[发明专利]一种回转式磁流变抛光头装置及其抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁流变抛光技术领域，特别是涉及一种回转式磁流变抛光头装置及其抛光方法。

背景技术

光纤制造的核心是光纤制造技术。目前，常见的光纤加工方法主要有沉积法和机械法，所述沉积法包括化学汽相，管外汽相，等离子体汽相等。现阶段的工艺为先制造预制棒芯棒,然后在芯棒外采用不同技术制造外包层。与沉积法相比，机械法前期投资少，适用于特种光纤的批量加工。机械法的主要实施流程为原始光纤玻璃制备，预制棒毛坯加工，预制棒内外表面研磨抛光加工及预制棒拉丝等过程。

光纤预制棒的表面质量与光纤质量密切相关。为了获得镜面级的内外表面，后续的抛光整形加工方法与技术成为必不可少的重要工艺；目前预制棒的内孔及外圆的抛光主要由手工操作和机械抛光完成，不仅抛光效率低，劳动强度大，而且难于获得稳定的形面精度及抛光品质。因此，研究针对陶瓷管内孔抛光的高效、高表面质量批量抛光方法及装置，对于提高光纤预制棒乃至光纤的制造效率和质量具有重要的意义。

常见的抛光方法主要有化学抛光、磁力抛光、火焰抛光及浮动抛光等。受限于光纤预制棒的机械属性（脆性大，表面易划伤等）、形状（内外圆柱面）、尺寸（长度：150mm、直径：20mm、内径为：3-8mm）及设备投入等，使得抛光方法的选择存在较大的局限性。

磁流变抛光技术主要利用磁流变液在磁场中的流变特性进行抛光，即在强磁场下，磁流变液体的磁性成分可以通过流变作用，表现出类似固体的性质而形成具有黏塑性的柔性磨轮特征，当磁场消失时其又恢复其流动特性。该技术的实现需要零件表面与磁流变抛光液之间有相对运动，在添加磁场之后，抛光液与零件表面间会形成剪切力，实现零件表面的高质量抛光。在磁流变抛光过程中，抛光效率主要取决于接触面间的剪切力的大小，具体为磁场强度，相对运动速度等多种因素决定。

实践证明:磁流变技术具有优异的磨削抛光性能。专利ZL96198445.7公开了磁流变流体精密加工零件表面的方法，在磁场中，被磁化后的磁流变液通过柔性抛光轮进入工件和柔性抛光轮的间隙，与工件部分表面接触并抛除与之接触的工件材料。专利ZL03124557.9公开了一种可喷射磁流变液并使其形成射流的外设磁场装置，该装置通过控制喷嘴周围磁场的大小，方向及工件的位置来控制磁流变液的变性，实现工件的抛光。专利200410044076.0公开了一种超声波磁流变复合抛光装置的回转工具头，其内部通入磁流变液，在磁场的作用下，通过精密控制系统控制工具头运动轨迹进而形成高精度的光学表面。

本发明的目的是为了克服传统的人工及机械方法在光纤预制棒的抛光过程中的精度较低、效率不高、质量不稳定、自动化程度低的缺点，提供一种利用磁流变原理对光纤预制棒内外表面进行抛光的一种新型磁力抛光头装置，实现光纤预制棒的高效及高质量加工。

发明内容

本发明提供了一种回转式磁流变抛光头装置及其抛光方法，解决了传统人工及机械方法在光纤预制棒抛光过程中抛光表面精度低、不稳定，效率不高的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种回转式磁流变抛光头装置，其特征在于，该装置包括磁力旋转轮、电磁铁、石墨棒、张紧轮、中空主轴、轴承、轴承座和伺服电机，所述中空主轴通过轴承与轴承座固定连接，所述中空主轴与所述磁力旋转轮相连，在所述磁力旋转轮的外缘上设有导电滑环，所述磁力旋转轮的中部设有电磁铁，所述电磁铁通过导线与所述导电滑环连接，所述石墨棒与电源相连接，所述石墨棒能够与所述导电滑环接触，形成闭合回路；所述伺服电机通过所述张紧轮驱动所述磁力旋转轮旋转，所述磁力旋转轮带动所述电磁铁旋转形成高速旋转的磁场。

进一步，所述磁力旋转轮的外缘上设有至少一个方形圆环凹槽，所述导电滑环通过方形圆环凹槽与所述磁力旋转轮相连接。

进一步，所述磁力旋转轮上设置通孔，所述通孔与所述磁力旋转轮同轴，所述导电滑环通过所述通孔利用导线与电磁铁相连接。

进一步，所述石墨棒和石墨棒螺钉通过石墨棒导柱设置在所述石墨棒支架上，所述石墨棒支架与所述轴承座相连，所述石墨棒螺钉与所述石墨棒通过石墨棒紧固件相连。

进一步，在所述石墨棒螺钉与所述石墨棒紧固件之间设有微型弹簧。

进一步，所述闭合回路中设有显示灯，通过所述显示灯的亮度变化判断所述闭合回路的电压稳定性。

进一步，所述电源依次通过电压调节器和电压传感器与所述石墨棒相连，所述电压调节器能够根据所述电压传感器检测的电压变化情况来进一步调节所述伺服电机的输出电压，从而达到调节磁场强度的目的。