CN103302557B - 一种可持续进动的磁流变抛光装置 - Google Patents

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Abstract

一种可持续进动的磁流变抛光装置，涉及磁流变抛光设备。包括抛光头固定座、抛光头、球铰定子基座、轴承、支撑环、球铰动子、球铰定子盖板、磁场发生装置和磁场屏蔽罩；抛光头固于抛光头固定座上，球铰定子基座通过轴承与抛光头固定座连接，支撑环固于抛光头固定座底部，球铰动子与球铰定子基座通过球面配合，球铰定子盖板固于球铰定子基座底部并与球铰动子球面配合，抛光头固定座和球铰动子均设有中心通孔，磁场发生装置固于球铰动子下部，磁场发生装置的控制电缆穿过球铰动子的中心通孔和抛光头固定座，与外部的机床控制电路连接，磁场屏蔽罩设于磁场发生装置外部。可形成交错的、无序的抛光痕迹，有效抑制中频误差。

Description

一种可持续进动的磁流变抛光装置
技术领域
本发明涉及磁流变抛光领域，尤其涉及一种可持续进动的磁流变抛光装置。
背景技术
磁流变抛光技术是一种新型的光学零件加工方法，其将电磁学、流体动力学、分析化学理论相结合，利用磁流变抛光液在磁场中的固液相相互转化的特性，通过控制外磁场对磁流变抛光液的剪切屈服应力和局部形状来进行实时控制，创造一个能够与被加工光学表面相吻合的柔性抛光模，实现对光学玻璃等硬脆性材料的研磨、抛光修整加工。这种技术具有去除函数稳定，亚表面损伤小，抛光精度高等显著优点。
目前国内有不少研究所对其进行了研究，如清华大学（中国专利03153996.3，发明名称：电磁方式磁流变抛光头）、西安工业大学（中国专利200610043079.1，发明名称：磁流变柔性精磨抛光设备和方法）、国防科技大学（中国专利200810030898.1，发明名称：用于大口径非球面光学零件的磁流变抛光装置）、厦门大学（中国专利200610037426.X，发明名称：参数可调式磁流变抛光轮）。现有的磁流变抛光技术存在一个共同的缺点就是抛光接触区域中的抛光痕迹为有序的条纹状，不但增大工件表面粗糙度，而且也引入了中频误差（程颢波，冯之敬，王英伟.磁流变抛光光学非球面元件表面误差的评价.清华大学学报，2004,44(11)）。为此，David D等（David D.Walker，et al.The‘Precessions’tooling for polishing and figuringflat,spherical and aspheric surfaces.OPTICS EXPRESS,2003,11(8)）提出了一种“进动”抛光的方法，可以形成交错的无序的抛光痕迹，这将会大大抑制中频误差。
至今尚未见可持续进动的磁流变抛光装置的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于针对当前磁流变抛光区抛光痕迹的有序条纹状导致的粗糙度增大、引入中频误差的问题，提供一种可形成交错的、无序的抛光痕迹，有效抑制中频误差的可持续进动的磁流变抛光装置。
本发明包括抛光头固定座、抛光头、球铰定子基座、轴承、支撑环、球铰动子、球铰定子盖板、磁场发生装置和磁场屏蔽罩；
抛光头固于抛光头固定座上，球铰定子基座通过轴承与抛光头固定座连接，支撑环固于抛光头固定座底部，球铰动子与球铰定子基座通过球面配合，球铰定子盖板固于球铰定子基座底部并与球铰动子球面配合，抛光头固定座和球铰动子均设有中心通孔，磁场发生装置固于球铰动子下部，磁场发生装置的控制电缆穿过球铰动子的中心通孔和抛光头固定座，与外部的机床控制电路连接，磁场屏蔽罩设于磁场发生装置外部。
所述抛光头固于抛光头固定座上，最好是抛光头上端通过紧固件锁在抛光头固定座底部。
所述球铰定子基座通过轴承与抛光头固定座连接，最好是球铰定子基座与轴承内孔过盈配合连接，轴承通过过盈配合与抛光头固定座的内孔连接。
所述磁场发生装置固于球铰动子下部，最好是球铰动子的中心通孔下端设有内螺纹，磁场发生装置上端设有外螺纹，磁场发生装置上端与球铰动子的中心通孔下端螺接。所述磁场发生装置可采用现有技术产品（如采用中国专利200810030898.1，发明名称为“用于大口径非球面光学零件的磁流变抛光装置”中所述的磁场发生装置）。
本发明的有益效果如下：
本发明应用时，需安装在现有机床的进动进给机构的主轴上，并与机床已有配套的磁流变液循环系统一起使用。由于进动进给机构包括主轴机构，第一摆臂和第二摆臂，第一摆臂能使主轴的法线与工件呈一定的倾斜角，第二摆臂能够连续转动，因此能实现抛光头的进动，形成交错的、无序的抛光痕迹，解决当前抛光技术中难以解决的中频误差的难题。本发明还具有结构简单，适用范围广的突出优点，可适用于平面和非球面工件的抛光。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图（剖视图）。
图2为安装有本发明实施例的机床示意图之一。
图3为安装有本发明实施例的机床示意图之二。
图4为本发明实施例与机床的进动进给机构的主轴安装示意图。
图5为本发明实施例使用状态示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例设有抛光头固定座301、抛光头302、球铰定子基座305、轴承304、支撑环303、球铰动子307、球铰定子盖板306、磁场发生装置308和磁场屏蔽罩309。
抛光头302上端通过紧固件锁在抛光头固定座301底部。球铰定子基座305通过轴承304与抛光头固定座301连接，球铰定子基座305与轴承304内孔过盈配合连接，轴承304通过过盈配合与抛光头固定座301的内孔连接。支撑环303通过紧固件锁在抛光头固定座301底部。球铰动子307与球铰定子基座305通过球面配合，球铰定子盖板306固于球铰定子基座305底部并与球铰动子307球面配合。球铰动子307设有中心通孔3071，球铰动子307的中心通孔3071下端设有内螺纹，磁场发生装置308上端设有外螺纹，磁场发生装置308上端与球铰动子307的中心通孔3071下端螺接。磁场发生装置308的控制电缆（未画出）穿过球铰动子307的中心通孔3071和抛光头固定座301的中心通孔3011，与外部的机床控制电路(未画出)连接，磁场屏蔽罩309设于磁场发生装置308外部。
参见图1～5，使用时，本发明所述可持续进动的磁流变抛光装置3需安装于现有机床（包括机床本体1、进动进给机构2和磁流变液循环系统4)上使用。下面给出机床整体说明：
所述机床本体1包括底座101，立柱102，工作台103，磁力座104，Y轴移动机构105。立柱102固定于底座上101，Y轴移动机构105与位于立柱102上，工作台103位于底座101上，磁力座104固定于工作台103上方。
所述进动进给机构2包括支撑臂201，第一摆臂202，第二摆臂203，主轴机构204。支撑臂201固定于Y轴移动机构105上，第一摆臂202固定于支撑臂201上，第二摆臂203固定于第一摆臂202上，主轴机构204固定于第二摆臂203上。第一摆臂202能够实现连续转动，第二摆臂203能够实现来回90度摆动。所述主轴机构204包括液压胀套2041和主轴机构本体2042，且为中空型，便于走线。
所述磁流变抛光液循环系统4包括喷嘴401，输出管道402，输出泵403，流量计404、储液罐405，回收泵406，回收管道407，回收器408，调速装置409，加水泵410，粘度计411。所述磁流变抛光液循环系统4除喷嘴401、回收器408以及部分输出管道402和回收管道401外，其余全部安装于支撑臂201内部，输出管道402和回收管道407分别从支撑臂201的左右两侧的孔接出。喷嘴401和回收器408分别位于抛光头302的一侧，喷嘴401通过输出管道402和输出泵403与储液罐405相连组成抛光液输出回路，回收器408通过回收泵406和回收管道407与储液罐405相连组成抛光液回收回路，加水泵410与储液罐405相连组成粘度调节回路，输出管道402上设有流量计404和粘度计411，输出泵403、加水泵410、流量计404和粘度计411均与控制系统相连。所述回收器408宽度接近抛光头302的高度，便于能在较大的范围内回收磁流变抛光液5。
抛光加工时，与机床配套的控制系统控制机床各轴的运动，抛光头302沿着工件6表面按一定的抛光轨迹移动，第二摆臂203摆动一定的角度，使接触区转速无零区域。同时控制第一摆臂202的连续转动和抛光头302的自转，构成进动。磁流变抛光液循环系统4受控而不断循环。
图2和3中的双头箭头X、Y、Z表示机床具有三个自由度。

Claims (4)

1.一种用于可持续进动的磁流变抛光装置，其特征在于，包括抛光头固定座、抛光头、球铰定子基座、轴承、支撑环、球铰动子、球铰定子盖板、磁场发生装置、磁场屏蔽罩和进动进给机构；
抛光头固于抛光头固定座上，球铰定子基座通过轴承与抛光头固定座连接，支撑环固于抛光头固定座底部，球铰动子与球铰定子基座通过球面配合，球铰定子盖板固于球铰定子基座底部并与球铰动子球面配合，抛光头固定座和球铰动子均设有中心通孔，磁场发生装置固于球铰动子下部，磁场发生装置的控制电缆穿过球铰动子的中心通孔和抛光头固定座，与外部的机床控制电路连接，磁场屏蔽罩设于磁场发生装置外部；进动进给机构包括支撑臂、第一摆臂、第二摆臂和主轴机构，支撑臂固定于机床本体的Y轴移动机构上，第一摆臂固定于支撑臂上，第二摆臂固定于第一摆臂上，主轴机构固定于第二摆臂上，第一摆臂用于实现抛光头连续转动，第二摆臂用于实现抛光头来回摆动。
2.如权利要求1所述的一种用于可持续进动的磁流变抛光装置，其特征在于，所述抛光头上端通过紧固件锁在抛光头固定座底部。
3.如权利要求1所述的一种用于可持续进动的磁流变抛光装置，其特征在于，所述球铰定子基座与轴承内孔过盈配合连接，轴承通过过盈配合与抛光头固定座的内孔连接。
4.如权利要求1所述的一种用于可持续进动的磁流变抛光装置，其特征在于，所述球铰动子的中心通孔下端设有内螺纹，磁场发生装置上端设有外螺纹，磁场发生装置上端与球铰动子的中心通孔下端螺接。
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