[发明专利]一种适用于平面光学零件的磁流变抛光磨头及装置

说明书

技术领域

本发明涉及精密光学抛光加工技术领域，尤其涉及一种适用于平面光学零件的磁流变抛光磨头及装置。

背景技术

现代短波光学、强光光学、电子学及薄膜科学的发展要求光学元件应具有高反射率、高面形精度、低粗糙度以及高强度，因此对光学元件表面的要求极为苛刻，如表面无晶格畸变缺陷，基本不存在残余应力，极低的表面粗糙度(Ra≤1nm)、无外来杂质污染、高几何精度、且衬底表面应具有准确的晶向等。特别大型高功率器中需要大量的平面光学零件，这类承受高功率激光负荷的光学零件加工质量提出了非常苛刻的要求。

磁流变抛光技术是将电磁学和流体动力学理论相结合并应用于光学加工的一种技术。磁流变加工技术是目前而言比较理想的高精度光学零件加工技术，其最大的优点是不存在工具磨损的问题，加工精度高；易于实现计算机控制；其抛光工具利用磁流变体的特殊特性，不会产生亚表面破坏，能从根本上解决以往抛光方法中存在的问题，满足现代科学与技术的发展对光学零件的发展要求。

现有的磁流变抛光技术可以用于平面光学零件的加工，并且光学零件表面的加工质量可以达到一个很高的质量。中国专利CN101579833B公开了高效率可控多磨头磁流变抛光装置，其磁场发生装置由一个环形屏蔽装置和至少1个独立可控的电磁铁单元组成，每个可控的磁场区域以环形分布，通过抛光主轴和抛光盘的旋转带动这些系列小磨头与工件接触摩擦抛光，实现对工件的可控多磨头高效抛光。中国专利ZL200910052609.2公开了高效率可控多磨头磁流变抛光装置，采用单环或多环的圆周磁极结构，同时采用阵列排布以实现不同用途工件的加工。

众所周知，提高平面光学零件的抛光效率，磁流变抛光的主要手段包括：提高相对运动速度，增大磁场强度以及增加与工件接触的宾汉体面积。上述磁流变抛光磨头装置都能够实现平面工件的表面抛光，具有一定的新颖性，但是在这些技术中存在一定的应用制约，这些技术很难扩大与工件接触宾汉体凸起的面积，即使能够扩大到一定的范围，其均匀性会受到一定的制约，且其采用电磁产生磁场的结构要增大磁场强度也是非常困难的。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种宾汉体与工件均匀接触面积大、加工效率高的适用于平面光学零件的磁流变抛光磨头及装置。

为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案予以实现：

一种适用于平面光学零件的磁流变抛光磨头，包括安装板和若干个固定在安装板正面的磁场发生单元，所述磁场发生单元由相互吸附在一起的两块磁铁组成，磁流变液在两块磁铁拼接缝隙的表面产生宾汉体。采用两块磁铁吸附在一起组成一个单元，利用磁场异性相吸的特点，将其中一块磁铁的N极与另一块磁铁的S极形成同一个面，这样组合，在添加磁流变液后，由于两块磁铁都是N极或者S极的磁场强度最大，磁力线从N极到S极遵循最短距离分布的方式，大部分磁力线会从第一个磁铁的N极到第二个磁铁的S极形成一个闭环回路，即在两个面结合处表面上的空间位置产生稳定的强磁场，会在两块磁铁结合部分缝隙处，尤其是缝隙表面空间形成凸起的宾汉体，这在电磁铁上是很难实现的。

进一步，所述磁铁为永磁铁，采用永磁铁作为磁场发生单元，这样可以保证各个单元磁场强度的均匀性。

进一步，所述磁铁为正方体、长方体、圆柱体、圆环体或不规则体，其磁极面为连续平面或非连续平面。

进一步，由于磁极面为连续平面或非连续平面，所述磁场发生单元所产生的宾汉体为连接或断续。

进一步，所述安装板采用导磁材料，所述磁场发生单元通过磁力吸附在安装板上。

进一步，所述相邻两个磁场发生单元之间设有固定在安装板正面的限位块，所述限位块的宽度与相邻两个磁场发生单元的间距相等，防止磁场发生单元移动。

进一步，所述磁流变抛光磨头还包括密封环、运动装置连接块、轴承座、第一轴承和连接轴，所述运动装置连接块通过密封环与安装板的背面连接，所述轴承座与运动装置连接块、安装板固定连接，所述第一轴承固定安装在轴承座中，所述连接轴安装在第一轴承内。

一种磁流变抛光装置，包括所述的磁流变抛光磨头、机座、旋转主轴、皮带传动系统、电机及减速机系统和工件盘，所述电机及减速机系统和工件盘固定安装在机座上，所述旋转主轴通过第二轴承安装在机座上，所述磁流变抛光磨头与旋转主轴固定连接，所述电机及减速机系统通过皮带传动系统带动旋转主轴旋转，进而带动磁流变抛光磨头旋转，所述工件盘设置在磁流变抛光磨头的下方。