[发明专利]公自转磁流变抛光去除廓形的优化调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及公自转磁流变抛光技术及装置，属于光学曲面精密加工技术领域。 

背景技术

产生于二十世纪八十年代末的磁流变抛光和古典抛光方法相比，是一种柔性的去除量可确定的小磨头抛光方法，可以用于非球面乃至自由曲面的抛光。磁流变液是磁流变抛光的抛光介质，是一种在磁场作用下能够迅速硬化的智能材料，基本成分是：铁磁性颗粒、非铁磁性抛光粉、基载液和稳定剂，铁磁性颗粒大多采用微米量级的羰基铁粉，非铁磁性抛光粉通常为二氧化铈等抛光磨料，基载液主要有水基和油基两种，稳定剂的目的是抑制颗粒在基载液中的沉降与团聚，同时减缓铁磁性颗粒的氧化。磁流变抛光基本原理如图1a所示：随着抛光轮的转动，如图1a中ω₁方向，磁流变液11被抛光轮7带入抛光区域12与工件13接触，在抛光区域12磁场作用下（图1a中磁铁及磁感应线未画出），磁流变液11产生流变，铁粉紧密排列起来，把非铁磁性抛光粉挤向并贴合工件13以产生剪切力来起到抛光去除作用。以ω₁转动的磁流变抛光轮驻留在工件上某处做定点抛光时，在工件上该处产生去除廓形，由于磁场作用下产生流变的磁流变液11在工件13上不同的点所产生的剪切力不同，去除廓形具有抛光去除量各点不同的三维形状，图1b给出了磁流变去除廓形在xz平面内的截面曲线。由于去除廓形的各点去除量正比于定点抛光的时间，则在驱动抛光轮在工件表面进给的过程中，控制抛光轮在工件面形误差高点处驻留时间长，在工件面形误差低点处驻留时间短，从而达到确定性地降低工件面形误差的目的，而去除廓形的三维形状会直接影响工件面形修正的效果和效率，因此优化去除廓形的形状就非常重要。从更有效修正工件面形误差、更有效降低工件表面粗糙度角度考虑，去除廓形符合下面两个形状条件时最优：一是去除廓形是回转对称的，二是从去除廓形边缘处至其回转中心处抛光去除量单调增大，如图2b所示。 

如图1a所示，定义抛光轮绕自身轴线O₀旋转的运动ω₁为自转，定义抛光轮绕垂直于工件的轴线z旋转的运动ω₂为公转。定义当抛光轮只做自转不做公转时工件上得到的去除廓形为自转去除廓形，如图1b中14a所示；定义当抛光轮既做自转又做公转时工件上得到的去除廓形为公转去除廓形，如图2a和图2b中14b所示。由图1b可见，自转去除廓形14a不是回转对称的，而公转去除廓形理论上是自转去除廓形绕公转轴线旋转并积分的结果，显然公转去除廓形是绕抛光轮公转轴线回转对称的，如图2a和图2b中14b所示。针对去除廓形最优条件的第一条，为了改进普通磁流变抛光中自转去除廓形非回转对称的缺点，专利文献公开了“正交轴组合磁性抛光工具”（ZL03119281.5），该发明中抛光轮采取既做自转又做公转的复合运动形式，从而得到具有回转对称形状的公转去除廓形。 

但单纯采用“正交轴组合磁性抛光工具”(ZL03119281.5)，公转去除廓形如图2a所示，不满足从边缘处至回转中心处抛光去除量单调增大的条件，原因如下：图1b给出了xz平面 内自转去除廓形14a的截面曲线，可见未经优化调节时磁流变自转去除廓形的抛光去除量最大处与抛光轮公转轴线存在偏移量e₀，e₀的大小由抛光轮与工件的间距、工件材料本身性质、磁流变液成分、磁场强度等因素决定，而公转去除廓形理论上是自转去除廓形绕公转轴线旋转并积分的结果，因为e₀的存在，未经优化调节时的公转去除廓形会出现图2a所示的截面曲线，可见该公转去除廓形从边缘处至回转中心处抛光去除量不是单调增大，如前所述，这种公转去除廓形不符合最优条件的第二条。 

发明内容

本发明的目的是提供一种公自转磁流变抛光去除廓形的优化调节方法，以解决单纯采用“正交轴组合磁性抛光工具”时公转去除廓形从边缘处至回转中心处抛光去除量非单调增大的问题，使得公转去除廓形既满足是回转对称的、又满足从去除廓形边缘处至其回转中心处抛光去除量单调增大这两个条件，更有利于工件面形误差的修正。 

本发明的技术方案如下： 

一种公自转磁流变抛光去除廓形的优化调节方法，其特征在于：在现有的公自转磁流变抛光装置的基座板上加装调节装置，该调节装置包括滑板、丝杠、丝杠支承座和驱动机构；滑板通过丝杠螺母副与丝杠相配合，可以沿基座板上的导轨相对基座板沿x轴直线移动，滑板与抛光轮轴承座固定联接；丝杠支承座固定安装于基座板上，丝杠由丝杠支承座支承；驱动机构驱动丝杠绕其自身轴线转动；