[发明专利]一种受控磁场复杂曲面化学机械抛光装备

权利要求书

1.一种受控磁场复杂曲面化学机械抛光装备，其特征在于，包括主轴系统，磁场系统，抛光槽和数控系统，所述主轴系统包括可移动的主轴和连接在其上的夹具，所述夹具用于夹持待抛光件，主轴用于调整夹具的空间位姿，使待抛光件进入到抛光槽预设位置，所述抛光槽内盛装化学抛光液和磁性磨料，所述磁场系统设置在所述抛光槽的外面，所述数控系统与主轴系统和磁场系统相连，其用于通过控制抛光槽内部的电磁场，进而控制抛光槽内磁性磨料的运动轨迹与运动形态，完成待抛光件的抛光。

2.根据权利要求1所述的受控磁场复杂曲面化学机械抛光装备，其特征在于，所述主轴系统包括夹具，超声换能器，主轴，偏转箱和安装在床身的主轴箱，所述主轴箱通过滑轨安装于床身，为主轴提供Z方向的平移自由度，所述偏转箱上安装主轴箱，偏转箱能够以主轴箱为圆心绕Y轴旋转，为主轴提供Y轴旋转自由度，所述主轴安装于偏转箱，具有Z轴旋转自由度，所述超声换能器安装于主轴，用于为主轴提供Z方向超声振动，所述夹具通过快速接头安装于主轴底部，所述夹具耐酸碱腐蚀。

3.根据权利要求1所述的受控磁场复杂曲面化学机械抛光装备，其特征在于，所述抛光槽为顶部开放的立方体结构，其下方设有排料口，抛光时在抛光槽内盛装化学抛光液和磁性磨料，所述抛光槽材质为非磁性耐酸碱腐蚀材料。

4.根据权利要求1所述的受控磁场复杂曲面化学机械抛光装备，其特征在于，所述磁场系统包括软铁芯、多向缠绕的多个电磁线圈和可调功率直流电源，所述软铁芯为顶部和底部开放的立方体薄壁结构，可拆卸地嵌套在抛光槽外壁，材料为软铁材质，其用于增强电磁线圈产生的磁场。

5.根据权利要求4所述的受控磁场复杂曲面化学机械抛光装备，其特征在于，所述电磁线圈包括(001)向电磁线圈、(-101)向电磁线圈和(101)向电磁线圈，所述(001)向电磁线圈为电磁环形线圈，安装方向为(0,0,1)方向，其用于通电时在抛光槽内部产生(0,0,1)向或(0,0,-1)方向的电磁场，所述(-101)向电磁线圈为电磁环形线圈，安装方向为(-1,0,1)方向，依次以(-1,0,1)方向嵌套包络在(001)向电磁线圈外壁，外形尺寸随着安装位置处(-1,0,1)方向的截面而定，其用于通电时在抛光槽内部产生(-1,0,1)向或(1,0,-1)方向的电磁场，所述(101)向电磁线圈为电磁环形线圈，安装方向为(1,0,1)方向，依次以(1,0,1)方向嵌套在(-101)向电磁线圈外壁，外形尺寸随着安装位置处(1,0,1)方向的截面而定，其用于通电时在抛光槽内部产生(1,0,1)向或(-1,0,-1)方向的电磁场。

6.根据权利要求5所述的受控磁场复杂曲面化学机械抛光装备，其特征在于，所述(001)向电磁线圈，(-101)向电磁线圈，(101)向电磁线圈各个方向的电磁场相互独立供电，且同一方向的电磁线圈之间也独立供电，抛光过程中通过给各个电磁线圈供不同电压、不同电流、不同方向的直流电，在抛光槽内部不同区域内产生不同强度、不同方向的电磁场，进而通过磁场力推动磁性磨料在抛光槽内部运动。

7.根据权利要求4～6任一项所述的受控磁场复杂曲面化学机械抛光装备，其特征在于，所述可调功率直流电源安装在床身，用于为所有电磁线圈独立供直流电。

8.根据权利要求1所述的受控磁场复杂曲面化学机械抛光装备，其特征在于，所述数控系统集成控制主轴箱的Z方向平移运动，偏转箱绕Y轴的偏转方向及偏转角度，主轴的转动方向及转速，超声换能器产生的振动频率和振幅，可调功率直流电源的供电形式。