[发明专利]微米级功能结构的振动铁磁流体超精密抛光装置及方法

权利要求书

1.一种微米级功能结构的振动铁磁流体超精密抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：

在待抛光工件的微结构中注入抛光液，抛光液包括铁磁流体、非磁性磨粒和水；

通过磁场聚焦机构将外加磁场聚焦在工件的特定抛光部位，并控制外加磁场或待抛光工件的振动及运动轨迹，抛光液中铁磁流体在磁场的作用下限制非磁性磨粒自由移动，使非磁性磨粒始终垂直于微结构形貌振动打磨并沿微结构形貌走向运动打磨。

2.根据权利要求1所述的微米级功能结构的振动铁磁流体超精密抛光方法，其特征在于，非磁性磨粒为纳米级氧化铈抛光粉，氧化铈抛光粉粒径为50-70nm, 铁磁流体的磁性颗粒的粒径为8-12nm。

3.根据权利要求1所述的微米级功能结构的振动铁磁流体超精密抛光方法，其特征在于，非磁性磨粒垂直于微结构形貌的振动频率为20-60Hz左右，振幅为微结构尺寸的1.5-5倍。

4.根据权利要求1所述的微米级功能结构的振动铁磁流体超精密抛光方法，其特征在于，非磁性磨粒沿微结构形貌走向的运动速度为0.8-2mm/s。

5.根据权利要求1所述的微米级功能结构的振动铁磁流体超精密抛光方法，其特征在于，无外部磁场时，抛光液在毛细力作用下充满待抛光工件微结构的槽内。

6.根据权利要求1所述的微米级功能结构的振动铁磁流体超精密抛光方法，其特征在于，经磁场聚焦后待抛光工件微结构的特定部位的磁场强度值为1800奥斯特以上。

7.一种微米级功能结构的振动铁磁流体超精密抛光方法的抛光装置，其特征在于，该抛光装置包括钕铁硼振动机构、工件旋转机构和磁场聚焦机构；

所述工件旋转机构安装于超精密机床的B轴上，B轴上安装有机床B轴台面、转接板、高度微调台及立柱，待抛光工件放置在该立柱上，待抛光工件的微结构中注入抛光液，抛光液包括铁磁流体、非磁性磨粒和水；所述工件旋转机构带动待抛光工件按照一定的轨迹运动；

所述磁场聚焦机构安装于超精密机床的主轴上，且设置在待抛光工件正下方，该磁场聚焦机构包括导磁螺杆，该导磁螺杆的顶部设有导磁块；

所述钕铁硼振动机构安装于超精密机床的主轴上，并设置于待抛光工件的正上方；所述钕铁硼振动机构包括条形钕铁硼，该条形钕铁硼设置在待抛光工件正上方，条形钕铁硼沿主轴方向的中心面与导磁螺杆的中心面重合，在导磁螺杆的作用下，条形钕铁硼的磁场聚焦于特定待抛光部位，且条形钕铁硼以一定的频率和幅度振动；抛光液中的铁磁流体在条形钕铁硼的磁场作用下形成长链状结构限制非磁性磨粒自由移动，使非磁性磨粒始终垂直于微结构形貌振动打磨并沿微结构形貌走向运动打磨。

8.根据权利要求7所述的微米级功能结构的振动铁磁流体超精密抛光方法的抛光装置，其特征在于，所述磁场聚焦机构还包括底座、带有槽的铝型材和T型螺母，铝型材通过底座固定于超精密机床的主轴上，T型螺母安装于铝型材的槽内，导磁螺杆旋于T型螺母内。

9.根据权利要求7所述的微米级功能结构的振动铁磁流体超精密抛光方法的抛光装置，其特征在于，钕铁硼振动机构还包括上爪、静导轨、动导轨、柔性铰链放大机构和柱形促动器，上爪固定在超精密机床的主轴上，静导轨固定在上爪的端面上，柔性铰链放大机构安装在上爪底面槽内，柱形促动器安装于柔性铰链放大机构槽内，柔性铰链放大机构的输出端连接动导轨，条形钕铁硼固定在动导轨上，柔性铰链放大机构通过动导轨将柱形促动器的振动传递给条形钕铁硼。

10.根据权利要求9所述的微米级功能结构的振动铁磁流体超精密抛光方法的抛光装置，其特征在于，动导轨的摩擦面上粘有聚四氟乙烯导轨软带。