[发明专利]一种基于磁流变效应的工件局部高精度抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工件局部表面抛光装置，尤其是涉及一种基于磁流变效应的工件局部高精度抛光装置。

背景技术

超光滑表面抛光技术是超精密加工体系的一个重要组成部分，随着研究的深入以及检测技术的提高，人们对纳米级超光滑表面的形成机理有了更深刻的认识，并开发了许多抛光技术，如传统游离磨料抛光，主要指磨料游离散布在工件与柔性研具之间的工作界面内，通过工件和研具向磨料施加作用力，使磨料在工作界面内滚动和滑动，从工件上去除材料的加工方式，该方法在抛光过程中，磨料的浓度、分布均匀性、运动速度、运动轨迹及滞留时间等无法直接控制；再如弹性发射加工，该方式的核心部件是一个抛光轮，抛光轮与工件之间保持一个微小间隙(大约数十个微米)，抛光液充斥于该间隙之内。加工时，抛光轮高速旋转，使微小间隙内形成了一层流体动压抛光膜，从而平衡施加在抛光轮上的压力。磨料在流体动压的作用下与工件表面发生微弱的弹性碰撞实现从工件上去除材料。基于以上现状，与传统抛光相比，磁流变抛光最显著的优点是：1、在抛光过程中，材料去除率函数始终是不变的，这对抛光以至实现数控抛光是非常有利的。磁流变抛光是利用在磁场中发生流变的磁流变抛光液对工件表面产生很大的剪切力(或压力)对工件进行抛光的。在抛光过程中，磁流变抛光液不断的循环流动，使发生流变的磁流变抛光液形成的“小磨头”不断地被更新，不存在磨头磨损的问题。因此，在磁流变抛光过程中，材料去除率函数始终是固定不变的，能够提高工件表面抛光精度；2、在磁流变抛光过程中，循环流动的磁流变抛光液不断地带走工件表面与“磨头”摩擦产生的热量及工件表面被抛光下来的碎屑，这对抛光是十分有利的，这能够避免由于热应力引起的工件表面抛光精度降低的现象的发生。以上这些优点使磁流变抛光深受人们青睐。磁流变抛光非常适合中、小口径光学元件，特别是工件不规则表面局部抛光加工。因此，本发明针对工件表面局部高精度抛光，设计了一种基于磁流变效应的工件局部高精度抛光装置，希望能够对抛光工程应用领域起到一定作用。

磁流变液是一种磁流变智能材料，其流变特性表现如下：在无外加磁场作用下，能够以一种稳定的牛顿体状态存在，具有较好的流动性，外加磁场作用下，内部软磁性颗粒迅速在磁场方向成链柱状或网状，去掉磁场又恢复其原来的状态，该过程具有快速、可逆、耗能低等优点。因此本装置的抛光液采用软磁性颗粒的质量分数为81.83％的水基磁流变液(其铁粉直径在2-8μm)与磨料为形状不规则的Al₂O₃颗粒的结合。

发明内容

为实现以上所述针对工件不规则表面局部抛光装置的功能要求，本发明提供一种基于磁流变效应的工件局部高精度抛光装置。

本发明一种结构简单及原理易懂的一种基于磁流变效应的工件局部高精度抛光装置是按如下方式来实现的：抛光装置是由电机，联轴器，转轴，透明容箱，抛光轮，永久磁铁，移动轴承座，抛光台，工件，抛光液，高压喷嘴，泵，法向力传感器组成。抛光轮与转轴连接，并通过联轴器由电机带动，转轴悬置在移动轴承座上，移动轴承座安装在透明容箱内部；抛光台置于透明容箱中央，工件置于抛光台上，抛光台内部嵌入法向力传感器，抛光轮与工件抛光面之间距离为2mm；抛光轮上装有两个永久磁铁，两个永久磁铁异极排列，泵置于透明容箱内部的与工件表面抛光方向相反的端角区域；抛光液由水基磁流变液与抛光磨料组成，磁流变液为铁粉的质量分数81.83％的水基磁流变液，铁粉直径在2-8μm，磨料为形状不规则的Al₂O₃颗粒。

本发明所述的一种基于磁流变效应的工件局部高精度抛光装置的积极效果在于：该抛光装置整体集成在一个透明容箱里面，具有结构紧凑特点；将移动轴承座和法向力传感器引入其中，以所标定的法向力为基准，能够根据工件尺寸调节抛光轮的高度，进而对工件表面进行高精度抛光，整体抛光装置的可调性较好；将泵置于透明容箱内部的与工件表面抛光方向相反的端角区域，能够将抛光屑与抛光液进行自动分离，节约成本。

附图说明

图1为本发明一种基于磁流变效应的工件局部高精度抛光装置的结构及原理简图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。