[发明专利]一种磁流变斜轴抛光方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及精密光整加工技术，进一步是指适于对微小非球面光学零部件及其模具进行研磨抛光的精密抛光工具。

背景技术

在高精度的光学系统中，高质量的非球面镜被广泛地运用，这些光学零部件及其模具的加工和制造的要求非常高。光学零部件及其模具的加工主要通过磨削，车削等超精密工艺来完成，但是这些加工表面在磨削、车削后会产生亚表面损伤，因此，必须经过后续的延性抛光工艺消除其亚表面损伤，以提高光学成像质量。目前主要的光学研磨抛光可以通过传统的抛光模进行，也可以利用磁流变液抛光轮抛光，或者采用磁射流抛光。

传统的抛光模对光学玻璃进行抛光，它存在一些缺点：不同材料需要采用不同硬度的抛光模；会产生亚表面损伤，从而影响光学零件的表面质量；缺乏柔性，使得工件表面发生面形误差。美国Rochester大学采用的磁流变抛光轮进行超精密抛光，其基本方法是将电磁铁放于磁流变液抛光轮内部，工件置于上方，旋转的抛光轮输送磁流变液到电磁铁上方时，磁流变液在磁场作用下形成柔性抛光模，以剪切的方式实现材料的确定性去除。由于受抛光轮半径尺寸限制，不能抛光微小零部件。美国QED公司目前采用这种方式也只能抛光8毫米以上的光学零部件及其模具。另外一种磁射流抛光装置是，将磁流变液通过具有磁场的线圈内部高速射出，由于受到磁流变效应，磁射流射出喷口时被集束控制，具有一定的粘度。通过调整射流的入射角及其粘度，对工件进行确定性的材料去除。这种方式由于采用流体集束进行冲击抛光，精度不高，难以控制，也难以用于微小部件的抛光。对于尺寸在8毫米以下的微小球面、非球面零件的超精密研磨加工，由于加工空间的狭小，采用传统的粘弹性抛光头结合游离磨料的抛光工艺，难以实施，且抛光表面质量不均匀，还会破坏前工序所得到的形状精度。

专利03153996.3提出的电磁方式磁流变抛光头与QED公司采用的抛光轮方式相似，难以准确地控制，且无法加工微小的部件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提出一种磁流变斜轴抛光方法及装置，它特别适于对微小非球面光学零部件及其模具进行精密抛光，抛光时可防止干涉，且抛光效果好。

本发明的技术方案之一是，所述磁流变斜轴抛光方法为：

采用旋转的抛光头且该抛光头顶端周边为圆弧角，所述抛光头前端沿径向为一部分有磁场而另一部分无磁场或有较弱磁场；

所述抛光头同工件轴向方向成一定角度而使得抛光工件时抛光头圆弧角的圆弧法线始终与工件抛光表面法线重合，所述工件与磁流变体的接触点始终是工件抛光区域的法向方向。

本发明的技术方案之二是，所述磁流变斜轴抛光装置为：它有有装在支座上的调速电动机，其特征是，所述调速电动机的主轴为空心轴，抛光头外壳的后端同所述空心轴固定连接，抛光头外壳中的固定轴的后端穿过所述空心轴且同调速电动机机体固定连接；所述固定轴上装有励磁装置，固定轴前端经隔磁环固定连接有易磁化体；位于所述抛光头外壳的较小前端中的所述易磁化体的前部相对该易磁化体的圆柱体后部为不完全圆柱体，该不完全圆柱体的顶端为平底而周边为圆弧角；所述抛光头外壳较小前端的顶端为平底而周边为圆弧角；抛光头外壳和隔磁环为非铁磁质材料制成。

以下对本发明做出进一步说明。

参见图1至图3，所述磁流变斜轴抛光方法为：

采用旋转的抛光头4且该抛光头4顶端周边为圆弧角53，所述抛光头4前端沿径向为一部分有磁场而另一部分无磁场或有较弱磁场；

所述抛光头4轴向同工件8轴向成一定角度而使得抛光工件8时抛光头圆弧角53的圆弧法线始终与工件8抛光表面法线重合，所述工件8与磁流变体(磁流变液)5的接触点始终是工件抛光区域的法向方向。

所述抛光头4的磁场强度可以调节，从而调节抛光头和工件区域的磁场强度。