CN1171703C - 正交轴组合磁性抛光工具 - Google Patents
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Abstract
正交轴组合磁性抛光工具，属于精密曲面加工工具领域。本发明包括磁轭、磁铁和隔磁板，所述的磁性抛光工具为圆盘形，它还包括轮芯套和轮芯；隔磁板为中间有孔的圆盘形隔磁板，所述磁铁沿圆周均布在所述隔磁板两侧的中间部分，隔磁板一侧的磁铁的N极在外圆周上，另一侧磁铁的S极在外圆周上；所述隔磁板两侧的外圆周上靠磁铁的磁力固定两个环形的磁轭；所述隔磁板两侧的内圆周上靠磁铁的磁力固定两个环形的轮芯套；所述轮芯套和所述轮芯靠磁铁的磁力固定在一起；所述隔磁板靠磁铁的磁力固定在轮芯上；轮芯和外接自转轴之间是通过键联接的。本发明解决了现有技术中的不足，提供一种能够加工形状复杂的、大型的以及非旋转对称的光学工件的专用工具。
Description
技术领域
本发明属于精密曲面加工工具领域。
背景技术
磁流变抛光(MRF)技术是一种非常新颖的研磨抛光技术，磁流变抛光是利用磁流变抛光液在磁场中的流变性进行抛光。在高强度梯度磁场中，磁流变抛光液变硬，成为具有粘塑性的宾汉(Bingham)介质，并形成凸起。当这种凸起和工件表面接触时，对工件表面与之接触的区域产生很大的剪切力，从而去除工件表面材料。磁流变液(MR Fluid)是由尺寸为微米级的磁性微粒分散于绝缘载液中形成的非胶体悬浮液，在磁流变液中混入一定比例的研磨抛光磨料形成磁流变抛光液。在外磁场的作用下，磁流变抛光液表现出显著的流变行为，若磁流变抛光液受到一强磁场作用时，就会变成类似固体的状态，而一旦离开磁场，又立即变成流动的液体。磁流变抛光时形成的凸起的形状、硬度完全由磁场控制，而且由于磁流变液的流动，凸起不断被更新，所以不存在磨损或是变形的问题，从而保证了在整个抛光过程中的单位工作特性函数的一致性，这样就可以准确控制材料的去除。磁流变抛光是一种柔性抛光，抛光后的工件不存在下表面破坏层，而且磁流变抛光依靠发生流变后变硬的磁流变抛光液进行抛光，而不像流体抛光单纯依靠流体进行抛光，所以抛光效率很高。
1996年，美国罗彻斯特(Rochester)大学的COM(光学制造中心)的W.I.Kordonski等人用流体动力学润滑的理论对磁流变抛光进行了初步的理论分析。他们发现MRF中磁流变抛光液的运动形式类似于轴承润滑中润滑脂的运动形式，并对MRF中磁流变抛光液的剪切应力进行了理论推导，对磁流变抛光的机械机理进行了分析，同时，他们又制造出立式带传输磁流变抛光机。之后，他们建立了一套完整的磁流变抛光液循环、搅拌、散热系统。并做了大量试验，将不同工件在不同试验条件时形成的抛光区状态编成代码存储起来，以便提供加工参数。
但是Rochester大学COM发明的磁流变抛光设备有一定的缺陷，首先在加工工件的尺寸上有一定的限制。由于该设备的磁场是固定不动的，主要是由位于上方的工件旋转运动和磁流变抛光液的流动形成工件和磁流变抛光液之间的相对运动，所以很难实现加工尺寸比较大的工件，加工口径一般只有几十毫米。其次在加工工件的形状上也有一定的限制。该设备中，工件的运动是旋转运动，这样设备能够加工的工件主要是旋转对称的零件，而对于许多其他形状的光学零件无能为力，比如自由曲面、离轴非球面等。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术中的不足，提供一种能够加工形状复杂的、大型的以及非旋转对称的光学工件的专用工具。
本发明公开了一种正交轴组合磁性抛光工具，包括磁轭、磁铁和隔磁板，其特征在于：所述的磁性抛光工具为圆盘形，它还包括轮芯套和轮芯；所述的隔磁板为中间有孔的圆盘形隔磁板，所述的磁铁沿圆周均布在所述隔磁板两侧的中间部分，所述隔磁板一侧的磁铁的N极在外圆周上，另一侧磁铁的S极在外圆周上；所述隔磁板两侧的外圆周上靠磁铁的磁力固定两个环形的磁轭；所述隔磁板两侧的内圆周上靠磁铁的磁力固定两个环形的轮芯套；所述轮芯套和所述轮芯靠磁铁的磁力固定在一起；所述隔磁板靠磁铁的磁力固定在轮芯上；所述轮芯和外接自转轴之间是通过键联接的。
本发明所述的正交轴组合磁性抛光工具中的磁铁是永磁铁或电磁铁。
本发明中所述的磁铁是扇形磁铁。
本发明在工具的结构形式和运动形式上进行了截然不同的设计：工具能够同时进行自转和公转；利用漏磁形成一个梯度磁场；工具可以作数控进给。形成梯度磁场的是工具头，通过对工具头的数控进给对整个工件表面进行研磨抛光，实际上也就产生了一个运动的磁场，当磁流变抛光液进入磁场时，成为具有粘塑性的Bingham介质，并形成凸起，当这种凸起和工件表面接触时，在工件表面与之接触的区域产生一定的剪切力，从而去除工件表面材料，这样在机床加工范围内，可以加工任意形状的工件，而且在加工质量完全能够达到一般磁流变抛光技术所能达到的效果。另外，本发明引入了工具头的公自转运动，这样使加工时的纹路更加复杂，会进一步提高抛光质量。实验证明，本发明能够高效的加工形状复杂的、大型的以及非旋转对称的光学工件。
本发明不但在磁流变研磨抛光方面可以应用，而且在磁力研抛方面也可以应用，将磁性抛光粉均匀吸附在磁性抛光工具的外圆周，靠工具的转动和数控进给，实现对工件的数控抛光，这是一般磁力研抛方法无法实现的。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明右视图的主剖面图。
图3为本发明工作状态示意图。
1为磁轭，2为磁铁，3为隔磁板，4为轮芯套，5为轮芯，6为公转轴，7为自转轴，8为正交轴组合磁性抛光工具；ω1为公转角速度，ω2为自转角速度。
具体实施方式
下面结合附图来说明一下本发明：
如图1和图2所示，所述的正交轴组合磁性抛光工具为圆盘形，磁轭1、隔磁板3、轮芯套4、轮芯5和磁铁2之间依靠磁铁磁力紧密联接在一起。
隔磁板3为中间有孔的圆盘形隔磁板，磁铁2均为扇形磁铁，沿圆周均布在隔磁板3两侧的中间部分，磁铁可以是永磁铁，也可以是电磁铁。隔磁板一侧的磁铁的N极在外圆周上，另一侧磁铁的S极在外圆周上；隔磁板3两侧的外圆周上靠磁铁的磁力固定两个环形的磁轭1；隔磁板3两侧的内圆周上靠磁铁的磁力固定两个环形的轮芯套4；轮芯套4和轮芯5靠磁铁的磁力固定在一起；隔磁板3靠磁铁的磁力固定在轮芯5上。正交轴组合磁性抛光工具和外接自转轴之间靠轮芯5和自转轴之间的键联接在一起。除隔磁板3之外，其余各部件都是导磁材料。自转轴的材料也为导磁材料，
由于有隔磁板3的作用，就仅仅在两侧磁铁外部的磁轭1之间形成了漏磁场，除此之外，完全是一个闭合的磁路。如图3所示，加工时，正交轴组合磁性抛光工具8安装在机床的回转轴6上，绕自转轴7旋转的同时，绕公转轴6旋转，同时工具可以作数控进给，旋转中心位于自转轴和公转轴的交点，公转速度ω1和自转速度ω2的比例为1∶1。
本发明适用于抛光各种尺寸和形状的光学镜面。
Claims (3)
1.正交轴组合磁性抛光工具，包括磁轭、磁铁和隔磁板，其特征在于：所述的磁性抛光工具为圆盘形，它还包括轮芯套(4)和轮芯(5)；所述的隔磁板(3)为中间有孔的圆盘形隔磁板，所述的磁铁(2)沿圆周均布在所述隔磁板(3)两侧的中间部分，所述隔磁板一侧的磁铁的N极在外圆周上，另一侧磁铁的S极在外圆周上；所述隔磁板(3)两侧的外圆周上靠磁铁的磁力固定两个环形的磁轭(1)；所述隔磁板(3)两侧的内圆周上靠磁铁的磁力固定两个环形的轮芯套(4)；所述轮芯套(4)和所述轮芯(5)靠磁铁的磁力固定在一起；所述隔磁板(3)靠磁铁的磁力固定在轮芯(5)上；所述轮芯(5)和外接自转轴之间是通过键联接的。
2.根据权利要求1所述的正交轴组合磁性抛光工具，其特征在于：所述的磁铁是永磁铁或电磁铁。
3.根据权利要求1或2所述的正交轴组合磁性抛光工具，其特征在于：所述的磁铁是扇形磁铁。
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