专利名称：模块式可自由组装抛光轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抛光工具，尤其是涉及包含如V型、球型等槽的复杂平面或复杂 曲面的加工工具的模块式可自由组装抛光轮。
背景技术：
随着现代科学技术的发展，对高性能的含有V型槽等的复杂平面、复杂曲面零件 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。 通常情况下，要求最终生产的光学元件具有高的面形精度、好的表面质量及尽量减少亚表 面破坏层。一般光学的表面品质最终由抛光这道工序决定。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，是抛光区域为可控的柔性抛光，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(J. A. Tichy. Hydrodynamic lubrication theory for the Binhham plastic flow model. [J] · Rheol，1991，35 (4) :477_496)。
发明内容
本发明的目的在于针对磁流变抛光技术能顺利进行的需要提供适合于磁流变抛 光的梯度磁场的条件，提供一种结构简单且实用的模块式可自由组装抛光轮，实现对复杂 平面、复杂曲面零件的超精密抛光。本发明设有轴承、抛光盘、线圈、块状磁芯、隔磁片、片状磁芯组、连接销、端盖、定 位销、支座、导线通孔、支撑轴、单片机和电刷。支撑轴为中空轴，单片机固定在支撑轴内表面，单片机的输入信号端口接外部信 号源，单片机控制信号输出端分别接块状磁芯和片状磁芯组的线圈，电源、外部信号和接地 线的引线通过电刷引入单片机，由单片机将输入的信号转换成相应各个块状磁芯和片状磁 芯组中线圈电流的控制信号；块状磁芯和片状磁芯组的线圈电流线通过设于支撑轴上的导 线通孔与单片机相连；抛光盘通过轴承与支撑轴连接，块状磁芯和片状磁芯组设在抛光盘 内，块状磁芯中的磁芯为一整块，外部设有线圈，每一组片状磁芯组设有4 8小磁芯，每片 小磁芯外都设有线圈，每个片状磁芯组中所有小磁芯通过定位销连接为一个整体的片状磁 芯组；相邻两块状磁芯，或两片状磁芯组，或块状磁芯与片状磁芯组之间设有隔磁片，用于 相邻磁芯之间的隔磁；抛光盘内所有块状磁芯和片状磁芯组分别固定在支座上，支座固定 在支撑轴上，支撑轴外接机床部件。所述抛光盘可为顶部薄，两侧厚的中空壳体结构，抛光盘顶部形状与被抛光的复 杂面上槽的形状相对应，抛光盘可由6个等分的扇形抛光盘组成，各个扇形抛光盘分别与端盖通过连接销固定。所述块状磁芯和片状磁芯组与抛光盘顶部形状相对应，块状磁芯可设有1 4个， 片状磁芯组可设有1 4个，对于抛光盘上比较容易实现的外凸式抛光段通常选用块状磁 芯与之匹配，而较难实现的内凹式抛光段则通常选用片状磁芯组。对于顶部形状不同的抛光段，所对应块状磁芯的顶部形状也不一样。 支座可通过紧固螺钉固定在支撑轴上。在实际抛光中，需要抛光零件的复杂表面可能包含不同形状的槽，此时可以根据 抛光面的形状来改变抛光盘，选择和被抛光面形状相似的抛光盘，抛光盘内部则选择与该 抛光盘相匹配的块状磁芯或片状磁芯组。对于抛光盘上比较容易实现的外凸式抛光段通常 选用块状磁芯与之匹配，而较难实现的内凹式抛光段则通常选用片状磁芯组与之匹配。由 于抛光盘和与之对应的内部磁芯尺寸已做成模块，尺寸已标准化，内部磁芯自由组装后通 过螺钉固定在支撑轴上，外抛光盘则通过销与端盖固定。通过抛光盘和与之匹配的磁芯或 磁芯组的自由组装，可以实现实际中多种复杂平面或复杂曲面的抛光。抛光前根据实际需要选择抛光盘后，组装上与抛光盘匹配的内部块状磁芯或片状 磁芯组，固定和调整好它们和支撑轴间的相对位置以及各磁体的气隙(空隙)大小，相邻两 块状磁芯或两片状磁芯组或块状磁芯和片状磁芯组之间用隔磁片相隔。抛光中抛光轮内部 结构保持固定，利用控制系统输出的不同幅值的直流电对线圈通电，磁流变体附着在磁芯 气隙上方的抛光盘的外壳上，通过各块状磁芯或片状磁芯组信号的大小和频率的改变使抛 光盘相对旋转，由抛光盘带着磁流变体进行抛光。本发明提供的磁流变抛光功能强大，可提 供更灵活的抛光需要。与现有的抛光轮相比，本发明具有以下突出特点1)可自由组装。可根据实际需要选择抛光盘的外部形状，而抛光轮内部块状磁芯 和片状磁芯组的尺寸已模块化，做成标准尺寸，故可以直接根据抛光盘来选择合适的内部 块状磁芯或片状磁芯组装在抛光轮上。对于不同形状的抛光面，可以选择组装不同的抛光 盘和与之匹配的块状磁芯或片状磁芯组来满足要求，通用性好。2)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。3)可控性好，加工效率高。通过控制电流的大小和频率等参数，理论上可以精确控 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。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复杂平面、复杂曲面进行抛光，能够有效加工出超 光滑的表面，具有很大的研究价值和可行性。
图1为本发明实施例的模块式可自由组装抛光轮基本结构剖面示意图。图2为本发明实施例的模块式可自由组装抛光轮基本结构示意图的左视图。
具体实施方式
参见图1和2，本发明实施例的基本结构主要设有轴承1、抛光盘2、线圈3、外V型 槽块状磁芯4、隔磁片5、内V型槽片状磁芯组6、外球型块状磁芯7、内球型片状磁芯组8、连 接销9、端盖10、定位销11，紧固螺钉12、支座13、导线通孔14、支撑轴15、单片机16、电刷 17。支撑轴15为中空轴，单片机16固定在支撑轴15内表面，电源V、外部信号S和接地线 G的引线通过电刷17引入单片机16，由单片机16将输入的信号转换成相应内外V型槽块 状磁芯4、V型槽片状磁芯组6、外球型块状磁芯7、内球型片状磁芯组8中线圈电流的控制 信号；外V型槽块状磁芯4、内V型槽片状磁芯组6、外球型块状磁芯7、内球型片状磁芯组8 的线圈电流线通过设于支撑轴15上的导线通孔14与单片机16相连；通过轴承1与支撑轴 15连接的抛光盘2为顶部薄，两侧厚的中空壳体结构，顶部的形状与被抛光复杂面相对应， 抛光盘2由6个等分的扇形抛光盘组成，各个部分与端盖10通过连接销9固定；抛光盘2 内部装有与其顶部形状相对应的尺寸标准化的内V型槽片状磁芯组6、外球型块状磁芯7、 内球型片状磁芯组8 ；内V型槽片状磁芯组6和内球型片状磁芯组8由6片小磁芯组成，每 片小磁芯外设有线圈3，内V型槽片状磁芯组6和内球型片状磁芯组8中所有小磁芯分别通 过定位销11连接为一体；外V型槽块状磁芯4、内V型槽片状磁芯组6、外球型块状磁芯7、 内球型片状磁芯组8相邻两者之间分别通过隔磁片5隔磁；外V型槽块状磁芯4、内V型槽 片状磁芯组6、外球型块状磁芯7、内球型片状磁芯组8均固定在支座13上，支座13通过紧 固螺钉12固定在支撑轴15上，支撑轴15外接机床部件。工作时，控制信号输入抛光轮的控制系统，单片机15将输入的控制信号S转换成 相应外V型槽块状磁芯4、内V型槽片状磁芯组6、外球型块状磁芯7、内球型片状磁芯组8 中控制线圈电流的信号，转换后的控制线圈电流的信号通过支撑轴上的导线通孔11引入 外V型槽块状磁芯4、内V型槽片状磁芯组6、外球型块状磁芯7、内球型片状磁芯组8，通过 控制外V型槽块状磁芯4、内V型槽片状磁芯组6、外球型块状磁芯7，以及内球型片状磁芯 组8中线圈电流的大小、有无、频率等参数来实现不同点处磁力线的强弱和有无的控制，实 现与抛光盘外部抛光处形状相似的复杂面的抛光。并且可以通过实际抛光面的需要，来更 换外抛光盘和内部与抛光盘相对应的已标准化的块状磁芯和片状磁芯组，从而达到抛光多 种形状复杂面的目的。
权利要求
模块式可自由组装抛光轮，其特征在于设有轴承、抛光盘、线圈、块状磁芯、隔磁片、片状磁芯组、连接销、端盖、定位销、支座、导线通孔、支撑轴、单片机和电刷；支撑轴为中空轴，单片机固定在支撑轴内表面，单片机的输入信号端口接外部信号源，单片机控制信号输出端分别接块状磁芯和片状磁芯组的线圈，块状磁芯和片状磁芯组的线圈电流线通过设于支撑轴上的导线通孔与单片机相连；抛光盘通过轴承与支撑轴连接，块状磁芯和片状磁芯组设在抛光盘内，块状磁芯中的磁芯为一整块，外部设有线圈，每一组片状磁芯组设有4～8小磁芯，每片小磁芯外都设有线圈，每个片状磁芯组中所有小磁芯通过定位销连接为一个整体的片状磁芯组；相邻两块状磁芯，或两片状磁芯组，或块状磁芯与片状磁芯组之间设有隔磁片；抛光盘内所有块状磁芯和片状磁芯组分别固定在支座上，支座固定在支撑轴上，支撑轴外接机床部件。
2.如权利要求1所述的模块式可自由组装抛光轮，其特征在于所述抛光盘为顶部薄， 两侧厚的中空壳体结构。
3.如权利要求1所述的模块式可自由组装抛光轮，其特征在于抛光盘由6个等分的扇 形抛光盘组成，各个扇形抛光盘分别与端盖通过连接销固定。
4.如权利要求1所述的模块式可自由组装抛光轮，其特征在于所述块状磁芯设有1 4个，片状磁芯组设有1 4个。
5.如权利要求1所述的模块式可自由组装抛光轮，其特征在于支座通过紧固螺钉固定 在支撑轴上。
全文摘要
模块式可自由组装抛光轮，涉及一种抛光工具。提供一种结构简单且实用的模块式可自由组装抛光轮。设有轴承、抛光盘、线圈、块状磁芯、隔磁片、片状磁芯组、连接销、端盖、定位销、支座、导线通孔、支撑轴、单片机和电刷。支撑轴为中空轴，单片机固定在支撑轴内表面，单片机控制信号输出端分别接块状磁芯和片状磁芯组的线圈；块状磁芯和片状磁芯组与单片机相连；抛光盘与支撑轴连接，块状磁芯和片状磁芯组设在抛光盘内，块状磁芯中的磁芯为一整块，每一组片状磁芯组设有4～8小磁芯；相邻两块状磁芯，或两片状磁芯组，或块状磁芯与片状磁芯组之间设有隔磁片；块状磁芯和片状磁芯组分别固定在支座上，支座固定在支撑轴上，支撑轴外接机床部件。
文档编号B24D13/00GK101862998SQ201010185170
公开日2010年10月20日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者杨峰, 林晓辉, 郭隐彪, 陈真 申请人:厦门大学