輪3、磁流變液4、磨粒5、永久磁鐵6、軸承座7、球軸承8、轉(zhuǎn)軸9、電機(jī)10、高壓噴頭13、泵14、刮塊15、容器16組成；在拋光過程中工件1能夠在圖示箭頭方向移動(dòng)，定位輪2有兩個(gè)，其半徑比拋光輪3的半徑大2mm，并安裝在拋光輪3兩端，其輪廓側(cè)表面直接與工件1表面接觸，定位輪2和拋光輪3固定在轉(zhuǎn)軸9上，轉(zhuǎn)軸9兩端通過球軸承8與軸承座7連接，并由電機(jī)10帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，提出一種由安裝在拋光輪3兩端的定位輪2進(jìn)行定位的思路及結(jié)構(gòu)；拋光輪3根據(jù)工件1尺寸分配若干，提供一種魯棒性較好的拋光輪3分配策略，每個(gè)拋光輪3分配四個(gè)永久磁鐵6，每個(gè)永久磁鐵6磁極異極排列，相連拋光輪3磁極同極排列，提供一種永久磁鐵6布置方式的，使得磁流變液4能夠在每個(gè)拋光輪3表面產(chǎn)生四個(gè)柔性球磨頭，從而大大增加了工件1表面的拋光效率；磁流變液4和磨粒5組成拋光液12，拋光液12通過泵14將容箱16出口b的拋光液12經(jīng)過高壓噴頭13引流到拋光區(qū)域，刮塊15將拋光輪3表面的拋光液12由入口a回收到容器16中，拋光屑11在入口a底部沉淀與拋光液12分離，容器16設(shè)計(jì)成凹形結(jié)構(gòu)，并且回收入口a開口較大，出口b開口較??；磁流變液4為鐵粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81.83％的水基磁流變液，其鐵粉直徑在2-8μm，磨粒5為形狀不規(guī)則的al2o3顆粒。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于磁流變效應(yīng)的集群式大平面拋光裝置，裝置包括工件、定位輪、拋光輪、磁流變液、磨粒、永久磁鐵、軸承座、球軸承、轉(zhuǎn)軸、電機(jī)、高壓噴頭、泵、刮塊、容器。定位輪有兩個(gè)，其半徑比拋光輪大2mm，其輪廓側(cè)表面直接與工件表面接觸，定位輪和拋光輪固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸兩端通過球軸承與軸承座連接，由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；拋光輪根據(jù)工件尺寸分配若干，每個(gè)拋光輪分配四個(gè)永久磁鐵，每個(gè)永久磁鐵磁極異極排列，相連拋光輪磁極同極排列；磁流變液和磨粒組成拋光液，拋光液通過泵將容箱出口b的拋光液經(jīng)過高壓噴頭引流到拋光區(qū)域，刮塊將拋光輪表面的拋光液由入口a回收到容器中，容器成凹形結(jié)構(gòu)，且回收入口a開口較大，出口b開口較小。

技術(shù)研發(fā)人員：張廣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：張廣
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.23
技術(shù)公布日：2017.10.03