本发明专利技术为一种双棒结构的磁致伸缩抛光装置，该装置的组成包括：抛光头、八面体磁轭、磁致伸缩棒、棒状磁轭、线圈和底座；两根磁致伸缩棒通过下部的凸台分别固定在底座两边的凹槽内，棒状磁轭通过下部的凸台固定在底座中间的凹槽内；两根磁致伸缩棒通过上部的凸台分别固定在八面体磁轭底端两边的凹槽内，棒状磁轭通过上部的凸台固定在八面体磁轭底端中间的凹槽内；抛光头底部的轴通过螺纹连接固定在八面体磁轭端部的孔内。本发明专利技术是具有体积小、结构简单、使用方便等优点，在工作频率在0‑2kHz的范围内，径向振幅可调范围为0‑45μm。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设计了一种基于磁致伸缩材料可控输出方向的双棒型磁致伸缩抛光装置，该装置在轴向和径向都能产生较大的输出位移，与四棒型磁致伸缩抛光装置相比，在保证输出特性的情况下简化了结构，丰富了该抛光装置的应用场合。核心部分为一种由铁镓磁致伸缩材料制作的双棒振动元件，通过改变通入缠绕在磁致伸缩棒上两线圈中的电流方向控制抛光装置的输出位移方向。技术背景目前非球面加工采用单点金刚石的超精密车削和树脂结合剂微粉砂轮的超精密磨削加工方法。超精密的车削和磨削加工不可避免地会在零件表面形成加工纹路和表面缺陷层，这些表面质量缺陷会直接影响到零件的性能。为了进一步提高小口径非球面的加工精度，还需要在超精密车削、磨削加工后进行超精密抛光。目前报道的四棒型磁致伸缩抛光装置，由四个磁致伸缩棒对称分布产生伸缩变化来推动抛光头运动，通过改变通入线圈中的电流相位可以使抛光头产生线性和椭圆等形式的运动；该抛光装置的核心部件磁致伸缩棒的直径小，横截面积小于7mm2，产生的输出力较小，容易断裂，并且结构复杂，限制了抛光装置的应用。
技术实现思路
针对现有抛光加工方法中存在的问题，设计了一种基于磁致伸缩材料的可控输出方向的双棒型磁致伸缩抛光装置。该抛光装置采用双棒代替四棒作为核心部件；采用导磁能力较强的硅钢片作为轭铁，改善磁路磁场的分布；为增大抛光头的横截面积并减小装置的尺寸，硅钢片磁轭采用八面体形状；磁致伸缩棒的直径为10mm，为防止高频涡流损耗带来的发热影响，磁致伸缩棒进行切片处理。本专利技术装置中八面体磁轭的设计既保证了抛光头横截面积不至于太小，又使磁轭的体积减小；质量也随之减小，使磁致伸缩棒产生的输出力可以推动抛光头使之产生运动。两棒之间的导磁磁轭保证了两磁致伸缩棒的磁路相互独立，不会相互干扰，影响装置功能的实现。本专利技术的技术方案为：一种双棒结构的磁致伸缩抛光装置，该装置的组成包括：抛光头、八面体磁轭、磁致伸缩棒、棒状磁轭、线圈和底座；所述的抛光头的材质为不锈钢，下部为轴，中部为圆柱体，上部为圆台状；其中，抛光头长度范围为35-37mm，下部轴的长为抛光头总长的三分之二；圆柱体的高度为剩余部分的三分之二；圆台高为剩余部分的三分之一，圆台上表面圆的直径为下表面圆直径的五分之三；所述的轴的直径范围为9.5-10.5mm，圆柱体直径比轴的直径大1.8-2.2mm；所述的八面体磁轭是由多层硅钢片粘结的长方体、经过切割加工成的一个整体，其上表面为正方形，下表面为长方形，两侧各为一个斜面，前部上下两个梯形斜面的交汇处形成一
条棱线，前部与后部形状大小完全对称相同，前后两条棱线形成的水平中间截面也为长方形；中间截面将八面体分为上下两部分，两部分高度之比为1:1；其中，上表面、中间截面、下表面长方形长度比为14:25:36；宽度比为7:9:5；上表面正方形边长为14mm；整个八面体磁轭的高度范围为38-42mm；上表面中间有开孔，直径与抛光头的下部轴相匹配；其底端开有三处凹槽，两边为圆形、中间为长方形；所述棒状磁轭为多层硅钢片材料粘合成的长方体，长方体的长与磁致伸缩棒的直径相同，上下两端切割有长方形凸台；所述的圆柱体磁致伸缩棒为两个，每个圆柱体磁致伸缩棒上下两端各自切割有圆形凸台，下端面凸台用于与底座配合；上端面凸台用于与八面体磁轭的下端面的圆形凹槽进行配合；磁致伸缩棒上缠绕线圈，两根圆柱体磁致伸缩棒上所缠绕的线圈的匝数相同；磁致伸缩棒的长度范围为52-54mm；所述的底座为矩形钢材，宽度与磁致伸缩棒的直径相同，长度与八面体磁轭的底端下表面长方形的长度大小相同；底座的上表面均匀间隔开有三个凹槽，两边为圆形、中间为长方形，磁致伸缩棒、棒状磁轭安装在对应的凹槽内；两根磁致伸缩棒通过下部的凸台分别固定在底座两边的凹槽内，棒状磁轭通过下部的凸台固定在底座中间的凹槽内；两根磁致伸缩棒通过上部的凸台分别固定在八面体磁轭底端两边的凹槽内，棒状磁轭通过上部的凸台固定在八面体磁轭底端中间的凹槽内；抛光头底部的轴通过螺纹连接固定在八面体磁轭端部的孔内。所述的组成八面体磁轭或棒状磁轭的硅钢片的单层厚度为0.5-1mm。所述的磁致伸缩棒采用铁镓磁致伸缩材料。本专利技术的实质性特点为：该装置主要由抛光头、八面体磁轭、磁致伸缩棒、棒状磁轭、底座五部分构成。其中，抛光头采用高硬度的不锈钢(12Cr17Ni7)车削而成。底座采用具有较高导磁能力的工业20号钢。磁轭为有高导磁能力的硅钢片材料。磁致伸缩主体元件采用棒状铁镓磁致伸缩材料(Fe83Ga17)，在每根细棒上缠绕线圈，两磁致伸缩棒与磁轭形成闭合磁路，通过改变线圈内电流的大小和方向，改变线圈内的磁场强度，使两磁致伸缩细棒有不同程度的伸长，导致抛光头形成轴向或径向运动。八面体磁轭通过线切割将长方体切割为八面体，一方面可以简化装置结构，减小体积；另一方面可以减小装置刚度，使装置在径向可以产生较大输出位移；还可以使抛光头的截面积增加，增大抛光头与被抛光器件的接触面积。通过与底座配合，固定两根磁致伸缩棒与棒状磁轭部分。底座一方面和主体部分构成磁路，提高磁场强度，另一方面提供自由度约束，方便夹具固定。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过控制输入两线圈中的电流方向，使抛光装置既可以产生轴向输出形变，又可以产生径向输出位移。通过控制输入线圈中的电流的大小或频率，可以改变输出位移的大小。本专利技术同时注重磁路结构设计，使磁致伸缩主体元件两个FeGa棒和底座构成闭合的磁路，减少了漏磁，提高了磁场的利用率，减少的所需线圈的体积。同时为防止两磁致伸缩棒中的磁场相互干扰，在两磁致伸缩棒之间添加了导磁能力强的硅钢片材料的磁轭用于导磁。为了减小涡流损耗带来的不利影响，磁致伸缩棒与硅钢片磁轭都进行切
片处理。本专利技术是一种接触型磁致伸缩抛光装置，具有体积小、结构简单、使用方便等优点，既可以在线圈中输入相位相同的电流，使其在轴向产生输出位移，最大位移可达5.5μm，可通过控制电流大小和频率以改变输出位移大小，在工作频率在7-9kHz的范围内，轴向振幅可调范围为0-5.5μm；在加工不同材料和不同形状的零件时，不需要更换抛光头，只需要通过控制电流的大小和频率改变振动的振幅，来满足不同的加工需求，在工作频率在0-2kHz的范围内，径向振幅可调范围为0-45μm。附图说明图1为铁镓磁致伸缩材料施加偏置磁场时的λ-H曲线；图2为抛光装置的整体装配图；图3为抛光装置的抛光头结构图；图4为抛光装置八面体磁轭部分结构图，其中图4a)为磁轭整体结构图；图4b)为磁轭整体结构下表面仰视图；图5为抛光装置棒状磁轭部分结构图；图6为抛光装置的磁致伸缩棒结构图；图7为抛光装置的底座结构图；图8为电流频率为8kHz的条件下抛光装置输出的轴向振幅波形；图9为电流频率为1kHz的条件下抛光装置输出的径向振幅波形；其中，1-抛光头；2-八面体磁轭；3-磁致伸缩棒；4-棒状磁轭；5-线圈；6-底座；7-轴；8-上表面；9-中间截面；10-下表面；具体实施方式下面结合附图和技术方案详细说明本专利技术的具体实施，但它们不是对本专利技术作任何限制。本专利技术所述的一种双棒结构的磁致伸缩抛光装置如图2所示，其组成包括：抛光头1、八面体磁轭2、磁致伸缩棒3、棒状磁轭4、线圈5和底座6；所述的抛光头1的结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双棒结构的磁致伸缩抛光装置，其特征为该装置的组成包括：抛光头、八面体磁轭、磁致伸缩棒、棒状磁轭、线圈和底座； 所述的抛光头的材质为不锈钢，下部为轴，中部为圆柱体，上部为圆台状；其中，抛光头长度范围为35‑37mm，下部轴的长为抛光头总长的三分之二；圆柱体的高度为剩余部分的三分之二；圆台高为剩余部分的三分之一，圆台上表面圆的直径为下表面圆直径的五分之三；所述的轴的直径范围为9.5‑10.5mm，圆柱体直径比轴的直径大1.8‑2.2mm；所述的八面体磁轭是由多层硅钢片粘结的长方体、经过切割加工成的一个整体，其上表面为正方形，下表面为长方形，两侧各为一个斜面，前部上下两个梯形斜面的交汇处形成一条棱线，前部与后部形状大小完全对称相同，前后两条棱线形成的水平中间截面也为长方形；中间截面将八面体分为上下两部分，两部分高度之比为1:1；其中，上表面、中间截面、下表面长方形长度比为14:25:36；宽度比为7:9:5；上表面正方形边长为14mm；整个八面体磁轭的高度范围为38‑42mm；上表面中间有开孔，直径与抛光头的下部轴相匹配；其底端开有三处凹槽，两边为圆形、中间为长方形；所述棒状磁轭为多层硅钢片材料粘合成的长方体，长方体的长与磁致伸缩棒的直径相同，上下两端切割有长方形凸台；所述的圆柱体磁致伸缩棒为两个，每个圆柱体磁致伸缩棒上下两端各自切割有圆形凸台，下端面凸台用于与底座配合；上端面凸台用于与八面体磁轭的下端面的圆形凹槽进行配合；磁致伸缩棒上缠绕线圈，两根圆柱体磁致伸缩棒上所缠绕的线圈的匝数相同；磁致伸缩棒的长度范围为52‑54mm；所述的底座为矩形钢材，宽度与磁致伸缩棒的直径相同，长度与八面体磁轭的底端下表面长方形的长度大小相同；底座的上表面均匀间隔开有三个凹槽，两边为圆形、中间为长方形，磁致伸缩棒、棒状磁轭安装在对应的凹槽内； 两根磁致伸缩棒通过下部的凸台分别固定在底座两边的凹槽内，棒状磁轭通过下部的凸台固定在底座中间的凹槽内；两根磁致伸缩棒通过上部的凸台分别固定在八面体磁轭底端两边的凹槽内，棒状磁轭通过上部的凸台固定在八面体磁轭底端中间的凹槽内；抛光头底部的轴通过螺纹连接固定在八面体磁轭端部的孔内。...
【技术特征摘要】
1.一种双棒结构的磁致伸缩抛光装置，其特征为该装置的组成包括：抛光头、八面体磁轭、磁致伸缩棒、棒状磁轭、线圈和底座；所述的抛光头的材质为不锈钢，下部为轴，中部为圆柱体，上部为圆台状；其中，抛光头长度范围为35-37mm，下部轴的长为抛光头总长的三分之二；圆柱体的高度为剩余部分的三分之二；圆台高为剩余部分的三分之一，圆台上表面圆的直径为下表面圆直径的五分之三；所述的轴的直径范围为9.5-10.5mm，圆柱体直径比轴的直径大1.8-2.2mm；所述的八面体磁轭是由多层硅钢片粘结的长方体、经过切割加工成的一个整体，其上表面为正方形，下表面为长方形，两侧各为一个斜面，前部上下两个梯形斜面的交汇处形成一条棱线，前部与后部形状大小完全对称相同，前后两条棱线形成的水平中间截面也为长方形；中间截面将八面体分为上下两部分，两部分高度之比为1:1；其中，上表面、中间截面、下表面长方形长度比为14:25:36；宽度比为7:9:5；上表面正方形边长为14mm；整个八面体磁轭的高度范围为38-42mm；上表面中间有开孔，直径与抛光头的下部轴相匹配；其底端开有三处凹槽，两边为圆形、中间为长方形；所述棒状磁轭为多层硅钢片材料粘合成的长方体...
【专利技术属性】
技术研发人员：王博文，崔晓静，李亚芳，邹尊强，黄文美，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。