[发明专利]一种永磁体遥操纵涡旋抛光装置及抛光方法

权利要求书

1.一种永磁体遥操纵涡旋抛光装置，其特征在于：电机输出轴与外部永磁体固定连接，电机固定于机械臂上，机械臂固定于底座上，z向旋转台固定于底座之上，工作台固定于z向旋转台之上，工件放置并固定于工作台中，工作台内装有抛光液并浸没工件，抛光工具位于工件腔体内部；

所述抛光工具的结构是：外部为球形外壳，内部固定一个径向充磁的圆柱形永磁体。

2.根据权利要求1所述的一种永磁体遥操纵涡旋抛光装置，其特征在于：所述外部永磁体为圆柱形，充磁方向为径向方向。

3.根据权利要求1所述的一种永磁体遥操纵涡旋抛光装置，其特征在于：所述机械臂具有六个自由度。

4.根据权利要求1所述的一种永磁体遥操纵涡旋抛光装置，其特征在于：所述球形外壳采用树脂材料。

5.采用如权利要求1所述的永磁体遥操纵涡旋抛光装置的一种永磁体遥操纵涡旋抛光抛光方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1：放置并固定工件于工作台内，将抛光工具放入工件腔体内部，然后向工作台内部倒入抛光液，确保抛光液浸没工件；

步骤2：开启机械臂、电机及z向旋转台的电源；控制外部永磁体的轴线方向始终与空间直角坐标系x轴方向平行，并由电机带动外部永磁体按照式(1)转动，驱动抛光工具绕空间直角坐标系x轴并与外部永磁体反方向转动：

式中，μ为空间磁导率，m为抛光工具内部永磁体的偶极矩，M为外部永磁体的偶极矩，p为由外部永磁体中心至抛光工具中心的位置矢量，c为抛光液阻力系数，θ为外部永磁体磁偶矩M与空间直角坐标系y轴正向的夹角；

步骤3：根据抛光工具所在位置，确定其所受合力F_total，进而确定其所需磁力F，将抛光工具运动至加工路径起点处：

F＝F_total-F_b-G                                     (2)

式中，F_b为抛光液所受浮力，G为抛光液所受重力；

根据式(2)求出所需磁力F，由式(3)求出位置矢量p的大小和方向，进而由机械臂驱动外部永磁体到达指定位置，使抛光工具沿所需方向运动，直至抛光工具运动至指定位置：

式中，外部永磁体中心至抛光工具中心的单位位置矢量

步骤4：通过机械臂带动外部永磁体使且F_total＝0，控制抛光工具开始绕定点转动；抛光工具通过转动带动其周围的抛光液产生涡旋流，涡旋流所受动力矩τ_d由式(4)表示：

τ_d＝|m||B|                                    (4)

式中，B为外部永磁体在抛光工具中心产生的磁感应强度；

持续转动的涡旋流内部抛光磨粒对工件表面产生作用力，从而实现对工件内表面的抛光；

步骤5：重复步骤3、步骤4，同时配合z向旋转台带动工件进行转动，将抛光工具沿既定加工运动路径驱动至下一位置，然后开始定点转动，开始对工件的下一部分进行抛光；

步骤6：待抛光工作全部完成，关闭电源，取出抛光工具及工件，即完成全部抛光工作。