CN217371896U - 一种多工件转轴的磁流变抛光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多工件转轴的磁流变抛光装置，包括工件装夹组件和抛光组件，工件装夹组件可升降地设置在抛光组件的上方；工件装夹组件包括竖向设置的主轴和工件转轴，主轴的下端具有水平设置的工件定位板，工件转轴可转动地穿设在工件定位板上，并沿主轴的周向均布设置有多个；工件转轴上连接有用于驱动工件转轴转动的工件驱动机构，且下端具有用于装夹工件的夹具；抛光组件包括呈圆形的抛光槽和磁场发生装置；磁场发生装置设置在抛光槽的正下方；还设置有用于使工件定位板与磁场发生装置的磁场相对转动的驱动组件。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及实现商业化批量生产等优点。

Description

一种多工件转轴的磁流变抛光装置

技术领域

本实用新型涉及磁流变抛光技术领域，特别的涉及一种多工件转轴的磁流变抛光装置。

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。磁流变抛光是一种先进的光学表面加工技术，它利用磁流变液在磁场中的流变效应形成柔性缎带“微磨头”，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。磁流变液的流变性能受到磁场强度的影响，抛光的精度也跟工件与磁流变液的相对运动有关系，现有的磁流变抛光组件所产生的磁场大多为固定磁场，完全依靠工件在磁流变液内的运动完成抛光，抛光效率和去除均匀性较低。另外目前磁流变抛光装置的研究还处于实验室阶段，离正式的商业化批量生产还有一定的距离。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够产生旋转的磁场，从而产生动态“微磨头”，另外该发明也可投入到商业化批量生产，有利于提高去除效率和均匀性磁流变抛光组件及磁流变抛光装置。

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：

一种多工件转轴的磁流变抛光装置，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和工件转轴，所述主轴的下端具有水平设置的工件定位板，所述工件转轴可转动地穿设在所述工件定位板上，并沿所述主轴的周向均布设置有多个；所述工件转轴上连接有用于驱动所述工件转轴转动的工件驱动机构，且下端具有用于装夹工件的夹具；所述抛光组件包括呈圆形的抛光槽和磁场发生装置，所述抛光槽同轴设置在所述主轴的正下方，且所述工件转轴在竖直方向上的投影位于所述抛光槽的槽体内；所述磁场发生装置设置在所述抛光槽的正下方；所述工件装夹组件和/或所述抛光组件上还设置有用于使所述工件定位板与所述磁场发生装置的磁场在所述主轴的周向上相对转动的驱动组件。

采用上述结构，就可以将多个待抛光的工件同时装夹在多个夹具上，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。由于工件定位板和磁场发生装置的磁场在驱动组件作用下相对转动，也就是说工件与抛光槽内的磁场的相对位置绕周向转动，当抛光槽内的磁流变液随抛光槽或磁场转动到加工间隙附近，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。工件与磁流变液在绕主轴的周向上存在相对运动，同时，在工件转轴转动的作用下，工件与磁流变液在绕工件转轴的周向上也存在相对运动，从而使得工件与磁流变液之间的相对运动不再固定，从而能够让工件表面的去除均匀性更好，去除效率更高。另外，同时对多个工件进行抛光，有利于提高工作效率，实现商业化批量生产。

进一步的，所述工件驱动机构包括竖向朝下地设置的主轴电机，所述主轴同轴安装在所述主轴电机的输出轴上，所述主轴上固定安装有主动齿轮；所述工件定位板可相对转动地安装在所述主轴的下端，所述工件转轴的上端设置有与所述主动齿轮相啮合的从动齿轮。

这样，主轴电机带动主轴高速旋转，通过主轴上的主动齿轮和工件转轴上的从动齿轮传动，将动力传递到工件转轴上，继而带动工件旋转。

进一步的，所述驱动组件包括回转电机和安装在所述回转电机的输出轴上的回转齿轮，所述工件定位板上具有与所述回转齿轮相啮合的轮齿。

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。

这样，就可以通过磁铁升降装置调整磁场发生装置与抛光槽之间的间距，调节作用在抛光槽内的磁场的强度，适应不同的工件抛光需要，也便于更换磁流变液。

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，所述驱动组件还包括与该转轴传动连接的磁场驱动电机。

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，还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，所述抛光组件安装在对应的平移滑块上。

作为另一种优化，所述工件驱动机构包括可相对转动地同轴套设在所述主轴上的套管，所述套管的上端通过齿轮连接有工件驱动电机，下端固定安装有主动齿轮；所述工件定位板固定安装在所述主轴的下端，所述工件转轴的上端设置有与所述主动齿轮相啮合的从动齿轮。

进一步的，所述驱动组件包括安装在所述主轴上的主轴驱动电机。

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等优点。

附图说明

图1为多工件转轴的磁流变抛光装置的原理示意图。

图2为工件装夹组件的另一种结构的原理示意图。

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。

实施例1

如图1所示，一种多工件转轴的磁流变抛光装置，安装在机架（图中未示出）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；所述抛光组件3通过水平设置的平移机构可水平移动地设置在机架上。

所述工件装夹组件2包括竖向设置的主轴21和工件转轴22，所述主轴21的下端具有水平设置的工件定位板23，所述工件转轴22可转动地穿设在所述工件定位板23上，并沿所述主轴21的周向均布设置有多个；所述工件转轴22上连接有用于驱动所述工件转轴22转动的工件驱动机构，且下端具有用于装夹工件的夹具25。

本实施例中，所述工件驱动机构包括竖向朝下地设置的主轴电机27，所述主轴21同轴安装在所述主轴电机27的输出轴上，所述主轴21上固定安装有主动齿轮28；所述工件定位板23可相对转动地安装在所述主轴21的下端，所述工件转轴22的上端设置有与所述主动齿轮28相啮合的从动齿轮29。这样，主轴电机带动主轴高速旋转，通过主轴上的主动齿轮和工件转轴上的从动齿轮传动，将动力传递到工件转轴上，继而带动装夹在夹具上的工件旋转。

所述抛光组件3包括呈圆形的抛光槽31和磁场发生装置32，所述抛光槽31同轴设置在所述主轴21的正下方，且所述工件转轴22在竖直方向上的投影位于所述抛光槽31的槽体内；所述磁场发生装置32设置在所述抛光槽31的正下方。

本实施例中，为了让每个工件都能够均匀的磨削，还在所述工件装夹组件2和所述抛光组件3上设置有用于使所述工件定位板23与所述磁场发生装置32的磁场在所述主轴21的周向上相对转动的驱动组件4。

具体的，工件装夹组件2上的驱动组件4包括回转电机41和安装在所述回转电机41的输出轴上的回转齿轮42，所述工件定位板23上具有与所述回转齿轮42相啮合的轮齿43。这样，回转电机41通过回转齿轮42和轮齿43带动工件定位板23绕主轴21转动，而工件转轴22安装在工件定位板23上，也就让工件转轴22绕主轴21公转，在磨削过程中，每个工件转轴与抛光槽的相对位置不断发生改变，从而可以让工件的磨削更加均匀。

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，所述驱动组件4还包括与该转轴传动连接的磁场驱动电机44。磁场驱动电机44带动磁场发生装置转动，也能够使固定磁场旋转，实现磁流变液内产生的“微磨头”能够相对转轴21转动。

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。

本实施例中，所述工件升降机构（图中未示出）、磁铁升降机构（图中未示出）和平移机构（图中未示出）均采用成熟的导轨和滚珠丝杠结构来实现。

具体的，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2和所述磁场发生装置32分别安装在对应的升降滑块上。

所述平移机构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，所述抛光组件3安装在对应的平移滑块上。

实施例2

与实施例1的主要区别在于工件装夹组件，如图2所示，本实施例中，所述工件驱动机构包括可相对转动地同轴套设在所述主轴21上的套管24，所述套管24的上端通过齿轮连接有工件驱动电机26，下端固定安装有主动齿轮28；所述工件定位板23固定安装在所述主轴21的下端，所述工件转轴22的上端设置有与所述主动齿轮28相啮合的从动齿轮29。所述驱动组件4包括安装在所述主轴21上的主轴驱动电机。

本实用新型的实施例1和实施例2的工作步骤如下：

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，利用平移机构将抛光组件3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，通过平移机构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能够在磁场的作用下形成“微磨头”。启动磁场发生装置使抛光槽内的磁流变液处于磁场内，通过主轴驱动电机和工件驱动机构让工件转轴在自转的同时绕主轴公转，完成对工件的抛光作业。

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。启动工件驱动机构，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 (9)

1.一种多工件转轴的磁流变抛光装置，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）和工件转轴（22），所述主轴（21）的下端具有水平设置的工件定位板（23），所述工件转轴（22）可转动地穿设在所述工件定位板（23）上，并沿所述主轴（21）的周向均布设置有多个；所述工件转轴（22）上连接有用于驱动所述工件转轴（22）转动的工件驱动机构，且下端具有用于装夹工件的夹具（25）；所述抛光组件（3）包括呈圆形的抛光槽（31）和磁场发生装置（32），所述抛光槽（31）同轴设置在所述主轴（21）的正下方，且所述工件转轴（22）在竖直方向上的投影位于所述抛光槽（31）的槽体内；所述磁场发生装置（32）设置在所述抛光槽（31）的正下方；所述工件装夹组件（2）和/或所述抛光组件（3）上还设置有用于使所述工件定位板（23）与所述磁场发生装置（32）的磁场在所述主轴（21）的周向上相对转动的驱动组件（4）。

2.如权利要求1所述的多工件转轴的磁流变抛光装置，其特征在于，所述工件驱动机构包括竖向朝下地设置的主轴电机（27），所述主轴（21）同轴安装在所述主轴电机（27）的输出轴上，所述主轴（21）上固定安装有主动齿轮（28）；所述工件定位板（23）可相对转动地安装在所述主轴（21）的下端，所述工件转轴（22）的上端设置有与所述主动齿轮（28）相啮合的从动齿轮（29）。

3.如权利要求2所述的多工件转轴的磁流变抛光装置，其特征在于，所述驱动组件（4）包括回转电机（41）和安装在所述回转电机（41）的输出轴上的回转齿轮（42），所述工件定位板（23）上具有与所述回转齿轮（42）相啮合的轮齿（43）。

4.如权利要求1所述的多工件转轴的磁流变抛光装置，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。

5.如权利要求4所述的多工件转轴的磁流变抛光装置，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，所述驱动组件（4）还包括与该转轴传动连接的磁场驱动电机（44）。

6.如权利要求4所述的多工件转轴的磁流变抛光装置，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。

7.如权利要求1所述的多工件转轴的磁流变抛光装置，其特征在于，还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，所述抛光组件（3）安装在对应的平移滑块上。

8.如权利要求1所述的多工件转轴的磁流变抛光装置，其特征在于，所述工件驱动机构包括可相对转动地同轴套设在所述主轴（21）上的套管（24），所述套管（24）的上端通过齿轮连接有工件驱动电机（26），下端固定安装有主动齿轮（28）；所述工件定位板（23）固定安装在所述主轴（21）的下端，所述工件转轴（22）的上端设置有与所述主动齿轮（28）相啮合的从动齿轮（29）。

9.如权利要求7所述的多工件转轴的磁流变抛光装置，其特征在于，所述驱动组件（4）包括安装在所述主轴（21）上的主轴驱动电机。

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