CN217371895U - 一种单工件转轴磁流变抛光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单工件转轴磁流变抛光装置，包括工件装夹组件和抛光组件，所述工件装夹组件可升降地设置在所述抛光组件的上方；所述工件装夹组件包括竖向设置的主轴，所述主轴的下端具有用于装夹工件的夹具，所述主轴的上端传动连接有主轴驱动电机；所述主轴的下方具有水平方向上相互垂直设置的第一平移机构和第二平移机构，所述第二平移机构设置在所述第一平移机构的移动部上；所述抛光组件设置在所述第二平移机构的移动部上；所述抛光组件包括抛光槽和磁场发生装置所述磁场发生装置设置在所述抛光槽的正下方。本实用新型具有结构设计合理，能够让工件与磁流变液之间的相对运动多变，有利于提高去除效率和去除均匀性及实现工件定制化生产等优点。

Description

一种单工件转轴磁流变抛光装置

技术领域

本实用新型涉及磁流变抛光技术领域，特别的涉及一种单工件转轴磁流变抛光装置。

背景技术

随着科学技术的发展，现代光学系统对光学零件的表面形状精度、表面粗糙度以及亚表面损伤程度的要求越来越高，这对光学制造技术不断提出新的挑战，各种先进的确定性抛光技术也不断涌现。磁流变抛光作为一种新型的光学元件加工方法，通过磁场使抛光头和工件表面之间的磁流变液体的流变性能发生变化，在工件表面与磁流变液接触区域产生较大的剪切应力，从而使工件表面材料被去除。然而，现有的磁流变抛光装置的工件与磁流变液的相对运动方向固定，存在去除效率低和去除均匀性较低的问题。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种结构设计合理，能够让工件与磁流变液之间的相对运动多变，有利于提高去除效率和去除均匀性及可实现工件定制化生产的单工件转轴磁流变抛光装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种单工件主轴磁流变抛光装置，其特征在于，包括工件装夹组件和抛光组件，所述工件装夹组件通过工件升降机构可升降地设置在所述抛光组件的上方；所述工件装夹组件包括竖向设置的主轴，所述主轴的下端具有用于装夹工件的夹具，所述主轴的上端传动连接有主轴驱动电机；所述主轴的下方具有水平方向上相互垂直设置的第一平移机构和第二平移机构，所述第二平移机构设置在所述第一平移机构的移动部上；所述抛光组件设置在所述第二平移机构的移动部上；所述抛光组件包括抛光槽和磁场发生装置所述磁场发生装置设置在所述抛光槽的正下方。

采用上述结构，将抛光组件安装在第二平移机构的移动部上，而第二平移机构安装在第一平移机构的移动部上，利用第一平移机构和第二平移机构的复合运动，就可以带动抛光组件在平面上按照设定轨迹相对主轴移动。抛光时，将工件装夹在夹具上，并将工件装夹组件下降至工件与抛光槽底部具有加工间隙的位置，磁场发生装置位于抛光槽的下方，在工件与抛光槽所形成的狭小空隙附近形成梯度磁场。当抛光槽内的磁流变液随抛光组件移动到加工间隙附近，梯度磁场使之凝聚、变硬，形成一带状凸起，成为粘塑性的Bingham介质。这样，具有较高运动速度的Bingham介质通过狭小空隙时，在工件与之接触的区域形成一个小的柔性抛光“微磨头”。由于“微磨头”与工件之间存在较快的相对运动，工件表面受到很大的剪切力，从而使工件表面材料被去除。在工件自身的转动磨削的同时，第一平移机构和第二平移机构的复合运动让工件与抛光槽的相对位置也不断变化，从而能够让工件表面的去除均匀性更好，去除效率更高。

进一步的，所述磁场发生装置通过磁铁升降机构可升降地安装在所述抛光槽的正下方。

进一步的，所述磁场发生装置的下端具有与所述抛光槽同轴设置的转轴，所述转轴传动连接有磁场驱动电机。

这样，抛光组件在水平移动过程中，磁场发生装置还能够通过磁场驱动电机的带动下自转，从而使抛光槽内的磁流变液所产生的“微磨头”在抛光槽内移动，形成对工件的磨削，让磨削更加均匀。

进一步的，所述工件升降机构和磁铁升降机构均包括竖向设置的升降导轨和升降丝杠螺母机构，所述升降导轨上可滑动地设置有升降滑块，所述升降滑块与所述升降丝杠螺母机构的螺母相连，所述工件装夹组件和所述磁场发生装置分别安装在对应的升降滑块上。

进一步的，所述第一平移机构和第二平移机构均包括水平设置的平移导轨和平移丝杠螺母机构，所述平移导轨上可滑动地设置有平移滑块，所述平移滑块与所述平移丝杠螺母机构的螺母相连，所述第二平移机构安装在所述第一平移机构的平移滑块上，所述抛光组件安装在所述第二平移机构的平移滑块上。

进一步的，所述磁场发生装置包括沿横向和纵向呈矩阵排布的磁铁，在横向或纵向上，任意相邻两个磁铁朝上的磁极相反。

这样，在相邻两个磁铁之间就可以形成磁路，从而让抛光槽内的磁流变液在磁场的作用下形成“微磨头”。

进一步的，所述磁铁为电磁铁或永磁铁。

作为优化，所述主轴的下端具有同轴设置的工件定位盘，所述工件定位盘上具有沿周向均布设置的定位孔，所述夹具可拆卸地安装在所述定位孔上。

这样，就可以根据工件尺寸在工件定位盘上安装多个夹具，同时对多个工件进行抛光作业。对于尺寸较大的工件，可以在工件定位盘上安装一个夹具进行装夹，也可以直接将单个夹具安装在主轴上进行抛光作业。

综上所述，本实用新型具有结构设计合理，能够让工件与磁流变液之间的相对运动多变，有利于提高去除效率和去除均匀性及可实现工件定制化生产等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的原理示意图。

图2为磁场发生装置的示意图。

图3为磁铁矩阵的示意图。

图4为单工件转轴磁流变抛光装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1～图4所示，一种单工件转轴磁流变抛光装置，包括安装在机架1上的工件装夹组件2和抛光组件3，所述工件装夹组件2通过竖向设置的工件升降机构可升降地设置在所述抛光组件3的上方。

如图1所示，所述工件装夹组件2包括竖向设置的主轴21，所述主轴21的下端具有用于装夹工件的夹具22，所述主轴21的上端传动连接有主轴驱动电机23。

为了能够提高工件的抛光效率，单次抛光更多的工件，具体实施时，如图4所示，所述主轴21的下端具有同轴设置的工件定位盘24，所述工件定位盘24上具有沿周向均布设置的定位孔，所述夹具22（图4中未示出）可拆卸地安装在所述定位孔上。这样，就可以根据工件尺寸在工件定位盘上安装一个夹具，同时对多个形状一致的工件进行抛光作业。

同时，所述主轴21的下方具有水平方向上相互垂直设置的第一平移机构11和第二平移机构12，所述第二平移机构12设置在所述第一平移机构11的移动部上；所述抛光组件3设置在所述第二平移机构12的移动部上。如图4所示，所述第一平移机构11和第二平移机构12均包括水平设置的平移导轨和平移丝杠螺母机构，所述平移导轨上可滑动地设置有平移滑块，所述平移滑块与所述平移丝杠螺母机构的螺母相连，所述第二平移机构12安装在所述第一平移机构11的平移滑块上，所述抛光组件3安装在所述第二平移机构12的平移滑块上。

如图2所示，所述抛光组件3包括抛光槽31和磁场发生装置32所述磁场发生装置32设置在所述抛光槽31的正下方。所述磁场发生装置32的下端具有与所述抛光槽31同轴设置的转轴，所述转轴传动连接有磁场驱动电机33。抛光组件在水平移动过程中，磁场发生装置还能够通过磁场驱动电机的带动下自转，从而使抛光槽内的磁流变液所产生的“微磨头”在抛光槽内移动，形成对工件的磨削，让磨削更加均匀。

考虑到磁流变液的磁场作用下容易产生剩磁，不易更换也不易从工件上脱落，本实施例中还设置有磁铁升降机构用于将磁场发生装置32可升降地安装在所述抛光槽31的正下方。一旦需要更换磁流变液或工件加工完成后，可以通过磁铁升降机构将磁场发生装置32下移，使抛光槽脱离磁场。

所述工件升降机构和磁铁升降机构均包括竖向设置的升降导轨和升降丝杠螺母机构，所述升降导轨上可滑动地设置有升降滑块，所述升降滑块与所述升降丝杠螺母机构的螺母相连，所述工件装夹组件2和所述磁场发生装置32分别安装在对应的升降滑块上。

如图3所示，所述磁场发生装置32包括沿横向和纵向呈矩阵排布的磁铁，在横向或纵向上，任意相邻两个磁铁朝上的磁极相反。本实施例中，所述磁铁为永磁铁。在相邻两个磁铁之间就可以形成磁路，从而让抛光槽内的磁流变液在磁场的作用下形成“微磨头”。

采用本实施例的单工件转轴磁流变抛光装置进行工作的步骤如下：

添加或更换磁流变液：通过工件升降机构将工件装夹组件上移，让夹具完全上升到抛光槽的上方，利用第一平移机构将第二平移机构向外移出，从而方便对抛光槽内的磁流变液进行添加或更换。

抛光作业：通过工件升降机构将工件装夹组件上移，让夹具完全上升到抛光槽的上方，将待抛光工件装夹在夹具上，通过第一平移机构和第二平移机构的复合动作将抛光槽移动到夹具的正下方，再通过工件升降机构将工件装夹组件下移，让装夹在夹具上的工件下降到抛光槽内，并保证工件与抛光槽的底部具有加工间距。通过磁铁升降机构将磁场发生装置上移并靠近抛光槽，使抛光槽内的磁流变液在磁场的作用下形成“微磨头”。启动磁场发生装置、主轴驱动电机、第一平移机构和第二平移机构，利用第一平移机构和第二平移机构的复合运动带动抛光槽在水平方向上相对主轴移动，同时，工件在主轴的带动下高速转动，形成抛光。

工件下料，通过工件升降机构将工件装夹组件上移，并保证工件仍然在抛光槽内。同时，利用磁铁升降机构将磁场发生装置下移，消除或减弱抛光槽内磁场。启动主轴驱动电机，让工件高速旋转，将残留的磁流变液甩入抛光槽内。再次通过工件升降机构将工件装夹组件上移，以便于将工件从夹具上取下。

另外，为了增加抛光的效率，在抛光作业时，还可以通过磁场驱动电机33带动磁场发生装置32转动，在抛光槽内形成旋转的磁场。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单工件转轴磁流变抛光装置，其特征在于，包括工件装夹组件（2）和抛光组件（3），所述工件装夹组件（2）通过工件升降机构可升降地设置在所述抛光组件（3）的上方；所述工件装夹组件（2）包括竖向设置的主轴（21），所述主轴（21）的下端具有用于装夹工件的夹具（22），所述主轴（21）的上端传动连接有主轴驱动电机（23）；所述主轴（21）的下方具有水平方向上相互垂直设置的第一平移机构（11）和第二平移机构（12），所述第二平移机构（12）设置在所述第一平移机构（11）的移动部上；所述抛光组件（3）设置在所述第二平移机构（12）的移动部上；所述抛光组件（3）包括抛光槽（31）和磁场发生装置（32）所述磁场发生装置（32）设置在所述抛光槽（31）的正下方。

2.如权利要求1所述的单工件转轴磁流变抛光装置，其特征在于，所述磁场发生装置（32）通过磁铁升降机构可升降地安装在所述抛光槽（31）的正下方。

3.如权利要求2所述的单工件转轴磁流变抛光装置，其特征在于，所述磁场发生装置（32）的下端具有与所述抛光槽（31）同轴设置的转轴，所述转轴传动连接有磁场驱动电机（33）。

4.如权利要求2所述的单工件转轴磁流变抛光装置，其特征在于，所述工件升降机构和磁铁升降机构均包括竖向设置的升降导轨和升降丝杠螺母机构，所述升降导轨上可滑动地设置有升降滑块，所述升降滑块与所述升降丝杠螺母机构的螺母相连，所述工件装夹组件（2）和所述磁场发生装置（32）分别安装在对应的升降滑块上。

5.如权利要求2所述的单工件转轴磁流变抛光装置，其特征在于，所述第一平移机构（11）和第二平移机构（12）均包括水平设置的平移导轨和平移丝杠螺母机构，所述平移导轨上可滑动地设置有平移滑块，所述平移滑块与所述平移丝杠螺母机构的螺母相连，所述第二平移机构（12）安装在所述第一平移机构（11）的平移滑块上，所述抛光组件（3）安装在所述第二平移机构（12）的平移滑块上。

6.如权利要求1所述的单工件转轴磁流变抛光装置，其特征在于，所述磁场发生装置（32）包括沿横向和纵向呈矩阵排布的磁铁，在横向或纵向上，任意相邻两个磁铁朝上的磁极相反。

7.如权利要求6所述的单工件转轴磁流变抛光装置，其特征在于，所述磁铁为电磁铁或永磁铁。

8.如权利要求1所述的单工件转轴磁流变抛光装置，其特征在于，所述主轴（21）的下端具有同轴设置的工件定位盘（24），所述工件定位盘（24）上具有沿周向均布设置的定位孔，所述夹具（22）可拆卸地安装在所述定位孔上。

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