专利名称：一种双面磁流变抛光装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种双面磁流变抛光装置及方法。
背景技术：
随着光学、信息、航空航天、计量检测、生物医学等多个领域的飞速发展，高性能、 高精度、高集成的光电系统不断涌现。以光学玻璃，结晶硅等硬脆材料为代表的光学元件 对加工工艺提出更加严格的要求，传统的超精密镜面磨削与金刚石超精密车削加工后会在 表面与亚表面留下损伤，因此，加工对于要求表面超光滑、亚表面不能损伤的光学元件的加 工，新的光整加工技术的出现是必须的。
磁流变抛光技术是一项适应高精度、表面与亚表面没有损伤的光整加工技术，是 利用磁流变液在不均匀磁场中的流变效应实现光整加工的一种工艺方法，是当前学术界， 产业界研究的一个热点。
在公开的各种磁流变抛光技术中，有各种方式产生宾汉体与工件的相对运动来抛 光工件，实现加工，但不能同时加工内外两个表面，一般只有一个抛光头，这种加工方式相 对于多个抛光头来说，效率低。如美国Rochester大学所研究的磁流变抛光装置是将磁流 变液通过泵体运到旋转的抛光轮表面，抛光轮将磁流变液带入磁场，形成宾汉体，宾汉体与 工件形成相对运动，实现对工件的抛光。此方法无法实现对工件内表面的加工。
中国专利200810030898.1中提出了一种用于大口径非球面光学零件的磁流变变 抛光装置，将大口径光学零件置于机床上，抛光头置于工件的正上方，磁流变循环系统跟抛 光头相连，控制系统控制整个体统的工作。系统复杂，不适用于内外表面需要同时加工的零 件。
一种磁射流抛光装置是磁流变液通过磁场内部高速射出，由于磁流变效应，磁流 变液射出喷口时被约束，具有一定的粘度，通过调整磁场强度及喷射的方向来达到抛光工 件的目的，其缺点就是控制难，精度低，不能同时加工内外表面。发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种双面磁流变抛光装置及方法， 可同时加工工件的内外表面，且结构简单，易于操作。
本发明的技术方案为，一种双面磁流变抛光装置，包括底座和储存磁流变液的储 液罐，所述底座上安装由电机驱动其转动的抛光主轴，并设有抛光套筒套装在抛光主轴上 且该抛光套筒通过连接件与抛光主轴连接，所述抛光套筒包括同轴且底板相连的的内抛光 套筒和外抛光套筒，工件安装在内抛光套筒和外抛光套筒之间，且工件顶部通过固定件固 定在抛光主轴上方的端盖；抛光套筒上安装多个电磁铁组，每个电磁铁组由对应安装在内 抛光套筒和外抛光套筒上并由控制器为其提供电流的内套筒电磁铁和外套筒电磁铁组成， 且每个电磁铁组中内套筒电磁铁和外套筒电磁铁靠近工件的端部磁极相反；储液罐的出液 口设有连接管路分别通入内抛光套筒与工件之间的间隙和外抛光套筒与工件之间的间隙。
抛光套筒底部设有回收管路连接到储液罐的进液口。所述的磁流变液可以通过连 接管道，从储液罐里面输出，利用喷嘴喷入磁流变液，在抛光套筒下面通过回收管路将回收 的磁流变液输送到储液罐里面，实现整个装置磁流变液的输入与输出的循环，进而实现磁 流变液的循环更新。
所述电磁铁可以根据实际需要改变其形状、个数、位置，以适应不同形状，不同位 置，不同大小的双面圆环零件的高效率、超精密抛光要求。可将所述内套筒电磁铁和外套筒 电磁铁靠近工件的端面为水平；也可将内套筒电磁铁和外套筒电磁铁靠近工件的端面为对 应的向内凹陷和向外凸出。
一种利用上述双面磁流变抛光装置的双面磁流变抛光方法，该方法包括如下步 骤，将工件安装在内抛光套筒与外抛光套筒之间，启动抛光主轴的电机，内抛光套筒4和外 抛光套筒随抛光主轴转动，然后打开储液罐的出液口，通过连接管路向内抛光套筒与工件 之间的间隙和外抛光套筒与工件之间的间隙内注入磁流变液，启动控制器并由控制器向内 套筒电磁铁和外套筒电磁铁提供间歇性电流，每个电磁铁组相当于一组抛光头，分别加工 工件内外表面。
所述控制器向电磁铁提供间歇性电流，所以电磁铁也是间歇性的提供磁性，电磁 铁有磁性与无磁性的过程就是磁性抛光缎带与磁流变液相互转化的过程，抛光套筒上的电 磁铁的运动带动整个磁流变液的运动，实现磁流变液的循环使用。
由以上可知，本发明作为一种双面磁流变抛光装置及方法，可同时加工工件的的 内外表面，结构简单，成本低，且易于操作，并能实现磁流变液的循环使用。
图1为本发明所述抛光装置的一种实施例的结构示意图；图2为图1中F-F面的截面图；图3为第一种电磁铁组的形状示意图；图4为第二种电磁铁组的形状示意图；图5为第三种电磁铁组的形状示意图；图中1-底座，2-储液罐，3-轴承端盖，4-内抛光套筒，5-回收槽，6-工件，7-吸附件，8-端盖，9-连接管路，10-外抛光套筒，I1-磁流变液，12-轴承，13-抛光主轴，14-轴承端盖，15-回收管路，16-齿轮，17-电 机，18-控制器，19-外套筒电磁铁，20-内套筒电磁铁。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种双面磁流变抛光装置，包括底座I和储存磁流变液11 的储液罐2，底座I上安装由电机17驱动其转动的抛光主轴13，并设有抛光套筒套装在抛 光主轴13上且该抛光套筒通过连接件与抛光主轴13连接，所述抛光套筒包括同轴且底板 相连的的内抛光套筒4和外抛光套筒10，工件6安装在内抛光套筒4和外抛光套筒10之 间，且工件6顶部通过固定件7固定在抛光主轴13上方的端盖，固定件7为吸附件；抛光套 筒上安装多个电磁铁组，每个电磁铁组由对应安装在内抛光套筒4和外抛光套筒10上并由控制器18为其提供电流的内套筒电磁铁20和外套筒电磁铁19组成，且每个电磁铁组中内 套筒电磁铁20和外套筒电磁铁19靠近工件6的端部磁极相反；储液罐2的出液口设有连 接管路9分别通入内抛光套筒4与工件6之间的间隙和外抛光套筒10与工件6之间的间 隙。
抛光套筒底部设有回收管路15连接到储液罐2的进液口。
磁铁可以根据需要有多种形状，如图3所示，内套筒电磁铁20和外套筒电磁铁19 靠近工件6的端面为水平。
如图4所示，内套筒电磁铁20和外套筒电磁铁19靠近工件的端面为对应的向内 凹陷和向外凸出的折线，即内套筒电磁铁20的端面向内凹陷、外套筒电磁铁19的端面向外 凸出或者内套筒电磁铁20的端面向外凸出、外套筒电磁铁19的端面向内凹陷。
如图5所示，内套筒电磁铁20和外套筒电磁铁19靠近工件的端面为对应的向内 凹陷和向外凸出的圆弧，即内套筒电磁铁20的端面向内凹陷、外套筒电磁铁19的端面向外 凸出或者内套筒电磁铁20的端面向外凸出、外套筒电磁铁19的端面向内凹陷。
一种利用上述双面磁流变抛光装置的双面磁流变抛光方法，该方法包括如下步 骤，将工件6安装在内抛光套筒4与外抛光套筒10之间，启动抛光主轴的电机17，内抛光 套筒4和外抛光套筒10随抛光主轴13转动，然后打开储液罐2的出液口，通过连接管路9 向内抛光套筒4与工件6之间的间隙和外抛光套筒10与工件6之间的间隙内注入磁流变 液11，启动控制器18并由控制器18向内套筒电磁铁20和外套筒电磁铁19提供间歇性电 流，每个电磁铁组相当于一组抛光头，分别加工工件6内外表面。
权利要求
1.一种双面磁流变抛光装置，包括底座(I)和储存磁流变液(11)的储液罐(2)，其特征是，所述底座(I)上安装由电机(17)驱动其转动的抛光主轴(13)，并设有抛光套筒套装在抛光主轴(13)上且该抛光套筒通过连接件与抛光主轴(13)连接，所述抛光套筒包括同轴且底板相连的的内抛光套筒(4)和外抛光套筒(10)，工件(6)安装在内抛光套筒(4)和外抛光套筒(10)之间，且工件(6)顶部通过固定件(7)固定在抛光主轴(13)上方的端盖；抛光套筒上安装多个电磁铁组，每个电磁铁组由对应安装在内抛光套筒(4)和外抛光套筒(10) 上并由控制器(18)为其提供电流的内套筒电磁铁(20)和外套筒电磁铁(19)组成，且每个电磁铁组中内套筒电磁铁(20)和外套筒电磁铁(19)靠近工件(6)的端部磁极相反；储液罐(2)的出液口设有连接管路(9)分别通入内抛光套筒(4)与工件(6)之间的间隙和外抛光套筒(10)与工件(6)之间的间隙。
2.根据权利要求1所述双面磁流变抛光装置，其特征是，所述抛光套筒底部设有回收管路(15)连接到储液罐(2)的进液口。
3.根据权利要求1或2所述双面磁流变抛光装置，其特征是，所述内套筒电磁铁(20) 和外套筒电磁铁(19)靠近工件(6)的端面为水平。
4.根据权利要求1或2所述双面磁流变抛光装置，其特征是，所述内套筒电磁铁(20) 和外套筒电磁铁(19)靠近工件的端面为对应的向内凹陷和向外凸出。
5.一种利用权利要求1所述双面磁流变抛光装置的双面磁流变抛光方法，其特征是， 该方法包括如下步骤，将工件(6 )安装在内抛光套筒(4 )与外抛光套筒(10 )之间，启动抛光主轴的电机(17)，内抛光套筒(4)和外抛光套筒(10)随抛光主轴(13)转动，然后打开储液罐(2 )的出液口，通过连接管路(9 )向内抛光套筒(4)与工件(6 )之间的间隙和外抛光套筒 (10)与工件(6)之间的间隙内注入磁流变液(11)，启动控制器(18)并由控制器(18)向内套筒电磁铁(20)和外套筒电磁铁(19)提供间歇性电流，每个电磁铁组相当于一组抛光头， 分别加工工件(6)内外表面。
全文摘要
本发明涉及一种双面磁流变抛光装置及方法，底座上安装由电机驱动其转动的抛光主轴，并设有抛光套筒套装在抛光主轴上且该抛光套筒通过连接件与抛光主轴连接，抛光套筒包括同轴且底板相连的内抛光套筒和外抛光套筒，工件安装在内抛光套筒和外抛光套筒之间，且工件顶部通过固定件固定在抛光主轴上方的端盖。在内外抛光套筒上有规律的装有电磁铁，磁极径向放置，内外抛光套筒和工件之间产生相对运动，同时两者保持一定的间隙，间隙内充满磁流变液，抛光时，内外抛光套筒旋转，使电磁铁旋转，每一组电磁铁相当于一组抛光头，可以实现整个环形面的内外高效抛光加工，控制相关参数，可以实现不同形状、大小的圆环面的加工。
文档编号B24B1/00GK102990481SQ20131000187
公开日2013年3月27日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者尹韶辉, 徐志强, 游永丰, 胡天 申请人:长沙纳美特超精密制造技术有限公司