CN216542603U - 一种多轴光学元件磁流变抛光装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多轴光学元件磁流变抛光装备，包括基座，基座顶部固定有冂形架，冂形架的下方、于基座顶面沿X轴向滑动安装有工件承台，冂形架上沿Y轴向滑动安装有升降架，升降架上沿Z轴向可拆卸地滑动安装有用于抛光工件的磁流变抛光轮机构；基座和冂形架均为铸铁制成的镂空结构。相对于现有的磁流变抛光设备采用实心大理石制造床身，本实用新型通过置换成铸铁镂空结构，能够极大地减轻自重、降低成本并缩短制造工期，有利于设备的推广。

Description

一种多轴光学元件磁流变抛光装备

技术领域

本实用新型主要涉及抛光设备技术领域，尤其涉及一种多轴光学元件磁流变抛光装备。

背景技术

近年来，随着现代光学、微电子和固体电子学等相关学科领域的发展，光学系统中的光学零件表面质量精度要求越来越严格，光学零件的超光滑表面抛光技术也成为现在光学加工的重要领域之一。其中，磁流变抛光技术由于具有较低的亚表层损伤、抛光精度高等优点，因此吸引了科研界极大的关注，成为竞相研究的热点。其工作原理为：运动盘在磁极正上方，工件位于运动盘上方并保证工件与运动盘之间有一定的距离，这样就能够保证间隙，施加磁场时，在该空隙处会形成高强度的梯度磁场。运动盘内有大量磁流变液，抛光开始时，磁极发生强大磁场致使磁流变液从牛顿流体变成黏度较大的Bingham流体，在这个过程中，磁流变抛光液中的磁敏粉粒会沿着磁场分布线形成链状结构，抛光中的磨料会依附在铁粉链状结构表面，从而具有强剪切力，在工件运动过程中，通过流体动压剪切实现工件表面的材料去除。与传统抛光方法进行比较，磁流变液在强磁场作用下变成类固体，形成大量的磨头，从而代替传统加工工具，实现柔性抛光。

磁流变抛光通过超强磁场作用改变磁流变液的黏度，从而提高剪切屈服强度及其流变特性等物理属性，完成零件表面的高精度、高效率和无损伤加工。耦合了流体力学、电磁学、流变学、分析化学等多门学科理论，是对传统机械加工的一种拓展，对现代制造技术的发展具有重要意义。但现有的磁流变抛光设备为了提高加工精度，采用大理石床身，其重量大、造价高昂且加工困难、生产周期长，极大地制约了市场规模的扩张。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种轻量、低价的多轴光学元件磁流变抛光装备。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种多轴光学元件磁流变抛光装备，包括基座、冂形架、工件承台、升降架和磁流变抛光轮机构；所述基座水平设置，所述冂形架固定于基座顶部，所述工件承台位于冂形架下方、且固定于基座顶部，所述升降架设于冂形架上，所述磁流变抛光轮机构安装在升降架的侧向；所述基座和所述冂形架均成镂空结构。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述工件承台沿X轴向滑动安装在基座顶部，所述升降架沿Y轴向滑动安装于冂形架上，且所述升降架自身可沿Z轴向滑移。

所述磁流变抛光轮机构包括抛光轮，沿所述抛光轮旋转的上游设有用于喷射抛光液的流出管，沿所述抛光轮旋转的下游设有用于回收抛光液的流入管。

空心状的所述基座的内部空间横纵相交地成型有若干道加强梁，所述加强梁成型有减重孔。

所述基座的顶板倾斜设置，且其顶面沿X轴向凸出设有一对平行立板，所述立板的顶端水平、且固定有第一滑轨，所述第一滑轨上可滑动地安装有若干用于支承工件承台的第一被动滑块。

于两道所述立板的空隙一端固定有第一电机、另一端设置有第一轴承架，所述第一电机的输出轴连接有第一丝杆，所述第一丝杆远离第一电机的一端可旋转地穿设于第一轴承架内，且其套设有螺纹配合的、用于驱动工件承台移动的第一主动滑块。

所述冂形架包括两根立柱和跨设于立柱顶端的横梁；所述横梁一侧内陷形成安装槽，所述安装槽的槽壁端面固定有第二滑轨，所述第二滑轨上可滑动地安装有若干用于连接升降架的第二被动滑块。

所述安装槽的一端固定有第二电机、另一端设置有第二轴承架，所述第二电机的输出轴连接有第二丝杆，所述第二丝杆远离第二电机的一端可旋转地穿设于第二轴承架内，且其套设有螺纹配合的、用于驱动升降架移动的第二主动滑块。

所述横梁沿竖向成型有两道贯通孔。

所述立柱与所述横梁均成型有若干减重槽。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

基座和冂形架均由铸铁制成，能够极大地降低制造成本，且铸铁技术成熟，便于制造，能够有效缩短制作工期。通过将基座和冂形架设置成镂空结构，能够在保证其强度的前提下尽可能减少用料、以降低制造成本，同时，还能降低自重，使抛光装备更加便于搬运。相对于现有的磁流变抛光设备采用实心大理石制造床身，本实用新型通过置换成铸铁镂空结构，能够极大地减轻自重、降低成本并缩短制造工期，有利于设备的推广。

附图说明

图1是多轴光学元件磁流变抛光装备的结构示意图；

图2是基座的剖面示意图；

图3是冂形架的结构示意图；

图4是磁流变抛光轮机构的结构示意图。

图中各标号表示：1、基座；11、加强梁；111、减重孔；12、顶板；13、立板；14、第一滑轨；15、第一被动滑块；16、第一电机；17、第一轴承架；18、第一丝杆；19、第一主动滑块；2、冂形架；21、立柱；211、减重槽；22、横梁；221、贯通孔；23、安装槽；24、第二滑轨；25、第二被动滑块；26、第二电机；27、第二轴承架；28、第二丝杆；29、第二主动滑块；3、工件承台；4、升降架；5、磁流变抛光轮机构；51、抛光轮；52、流出管；53、流入管。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1至图4所示，本实施例的多轴光学元件磁流变抛光装备，包括基座1、冂形架2、工件承台3、升降架4和磁流变抛光轮机构5；基座1水平设置，冂形架2固定于基座1顶部，工件承台3位于冂形架2下方、且固定于基座1顶部，升降架4设于冂形架2上，磁流变抛光轮机构5安装在升降架4的侧向；基座1和冂形架2均成镂空结构。基座1和冂形架2均由铸铁制成，能够极大地降低制造成本，且铸铁技术成熟，便于制造，能够有效缩短制作工期。通过将基座1和冂形架2设置成镂空结构，能够在保证其强度的前提下尽可能减少用料、以降低制造成本，同时，还能降低自重，使抛光装备更加便于搬运。相对于现有的磁流变抛光设备采用实心大理石制造床身，本实用新型通过置换成铸铁镂空结构，能够极大地减轻自重、降低成本并缩短制造工期，有利于设备的推广。

本实施例中，工件承台3沿X轴向滑动安装在基座1顶部，升降架4沿Y轴向滑动安装于冂形架2上，且升降架4自身可沿Z轴向滑移。磁流变抛光轮机构5包括抛光轮51，沿抛光轮51旋转的上游设有用于喷射抛光液的流出管52，沿抛光轮51旋转的下游设有用于回收抛光液的流入管53。通过设置滑动连接于基座1的工件承台3、滑动连接于冂形架2的升降架4，以及通过设置自身具有活动性的升降架4，使工件与加工头之间至少具有三个维度的调节能力。同时，通过设置流出管52向抛光轮51喷射抛光液，使抛光轮51的外表面能够附着抛光液以形成抛光打磨层、以获得抛光能力。不仅如此，还通过设置流入管53，使抛光液绕抛光轮51旋转后还能被及时回收，以降低使用成本。

本实施例中，空心状的基座1的内部空间横纵相交地成型有若干道加强梁11，加强梁11成型有减重孔111。由于基座1呈镂空状，为了保证其强度，在内部空间设有加强梁11。同时，为了进一步减轻自重，在加强梁11上开设有若干减重孔111。

本实施例中，基座1的顶板12倾斜设置，且其顶面沿X轴向凸出设有一对平行立板13，立板13的顶端水平、且固定有第一滑轨14，第一滑轨14上可滑动地安装有若干用于支承工件承台3的第一被动滑块15。通过设置立板13，并于其顶端固定第一滑轨14，第一滑轨14上的第一被动滑块15与工件承台3固定，以能够限制工件承台3沿第一滑轨14长度方向移动。

本实施例中，于两道立板13的空隙一端固定有第一电机16、另一端设置有第一轴承架17，第一电机16的输出轴连接有第一丝杆18，第一丝杆18远离第一电机16的一端可旋转地穿设于第一轴承架17内，且其套设有螺纹配合的、用于驱动工件承台3移动的第一主动滑块19。通过第一丝杆18旋转带动第一主动滑块19移动，第一主动滑块19与工件承台3底部固定相连，从而能够驱使工件承台3移动。又通过设置第一电机16用以驱动第一丝杆18旋转，从而实现了自动化操控。

本实施例中，冂形架2包括两根立柱21和跨设于立柱21顶端的横梁22；横梁22一侧内陷形成安装槽23，安装槽23的槽壁端面固定有第二滑轨24，第二滑轨24上可滑动地安装有若干用于连接升降架4的第二被动滑块25。通过设置安装槽23，并于其槽壁端面固定第二滑轨24，第二滑轨24上的第二被动滑块25与升降架4固定，以能够限制升降架4沿第二滑轨24长度方向移动。

本实施例中，安装槽23的一端固定有第二电机26、另一端设置有第二轴承架27，第二电机26的输出轴连接有第二丝杆28，第二丝杆28远离第二电机26的一端可旋转地穿设于第二轴承架27内，且其套设有螺纹配合的、用于驱动升降架4移动的第二主动滑块29。通过第二丝杆28旋转带动第二主动滑块29移动，第二主动滑块29与升降架4背部固定相连，从而能够驱使升降架4移动。又通过设置第二电机26用以驱动第二丝杆28旋转，从而实现了自动化操控。

本实施例中，横梁22沿竖向成型有两道贯通孔221。立柱21与横梁22均成型有若干减重槽211。通过在横梁22上设置贯通孔221，以及在立柱21和横梁22上设置减重槽211，可以在保证结构强度的同时减轻设备自重，并节省材料、降低成本。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种多轴光学元件磁流变抛光装备，其特征在于：包括基座(1)、冂形架(2)、工件承台(3)、升降架(4)和磁流变抛光轮机构(5)；所述基座(1)水平设置，所述冂形架(2)固定于基座(1)顶部，所述工件承台(3)位于冂形架(2)下方、且固定于基座(1)顶部，所述升降架(4)设于冂形架(2)上，所述磁流变抛光轮机构(5)安装在升降架(4)的侧向；所述基座(1)和所述冂形架(2)均成镂空结构。

2.根据权利要求1所述的多轴光学元件磁流变抛光装备，其特征在于：所述工件承台(3)沿X轴向滑动安装在基座(1)顶部，所述升降架(4)沿Y轴向滑动安装于冂形架(2)上，且所述升降架(4)自身可沿Z轴向滑移。

3.根据权利要求2所述的多轴光学元件磁流变抛光装备，其特征在于：所述磁流变抛光轮机构(5)包括抛光轮(51)，沿所述抛光轮(51)旋转的上游设有用于喷射抛光液的流出管(52)，沿所述抛光轮(51)旋转的下游设有用于回收抛光液的流入管(53)。

4.根据权利要求3所述的多轴光学元件磁流变抛光装备，其特征在于：空心状的所述基座(1)的内部空间横纵相交地成型有若干道加强梁(11)，所述加强梁(11)成型有减重孔(111)。

5.根据权利要求4所述的多轴光学元件磁流变抛光装备，其特征在于：所述基座(1)的顶板(12)倾斜设置，且其顶面沿X轴向凸出设有一对平行立板(13)，所述立板(13)的顶端水平、且固定有第一滑轨(14)，所述第一滑轨(14)上可滑动地安装有若干用于支承工件承台(3)的第一被动滑块(15)。

6.根据权利要求5所述的多轴光学元件磁流变抛光装备，其特征在于：于两道所述立板(13)的空隙一端固定有第一电机(16)、另一端设置有第一轴承架(17)，所述第一电机(16)的输出轴连接有第一丝杆(18)，所述第一丝杆(18)远离第一电机(16)的一端可旋转地穿设于第一轴承架(17)内，且其套设有螺纹配合的、用于驱动工件承台(3)移动的第一主动滑块(19)。

7.根据权利要求3所述的多轴光学元件磁流变抛光装备，其特征在于：所述冂形架(2)包括两根立柱(21)和跨设于立柱(21)顶端的横梁(22)；所述横梁(22)一侧内陷形成安装槽(23)，所述安装槽(23)的槽壁端面固定有第二滑轨(24)，所述第二滑轨(24)上可滑动地安装有若干用于连接升降架(4)的第二被动滑块(25)。

8.根据权利要求7所述的多轴光学元件磁流变抛光装备，其特征在于：所述安装槽(23)的一端固定有第二电机(26)、另一端设置有第二轴承架(27)，所述第二电机(26)的输出轴连接有第二丝杆(28)，所述第二丝杆(28)远离第二电机(26)的一端可旋转地穿设于第二轴承架(27)内，且其套设有螺纹配合的、用于驱动升降架(4)移动的第二主动滑块(29)。

9.根据权利要求8所述的多轴光学元件磁流变抛光装备，其特征在于：所述横梁(22)沿竖向成型有两道贯通孔(221)。

10.根据权利要求9所述的多轴光学元件磁流变抛光装备，其特征在于：所述立柱(21)与所述横梁(22)均成型有若干减重槽(211)。

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