[实用新型]磁流变抛光装置

说明书

本实用新型提供了一种磁流变抛光装置，包括喷嘴、抛光轮、抛光轮传动模块、磁场发生模块、工件装夹模块和辅助支撑部，磁流变液通过喷嘴喷出，附着在抛光轮上，在抛光轮的带动下，进入抛光区，在抛光区内，磁场发生模块会产生一定磁感应强度的磁场，在该磁场的作用下，磁流变液变成具有粘塑性的Bingham介质，形成的“柔性抛光膜”对工件材料产生去除作用。随着工件的旋转，将工件全方位打磨。抛光轮再将磁流变液带出抛光区，由于磁流变液的流变特性，再由柔性抛光膜变为原始状态，回到磁流变液回收装置中。各部件的有机配合，打磨工件效果好，整体结构简单，易操作，解决了抛光轮结构复杂、易磨损，与传动主轴连接复杂，不便装卸等问题。

技术领域

本实用新型涉及机械加工领域，具体涉及一种磁流变抛光装置。

背景技术

随着高新技术的不断发展，作为促进社会进步三大支柱之一的新材料技术，已成为世界各国学者争相研究的热点，特别是进入21世纪以来，由于电子、通信和控制工程等高科技含量行业的迅速崛起，对材料的功能化、器件的小型化、结构的智能化提出了更高的要求，使智能材料的研究更受人们的青睐。

磁流变液(MagnetorheologicalFluid,MRF)是智能材料的重要分支之一，主要由软磁性颗粒、基载液及为了防止颗粒沉降而包覆在颗粒表面的添加剂组成，在磁场作用下将发生显著的流变特性，其基本特征是:无外加磁场作用时，表现为自由流动状态；而在外加磁场作用下，瞬间由自由流动状态变为半固体，呈现可控的剪切屈服强度，而且这种转变是可逆的。由于磁流变液具有反应迅速、变化可逆和易于控制的特点，自其问世以来，在汽车、机械、航空航天、建筑、医疗等众多领域得到了越来越广泛的应用，美、日、德、法等主要工业国家均投入了大量的人力物力对其进行研究，被认为是最具有发展前景的新型智能材料。可以预测，磁流变液及其相关应用技术将会引起工业的巨大变革。

随着科学技术的发展，对高性能的光学元器件的需求越来越迫切，在激光核聚变、航空航天、宇宙探测以及彩色显像制造业等诸多领域对光学零件的要求与日俱增。光学元器件在各个领域的广泛应用，对光学元器件加工的要求越来越高。

目前，光学零件的加工主要是采用单点金刚石切削技术和传统的手工方法。单点金刚石切削技术是在高精度的金刚石车窗上直接切削出非球面，面形精度可达0.3～0.5nm，表面粗糙度可达60～100nm。但该方法只适合于加工非脆性材料，对于光学系统常用的光学玻璃则无法加工。传统的手工方法要依赖熟练的技术工人，要经过复杂的多道工序，因而需要多个工位和大量的工序间协调工作，带来排队等候延迟和附带的管理问题，而且必须按透镜的曲率半径制作专用的固定、精磨和抛光用的工具，使小批量生产和样品制造的成本高昂。

磁流变抛光(Magnetorheological Finishing)是近年来兴起的一种先进的光学加工技术。主要利用磁流变液的可控流变特性，在外加非均匀分布的强磁场的作用下，使磁流变液在加工区域内形成一个有一定硬度和弹性、能承受较大剪切应力、可控的点状区域的抛光工具，通过控制磁场强度可对其特性进行控制，从而实现稳定的纳米级表面加工。磁流变抛光的原理是液态的磁流变抛光液从喷管输出经抛光轮旋转带入抛光轮与工件间的狭小加工区域，在磁场的作用下磁流变抛光液变成具有粘塑性的Bingham介质，形成的“柔性抛光膜”对工件材料产生去除作用。磁流变抛光技术可以获得质量很高的光学表面，可以使表面微观粗糙度达到10,面型误差小于0.1；而且易于实现计算机控制、能够得到比较复杂的面形；在抛光过程中不会存在刀具磨损、堵塞现象；利用磁流变液的可控流变特性，在外加非均匀的强磁场的作用下磁流变抛光液形成的柔性抛光膜对工件材料产生去除作用，柔性抛光膜可以保证在高效去除率的同时不引入亚表面损伤，可以高效消除磨削产生的亚表面损伤层，实现近零亚表面损伤和纳米级精度抛光。