[发明专利]一种磁流变抛光方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于磁流变抛光技术，具体涉及一种磁流变抛光方法及装置。

背景技术

随着现代信息电子技术、光学技术的不断进步，在IT、电子行业，超光 滑元件应用越来越多，如蓝宝石衬底、单晶硅表面、手机后盖等，这类元件 的加工批量大，其表面要满足超光滑，光泽度高，色泽均匀，无划伤等要求。 目前，市场上的研磨抛光机都是采用平面互研原理，工件卡在游心轮中，在 上下抛光盘的研磨作用下实现抛光。这种抛光方式的局限性就是只能加工平 面，不能加工弧面等曲面。

磁流变液是一种智能材料，是由高导磁率、低磁滞性的微小软磁性颗粒 和非导磁性液体混合而成的悬浮体。它在常态下是液体，当加载磁场时，发 生液—固相变，当去除磁场时，又发生固—液相变。在一定磁场强度范围内， 磁流变液的表现粘度和磁场强度有关，这种现象称为磁流变效应。利用磁流 变液的磁流变效应，可以将磨粒聚集于抛光区域形成柔性磨头，具有磨头硬 度可调，磨粒自锐，面型贴合好等优点，用于抛光加工性能优良。

现有的磁流变抛光装置抛光作业时可以通过改变磁场强度改变磨头的 硬度，但整个抛光区域的材料去除模型是固定的。无法完成复杂曲面的抛光。

中国专利201310001871.0中提出了一种双面磁流变抛光装置，该装置 将工件安装在内抛光套筒与外抛光套筒之间，内抛光套筒和外抛光套筒随抛 光主轴转动，通过连接管路向内外抛光套筒与工件之间的间隙内注入磁流变 液，启动控制器并由控制器向内套筒电磁铁和外套筒电磁铁提供间歇性电 流，每个电磁铁组相当于一组抛光头，分别对加工工件内外表面。但整个装 置比较复杂，且无法对复杂曲面工件进行加工。

发明内容

本发明的目的是提供一种可同时加工平面和弧面的磁流变抛光方法及 装置。

本发明提供的磁流变抛光方法，是将工件置于设有磁场的磁流变液中， 使工件做至少两个自由度的运动对工件的表面进行抛光加工。

所述磁场为由多个采用极性相反的两个电磁极组成的电磁极组产生的梯 度磁场。

所述电磁极组设在所述磁流变液的下方或侧面。

本发明提供的磁流变抛光装置，包括用于盛装磁流变液的抛光液槽、设 在所述抛光液槽下方或侧面可在抛光液槽内产生磁场的磁场发生装置、设在 所述抛光液槽上方夹持工件且使工件做至少两个自由度运动的工件驱动机 构。

所述磁场发生装置采用多个可产生梯度磁场的由极性相反的两个电磁极 组成的电磁极组。

构成所述多个电磁极组的电磁极采用均匀布置且两相邻磁极的极性相反 的柱状磁极或者采用成环形布置且两相邻磁极的极性相反的三角状磁极。

所述磁场发生装置包括至少一个可产生梯度磁场的由极性相反的两个电 磁极组成的电磁极组，构成所述电磁极组的电磁极采用至少两个同心圆设置 且两相邻磁极的极性相反的环状磁极，所述抛光液槽为圆桶形，在抛光液槽 外周边设有外线圈，所述外线圈的下平面和所述环状磁极的上平面齐平。

所述工件驱动机构包括摇摆机构、设在摇摆机构上的公转机构和设在所 述公转机构上的自转机构，所述工件设在所述自转机构上；所述摇摆机构包 括机头、第一摆动伺服电机，所述机头和第一摆动伺服电机之间通过齿轮对 啮合；所述公转机构包括设在所述机头上的公转伺服电机、公转大盘和工件 运动架，所述公转伺服电机通过公转主轴与公转大盘连接，所述工件运动架 为至少一个设在公转大盘的下面；所述自转机构包括设在工件运动架上的第 一自转伺服电机和安装工件的至少一个工件轴，所述工件轴通过齿轮机构与 第一自转伺服电机连接

所述工件驱动机构包括公转机构、设在所述公转机构上的摇摆机构和设 在公转机构与所述摇摆机构之间的自转机构；所述公转机构包括机头、设在 所述机头上的公转伺服电机、公转大盘和工件运动架，所述公转伺服电机通 过公转主轴与公转大盘连接，所述工件运动架为至少一个设在公转大盘的下 面；所述摇摆机构包括设在所述工件运动架上的第二摆动伺服电机、通过第 一伞形齿轮机构与第二摆动伺服电机连接的中间齿轮箱；所述自转机构包括 设在所述工件运动架上的第二自转伺服电机、设在所述中间齿轮箱上的第二 伞形齿轮机构和安装工件的工件轴，所述第二自转伺服电机通过第二伞形齿 轮机构与工件轴连接；所述第二摆动伺服电机和第二自转伺服电机设在所述 公转大盘上。