CN116638386A - 一种在位测量的磁流变抛光工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磁流变抛光技术领域，尤其涉及一种在位测量的磁流变抛光工具；本申请的抛光工具包括安装支板、第一支架、第二支架、抛光轮、励磁组件、光学镜片和磁流变液喷射模块；抛光轮的侧壁设置测量窗口并安装光学镜片，抛光轮内励磁体组件中安装座上的激光测距仪发出的激光信号沿测量通道通过光学镜片聚焦于待加工件的加工镜面，以实现待加工件与抛光轮间的测距及试跑加工，试跑加工测量方便且测量精度高。另外，激光测距仪能够在动力转轴的带动下适应匹配抛光轮同步转动，使得激光测距仪同步对准抛光轮测量窗口的光学镜片，有效确保激光测距仪发出的激光信号透射出抛光轮的光学镜片进行聚焦测量，适应复杂曲面工件测量，且测量精度高。
Description
技术领域
本发明涉及磁流变抛光技术领域，尤其涉及一种在位测量的磁流变抛光工具。
背景技术
磁流变抛光技术是基于磁流变抛光液在磁场中的流变特性，依靠其中微小磨粒的剪切力实现对零件表面的材料去除，具有精度高、不会对加工表面产生二次损伤、加工效率高等优点。抛光轮在加工前需要进行试跑加工（试运行模拟加工），从而检验测试加工程序的正确性；目前普遍的做法是将抛光轮系统中抛光轮最底部的位置贴近需要加工工件的表面位置保留一定间隙，通过执行相应的加工轨迹程序，判断抛光轮在运动过程中，抛光轮底部与加工工件距离是否稳定均匀以确定轨迹的正确性。现有的磁流变抛光装置通常通过在抛光轮和加工件镜面间塞入一定厚度类似“塞尺”的软薄片，“塞尺”质地柔软不会对于加工件镜面造成划伤等破坏性结果，如果“塞尺”的数量及塞入的难易程度基本不变，则判定轨迹正确，满足精度要求。然而现有的这种“塞尺”式磁流变抛光装置面对加工件镜面为相对复杂的曲面，则试跑的精度差，难以保证加工出的工件镜面质量符合要求。
发明内容
本发明提供一种在位测量的磁流变抛光工具，以解决现有磁流变抛光装置试跑加工不便以及试跑精度差的问题。
本发明采用如下技术方案：
本发明一方面在于提供一种在位测量的磁流变抛光工具，包括：
安装支板；
相对设置于安装支板的第一支架和第二支架；
位于第一支架和第二支架间的抛光轮，所述抛光轮内部中空，抛光轮的一端通过抛光轮轴转动连接于第一支架；
位于抛光轮内的励磁体组件，所述励磁体组件包括：转动连接于第二支架的动力转轴、连接于动力转轴的安装座，以及设置于安装座上励磁体；
所述安装座和励磁体对应设有测量通道，测量通道入口端的安装座上设有激光测距仪；对应测量通道出口端的所述抛光轮的侧壁设有测量窗口，测量窗口设有光学镜片；所述光学镜片满足激光测距仪中激光信号的透射聚焦；
所述第一支架和第二支架中的一者设有磁流变液喷射模块，磁流变液喷射模块用于将磁流变液喷射于抛光轮，以实现抛光轮利用磁流变液抛光。
进一步地，所述第一支架上设有第一安装内孔，抛光轮轴一端连接抛光轮，抛光轮轴另一端穿过第一安装内孔设置，且抛光轮轴和第一安装内孔之间设有第一轴承定位；抛光轮轴另一端连接有提供转动动力的第一驱动件。
进一步地，所述第二支架设有第二安装内孔，动力转轴一端连接有位于抛光轮内的安装座，动力转轴另一端穿过第二安装内孔设置，且动力转轴和第二安装内孔之间设有第二轴承定位；动力转轴另一端连接有提供转动动力的第二驱动件。
进一步地，第一轴承为角接触轴承，第二轴承为交叉滚子轴承。
进一步地，第一驱动件为伺服电机，第二驱动件为谐波一体机。
进一步地，第二轴承的两侧分别设有轴承外压圈和轴承内压圈以对第二轴承压紧定位。
进一步地，第二轴承、第二安装内孔和动力转轴件设有平滑式迷宫密封结构，用以防尘及防止抛光轮外壁的磁流变液侵入。
进一步地，所述光学镜片为非球面镜片，光学镜片的外表面镀有耐磨层，耐磨层的表面轮廓与抛光轮中缺失的测量窗口轮廓面相吻合。
进一步地，所述第一支架和第二支架中的另一者设有回收模块，回收模块用以回收抛光轮上的磁流变液。
进一步地，本申请的抛光工具还包括角度测量模块，角度测量模块用以定位测量抛光轮轴的转动角度；角度测量模块优选为编码器。
有益效果：
本申请提供的一种在位测量的磁流变抛光工具，包括：安装支板；相对设置于安装支板的第一支架和第二支架；位于第一支架和第二支架间的抛光轮，所述抛光轮内部中空，抛光轮的一端通过抛光轮轴转动连接于第一支架；位于抛光轮内的励磁体组件，所述励磁体组件包括：转动连接于第二支架的动力转轴、连接于动力转轴的安装座，以及设置于安装座上励磁体；所述安装座和励磁体对应设有测量通道，测量通道入口端的安装座上设有激光测距仪；对应测量通道出口端的所述抛光轮的侧壁设有测量窗口，测量窗口设有光学镜片；所述光学镜片满足激光测距仪中激光信号的透射聚焦；所述第一支架和第二支架中的一者设有磁流变液喷射模块，磁流变液喷射模块用于将磁流变液喷射于抛光轮，以实现抛光轮利用磁流变液抛光。相较于现有技术方案，本申请的磁流变抛光工具，抛光轮的侧壁设置测量窗口并安装光学镜片，抛光轮内励磁体组件中安装座上的激光测距仪发出的激光信号沿测量通道通过光学镜片聚焦于待加工件的加工镜面，以实现待加工件与抛光轮间的测距及试跑加工，试跑加工测量方便且测量精度高。另外，抛光轮内安装座上的激光测距仪能够在动力转轴的带动下适应匹配抛光轮同步转动，使得激光测距仪同步对准抛光轮测量窗口的光学镜片，有效确保激光测距仪发出的激光信号透射出抛光轮的光学镜片进行聚焦测量，能够适应复杂曲面工件测量，且测量精度高。抛光轮转动抛光时，抛光轮内励磁组件中的励磁体提供磁力吸附，以使得磁流变液附着于抛光轮外壁，利用附着的磁流变液加工待加工件进行抛光。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例一种在位测量的磁流变抛光工具的结构示意图；
图2为本实施例一种在位测量的磁流变抛光工具另一视角的结构示意图；
图3为图1中励磁组件和激光测距仪的安装结构示意图；
图4为图1中励磁组件和激光测距仪另一视角的安装结构示意图；
图5为图1中激光测距仪配合光学镜片的测距聚焦示意图；
其中，1、安装支板；2、第一支架，3、第二支架，4、抛光轮，5、抛光轮轴，6、励磁组件，61、动力转轴，62、安装座，63、励磁体，7、激光测距仪；8、光学镜片；9、回收模块，10、第一轴承，11、第二轴承，12、第二驱动件，13、轴承内压圈，14、轴承外压圈，15、轴承端盖，16、编码器，17、主动轮，18、从动轮，19、传动带，20、第一驱动件。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
以下将结合附图对本发明进行详细说明：
如图1至图5所示，本申请提供的一种在位测量的磁流变抛光工具，包括：
安装支板1；
相对设置于安装支板的第一支架2和第二支架3；
位于第一支架和第二支架间的抛光轮4，所述抛光轮内部中空，抛光轮的一端通过抛光轮轴5转动连接于第一支架；
位于抛光轮内的励磁体组件6，所述励磁体组件包括：转动连接于第二支架的动力转轴61、连接于动力转轴的安装座62，以及设置于安装座上励磁体63；
所述安装座和励磁体对应设有测量通道，测量通道入口端的安装座上设有激光测距仪7；对应测量通道出口端的所述抛光轮的侧壁设有测量窗口，测量窗口设有光学镜片8；所述光学镜片满足激光测距仪中激光信号的透射聚焦；
所述第一支架和第二支架中的一者设有磁流变液喷射模块，磁流变液喷射模块用于将磁流变液喷射于抛光轮，以实现抛光轮利用磁流变液抛光。
上述方案中，本申请在位测量的磁流变抛光工具，抛光轮的侧壁设置测量窗口并安装光学镜片，抛光轮内励磁体组件中安装座上的激光测距仪发出的激光信号沿测量通道通过光学镜片聚焦于待加工件的加工镜面，以实现待加工件与抛光轮间的测距及试跑加工，试跑加工测量方便且测量精度高。抛光轮内安装座上的激光测距仪能够在动力转轴的带动下适应匹配抛光轮同步转动，使得激光测距仪同步对准抛光轮测量窗口的光学镜片，有效确保激光测距仪发出的激光信号透射出抛光轮的光学镜片进行聚焦测量，能够适应复杂曲面工件测量的同时，测量精度高。抛光轮转动抛光时，抛光轮内励磁组件中的励磁体提供磁力吸附，以使得磁流变液附着于抛光轮外壁，利用附着的磁流变液加工待加工件进行抛光。
需要说明的是，磁流变液喷射模块包括输送磁流变液的输液管路，以及连接于输液管路一端的喷嘴，输液管路将磁流变液输送至喷嘴，由喷嘴喷出至抛光轮；更优选的，输液管路中设有输送泵。同时本领域人员知晓，励磁体为磁流变液抛光装置中为抛光轮提供磁场的磁体，通过磁场的磁性吸附力将磁流变液吸附在抛光轮外壁。
作为一种优选实施方式，所述第一支架2上设有第一安装内孔，抛光轮轴5一端连接抛光轮4，抛光轮轴5另一端穿过第一安装内孔设置，且抛光轮轴和第一安装内孔之间设有第一轴承10定位；抛光轮轴另一端连接有提供转动动力的第一驱动件20。第一定位轴承优为选角接触轴承，第一驱动件优选为伺服电机；本实施例中，伺服电机设置于安装支板，伺服电机的输出端设置有主动轮17，抛光轮轴另一端设有从动轮18，主送轮与从动轮间带传动连接或链条传动连接；带传动时，主动轮和从动轮为传动带轮，主动轮和从动轮通过传动带19连接；链条传动时，主动轮和从动轮为传动链轮，主动轮和从动轮通过链条连接。
作为一种优选实施方式，所述第二支架3设有第二安装内孔，动力转轴61一端连接有位于抛光轮内的安装座62，动力转轴另一端穿过第二安装内孔设置，且动力转轴和第二安装内孔之间设有第二轴承11定位；动力转轴另一端连接有提供转动动力的第二驱动件12。第二轴承优选为交叉滚子轴承，第二驱动件优选为谐波一体机；本实施例中，第二轴承的两侧分别设有轴承外压圈14和轴承内压圈13以对第二轴承压紧定位，进而稳固动力转轴；本实施例中，第二轴承、第二安装内孔和动力转轴件设有平滑式迷宫密封结构，用以防尘及防止抛光轮外壁的磁流变液侵入；具体的，动力转轴具有梯度式台阶结构，动力转轴与第二安装内孔间配合形成平滑式迷宫密封结构。
作为一种优选实施例，所述光学镜片8为非球面镜片，光学镜片的外表面镀有耐磨层，耐磨层的表面轮廓与抛光轮中缺失的测量窗口轮廓面相吻合；本申请非球面的光学镜片基于高斯光束、平顶模型理论设计，能够通过ZEMAX软件模拟分析，以满足激光信号透过光学镜片再次形成测距焦点；耐磨层优选为蓝宝石膜层，镀有蓝宝石膜的光学镜片外表面与抛光轮中测量窗口的外壁面相吻合，利于保障了抛光轮体外壁磁流变液缎带的高度一致性，提高了加工精度；另外蓝宝石膜耐磨性好，基本可以达到与抛光轮侧壁同等的使用寿命，且蓝宝石膜不影响激光测距仪测距试跑时的激光信号透出聚焦测量。本实施例的激光测距仪优选为CL激光位移计。
另外，在试跑过程中为了进一步保证测量窗口中光学镜片的中心和CL激光位移计中心保持一致，则需要对测量窗口的光学镜片所在的抛光轮精确定位；本申请提供的抛光工具，在抛光轮轴端设置了角度测量模块，角度测量模块优选为编码器16；具体的，本实施例中第一安装内孔的一侧还设有用以固定第一轴承的轴承端盖15；所述轴承端盖上设有编码器定子，编码器转子安装于抛光轮轴。编码器能够准确的反馈出抛光轮轴转动角度，通过编码器反馈的角度信号实现精确定位控制；动力转轴依据编码器反馈的角度信号带动激光测距仪同步适配转动，有效保障了激光测距仪与抛光轮中光学镜片的对准测距。
作为一种优选实施例，所述第一支架和第二支架中的另一者设有回收模块9，回收模块用以回收抛光轮上的磁流变液。回收模块包括集液头，以及连接集液头的收集管；集液头优选为集液漏斗，以方便回收集液；集液漏斗从抛光轮回收的磁流变液通过收集管回收至外部磁流变液回收池中；更优选的，收集管可转动连接于第一支架和第二支架中的另一者；集液漏斗及收集管沿抛光轮轴的径向方向布置，集液漏斗随收集管一同转动，以调节集液漏斗的集液角度，方便集液回收。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种在位测量的磁流变抛光工具，其特征在于，包括：
安装支板；
相对设置于安装支板的第一支架和第二支架；
位于第一支架和第二支架间的抛光轮，所述抛光轮内部中空，抛光轮的一端通过抛光轮轴转动连接于第一支架；
位于抛光轮内的励磁体组件，所述励磁体组件包括：转动连接于第二支架的动力转轴、连接于动力转轴的安装座，以及设置于安装座上励磁体；
所述安装座和励磁体对应设有测量通道，测量通道入口端的安装座上设有激光测距仪；对应测量通道出口端的所述抛光轮的侧壁设有测量窗口，测量窗口设有光学镜片；所述光学镜片满足激光测距仪中激光信号的透射聚焦；
所述第一支架和第二支架中的一者设有磁流变液喷射模块，磁流变液喷射模块用于将磁流变液喷射于抛光轮，以实现抛光轮利用磁流变液抛光。
2.根据权利要求1所述的在位测量的磁流变抛光工具，其特征在于，所述第一支架上设有第一安装内孔，抛光轮轴一端连接抛光轮，抛光轮轴另一端穿过第一安装内孔设置，且抛光轮轴和第一安装内孔之间设有第一轴承定位；抛光轮轴另一端连接有提供转动动力的第一驱动件。
3.根据权利要求2所述的在位测量的磁流变抛光工具，其特征在于，所述第二支架设有第二安装内孔，动力转轴一端连接有位于抛光轮内的安装座，动力转轴另一端穿过第二安装内孔设置，且动力转轴和第二安装内孔之间设有第二轴承定位；动力转轴另一端连接有提供转动动力的第二驱动件。
4.根据权利要求3所述的在位测量的磁流变抛光工具，其特征在于，第一轴承为角接触轴承，第二轴承为交叉滚子轴承。
5.根据权利要求3所述的在位测量的磁流变抛光工具，其特征在于，第一驱动件为伺服电机，第二驱动件为谐波一体机。
6.根据权利要求3所述的在位测量的磁流变抛光工具，其特征在于，第二轴承的两侧分别设有轴承外压圈和轴承内压圈以对第二轴承压紧定位。
7.根据权利要求6所述的在位测量的磁流变抛光工具，其特征在于，第二轴承、第二安装内孔和动力转轴件设有平滑式迷宫密封结构，用以防尘及防止抛光轮外壁的磁流变液侵入。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的在位测量的磁流变抛光工具，其特征在于，所述光学镜片为非球面镜片，光学镜片的外表面镀有耐磨层，耐磨层的表面轮廓与抛光轮中缺失的测量窗口轮廓面相吻合。
9.根据权利要求8所述的在位测量的磁流变抛光工具，其特征在于，所述第一支架和第二支架中的另一者设有回收模块，回收模块用以回收抛光轮上的磁流变液。
10.根据权利要求1-7、9任意一项所述的在位测量的磁流变抛光工具，其特征在于，还包括角度测量模块，角度测量模块用以定位测量抛光轮轴的转动角度。
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