专利名称：三维可控磁流变抛光轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抛光工具，尤其是涉及一种超精密非球面加工工具的三维可控磁 流变抛光轮。
背景技术：
近年来，随着科学技术的发展，对高性能的非球面零件的需求越来越迫切。在激光 核聚变、航空、航天、宇宙探测、军事侦察以及彩色显像管制造业等诸多领域对非球面光学 部件的要求与日俱增，远远超过了传统光学制造业的生产能力。对于一个非球面光学零件 的加工一般要经过粗磨成形，精磨和抛光等几个阶段，最终光学的表面品质由抛光决定，因 此抛光是最重要的工序。传统的抛光技术在进行抛光的同时，在工件表面残留破坏层，对于不规则曲面的 抛光亦有很大的缺憾，而磁流变抛光是利用磁流变液的相变特性来进行抛光，属于柔性抛 光，不会在其工件表面残留破坏层，而且加工效率比较高，尤其是在对不规则曲面进行抛光 时更能体现其优越性。它能够顺利进行的两个前提条件一是提供适合于磁流变抛光的梯 度磁场，二是配制出具有良好流变性的磁流变抛光液。本申请人在公告号为CN1915591的发明专利中提供一种结构简单的参数可调式 磁流变抛光轮。设有驱动电机、齿轮组、抛光盘、轴承、磁芯、线圈、导座、丝杆组、微型电机 组、支座、滚针轴承和支撑轴。电机设在支座上，齿轮组分别固定在驱动电机和支撑轴上，抛 光盘与支撑轴联结，磁芯由2块盘状磁体正对放置组成，2块盘状磁体之间留有空隙，每块 盘状磁体由至少2块尺寸相等的磁体组成，微型电机和丝杆的数目与磁体数目相等，磁芯 下端内部分别穿有丝杆并固定在各导座上，导座与支座导轨相联，线圈设于磁芯内；支座与 支撑轴之间通过滚针轴承联结，支撑轴外接机床部件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可实现对各种不同的光学元件的超精密抛光的三维 可控磁流变抛光轮。本发明设有驱动电机、电机齿轮、环形齿轮、抛光盘、轴承、磁芯、线圈、套筒和支承
轴ο驱动电机固定在支承轴上，驱动电机的引线通过设于支承轴上的导线通孔引出 外接电源，电机齿轮固定在驱动电机上，环形齿轮与磁芯连接并套在支承轴上绕支承轴转 动，驱动电机带动环形齿轮转动，电机齿轮与环形齿轮啮合使得磁芯转动，各个磁芯在支承 轴上沿轴线分布，各个磁芯之间通过套筒定位，抛光盘为顶部薄，两侧厚的立式中空壳体结 构，抛光盘通过轴承与支承轴联接，线圈置于磁芯内。所述支承轴为中空式支承轴，所述环形齿轮与扇形磁芯可通过固定螺钉连接，所 述磁芯可为扇形磁芯，每个磁芯上可设有4个小磁芯；所述磁芯的两边可通过弹性挡圈定 位；所述线圈的导线通过设于支承轴上的导线通孔引出外接电源。
与现有的抛光轮相比，本发明具有以下突出优点1)三维磁力线。本抛光轮的磁芯气隙可调整的范围很大，由于可设有6个磁芯，可 形成多达720种间隙组合。又由于扇形磁芯上也有气隙，即在两个方向上都存在磁力线，因 此形成了空间立体的磁力线，可以满足不同尺寸和形状的光学元件抛光的需要。2)可控性高，加工效率高。通过控制电流的大小和频率等参数，可以精确控制磨头 的硬度和形状，可针对光学元件的形状实现点对点的加工，可大大提高加工效率。3)抛光精度高。磁流变抛光是利用磁流变液的相变特性来进行抛光，属于柔性抛 光，不会在其工件表面残留破坏层，可保证高质量的精度。4)加工稳定性高。因采用直流电对线圈通电，故不会产生磁滞损耗和涡流损耗，可 以保持恒定的磁场；同时抛光中只有抛光盘带动磁流变体旋转抛光，而内部结构保持固定， 从而确保加工中比较高的稳定性。5)操作简单。易于与机床配合，容易操作。由此可见，利用本发明对高精度非球面表面进行抛光，能够有效加工出超光滑的 表面。
图1为本发明实施例的结构组成剖面示意图。图2为本发明实施例的驱动电机分布图。图3为本发明实施例的扇形磁芯和环形齿轮结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步的说明。参见图1 3，本发明实施例的基本结构设有轴承1、驱动电机2、电机齿轮3、抛光 盘4、磁芯5、扇形线圈6、套筒7、环形齿轮8、弹性挡圈9、导线通孔10、支承轴11和固定螺 钉12等。驱动电机2固定在支承轴11上，驱动电机2的引线通过设于支承轴11上的导线 通孔10引出外接电源。环形齿轮8与扇形磁芯5通过固定螺钉12联接在一起成为一整体， 然后套在支承轴11上，可绕支承轴11转动，驱动电机2带动电机齿轮3，电机齿轮3与环形 齿轮8啮合使得扇形磁芯5转动，由于磁芯有6块，且每块扇形磁芯又有4小块小磁芯，便 形成了多种气隙。磁芯5采用软磁材料制成。抛光盘4为顶部薄，两侧厚的立式中空壳体 结构，其顶部选用不导磁的材料制成，抛光中磁流变体附着其上，两侧较厚，采用磁屏蔽材 料制成，抛光盘4通过轴承与支承轴11相连。线圈6置于磁芯内。磁芯5的两边可通过弹 性挡圈9定位。工作时，通过驱动电机2分别带动各个磁芯5，形成所需要的间隙，给线圈6通电， 改变其大小和频率，以形成所需要的三维磁力线形状，换句话说可以形成所需要的磨头的 形状和硬度。外部电机驱动抛光盘4旋转，由抛光盘4带动磁流体进行抛光。由于设置了 6个磁芯沿支承轴上分布，通过电机控制，可以实现不同的磁芯间隙， 根据排列组合原理，可实现720种间隙，也就是720种磁力线。而每个磁芯上又有4个小磁 芯，它们之间也有间隙，也就是也可形成磁力线，这样就形成了空间立体的磁力线。再加上 可控制电流大小、有无、频率等参数以实现磁力线的强弱和有无，就形成了三维可控的磁力线。
当调整好需要的磁力线形状后，抛光轮内部结构保持固定，线圈通电后，磁流变体 附着在磁芯气隙上方的抛光盘的外壳上，外部电机通过齿轮组驱动抛光盘旋转，由抛光盘 带着磁流体进行抛光。
权利要求
三维可控磁流变抛光轮，其特征在于设有驱动电机、电机齿轮、环形齿轮、抛光盘、轴承、磁芯、线圈、套筒和支承轴；驱动电机固定在支承轴上，驱动电机的引线通过设于支承轴上的导线通孔引出外接电源，电机齿轮固定在驱动电机上，环形齿轮与磁芯连接并套在支承轴上绕支承轴转动，驱动电机带动环形齿轮转动，电机齿轮与环形齿轮啮合使得磁芯转动，各个磁芯在支承轴上沿轴线分布，各个磁芯之间通过套筒定位，抛光盘为顶部薄，两侧厚的立式中空壳体结构，抛光盘通过轴承与支承轴联接，线圈置于磁芯内。
2.如权利要求1所述的三维可控磁流变抛光轮，其特征在于所述支承轴为中空式支承 轴，所述环形齿轮与扇形磁芯通过固定螺钉连接。
3.如权利要求1所述的三维可控磁流变抛光轮，其特征在于所述磁芯为扇形磁芯。
4.如权利要求1或3所述的三维可控磁流变抛光轮，其特征在于所述磁芯上设有4个 小磁芯。
5.如权利要求1或3所述的三维可控磁流变抛光轮，其特征在于所述磁芯的两边通过 弹性挡圈定位。
6.如权利要求1所述的三维可控磁流变抛光轮，其特征在于线圈的导线通过设于支承 轴上的导线通孔引出外接电源。
全文摘要
三维可控磁流变抛光轮，涉及一种抛光工具。提供一种可实现对各种不同的光学元件的超精密抛光的三维可控磁流变抛光轮。设有驱动电机、电机齿轮、环形齿轮、抛光盘、轴承、磁芯、线圈、套筒和支承轴。驱动电机固定在支承轴上，驱动电机的引线通过设于支承轴上的导线通孔引出外接电源，电机齿轮固定在驱动电机上，环形齿轮与磁芯连接并套在支承轴上绕支承轴转动，驱动电机带动环形齿轮转动，电机齿轮与环形齿轮啮合使得磁芯转动，各个磁芯在支承轴上沿轴线分布，各个磁芯之间通过套筒定位，抛光盘为顶部薄，两侧厚的立式中空壳体结构，抛光盘通过轴承与支承轴联接，线圈置于磁芯内。
文档编号B24D13/00GK101837571SQ201010185128
公开日2010年9月22日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者唐旎, 林晓辉, 郭隐彪 申请人:厦门大学