[发明专利]一种基于磁场辅助的微细结构振动光整装置及光整方法

说明书

针对结构化表面微小尺寸的沟、槽、狭缝加工的技术难题，发明了一种基于磁场辅助的微细结构振动光整装置及光整方法。所述装置包括旋转轴、工件夹持装置、磁场发生装置、振动辅助装置、三轴精密位移平台和底座，所述磁场发生装置包括挡板、磁极、磁极槽，所述振动辅助装置包括外壳、导向固定杆、振动电机、振动连接板和压缩弹簧。其中工件夹持装置可以装夹多种结构形状的零件，频率控制器可调控光整加工过程中磁场发生装置的运动模式，进而控制磨料的运动轨迹，达到加工不同形貌微细结构零件的要求，导向固定杆可带动装置进行轴向方向的运动，促使磁性光整介质均匀进入微细结构，增强磁性光整介质与微细结构的相对运动，提高加工效率。

技术领域

本发明涉及微细结构面磁场辅助光整加工技术，特别提供了一种基于磁场辅助的微细结构振动光整装置及光整方法。

背景技术

微细结构表面是一种具有规律性周期阵列，如凹槽阵列、微透镜阵列、金字塔阵列结构等并能够实现光学、物理、生物等特定功能的微小结构性表面。由于微细结构表面的表面粗糙度与微细结构件的使用寿命、制品的外观以及是否便于安装使用的关系密切，因此作为最后一道加工工序—抛光，变得越来越重要，解决这类表面以及与这相似的表面的抛光具有现实意义。国外，已应用于生产的微细结构表面抛光技术，主要有：机械抛光、超声抛光、电化学抛光、超声电解复合抛光、磨料流抛光等。国内，近几年引进和消化了一些设备,也开发了一些新技术。这些抛光方法都能部分解决微细结构表面抛光难的问题，但它们在某些特定方面却有着各自的缺点和不足。如电化学抛光不易获得较高的加工精度和加工稳定性且加工时杂散腐蚀现象较严重；超声波抛光只能用于加工非导电的硬脆材料，当加工导电的硬质金属材料时，生产效率明显较低，而且效果不佳；超声电解复合抛光技术由于对工件材料的去除还是通过电解加工来实现的，所以对于加工导电性材料仍存在较大的限制。而根据国内外研究报导，磁场辅助超精密加工技术能利用游离磨料的柔性和可控性等优点解决传统抛光中的很多问题，主要有磁流变抛光技术、磁射流抛光技术、磁性浮体抛光技术等，但是，受工具尺寸限制尚难用于结构化表面微小尺寸的沟、槽、狭缝加工。为此，在分析磁性剪切增稠特性的基础上，结合磁流变抛光和磁场辅助精密加工，以解决微细结构表面的光整加工，具有重要的研究价值和发展前景。本发明提出一种基于磁场辅助的微细结构振动光整装置及光整方法，通过集成所发明的新型磁场发生装置，利用工件夹持装置的旋转，以及三轴精密位移平台的位置移动，实现对微细结构的光整加工，并通过控制振动的幅度，提高光整加工效率。

发明内容

本发明提供了一种基于磁场辅助的微细结构振动光整装置及光整方法。磁极条放置在磁极槽中构成磁场发生装置，磁场发生装置放置于振动连接板上，振动电机安装在振动连接板下，四根导向固定杆使振动连接板保持上下振动，通过频率控制器调整振动电机的工作模式，可调控光整加工过程中磁场发生装置的运动模式，以及磁场发生装置与待加工零件的间距，进而控制磨料的运动轨迹，实现不同尺寸微细结构零件的光整加工，同时提高加工效率。

本发明提供的一种基于磁场辅助的微细结构振动光整装置及光整方法：包括旋转轴、工件夹持装置、磁场发生装置、振动辅助装置、三轴精密位移平台和底座，所述磁场发生装置包括挡板、磁极、磁极槽、六角螺栓和螺母，所述振动辅助装置包括外壳、导向固定杆、振动电机、振动连接板和压缩弹簧，所述挡板通过间隙配合连接在磁极槽上，所述装有磁极的磁极槽通过六角螺栓与螺母固定连接在振动连接板上，所述振动连接板放置在安装压缩弹簧的导向固定杆上，所述振动电机安置在外壳的内部，外壳固定在三轴精密位移平台上，所述工件加持装置的一端连接待加工零件，另一端连接旋转轴。