一种磁流变抛光方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁流变抛光方法及装置，所述方法是将工件置于设有磁场的磁流变液中，使工件做至少两个自由度的运动对工件的表面进行抛光加工。本发明专利技术的特点是在具有磁场的磁流变液中使工件做多个自由度的运动，在梯度磁场的作用下，由于液体形态的磁流变液会变成具有强粘弹性作用的液固态，其沿着磁力线方向形成的磁链将夹持着磨粒，相当于一个个磁柔性小磨头，利用工件与磁流变液产生相对运动，通过控制工件的多自由度运动，能够在一次装夹下，同时对一个或多个工件的外表面进行抛光加工，其外表面可以是平面、弧面或复杂曲面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁流变抛光技术，具体涉及一种磁流变抛光方法及装置。
技术介绍
随着现代信息电子技术、光学技术的不断进步，在IT、电子行业，超光滑元件应用越来越多，如蓝宝石衬底、单晶硅表面、手机后盖等，这类元件的加工批量大，其表面要满足超光滑，光泽度高，色泽均匀，无划伤等要求。目前，市场上的研磨抛光机都是采用平面互研原理，工件卡在游心轮中，在上下抛光盘的研磨作用下实现抛光。这种抛光方式的局限性就是只能加工平面，不能加工弧面等曲面。磁流变液是一种智能材料，是由高导磁率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。它在常态下是液体，当加载磁场时，发生液—固相变，当去除磁场时，又发生固—液相变。在一定磁场强度范围内，磁流变液的表现粘度和磁场强度有关，这种现象称为磁流变效应。利用磁流变液的磁流变效应，可以将磨粒聚集于抛光区域形成柔性磨头，具有磨头硬度可调，磨粒自锐，面型贴合好等优点，用于抛光加工性能优良。现有的磁流变抛光装置抛光作业时可以通过改变磁场强度改变磨头的硬度，但整个抛光区域的材料去除模型是固定的。无法完成复杂曲面的抛光。中国专利201310001871.0中提出了一种双面磁流变抛光装置，该装置将工件安装在内抛光套筒与外抛光套筒之间，内抛光套筒和外抛光套筒随抛光主轴转动，通过连接管路向内外抛光套筒与工件之间的间隙内注入磁流变液，启动控制器并由控制器向内套筒电磁铁和外套筒电磁铁提供间歇性电流，每个电磁铁组相当于一组抛光头，分别对加工工件内外表面。但整个装置比较复杂，且无法对复杂曲面工件进行加工。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可同时加工平面和弧面的磁流变抛光方法及装置。本专利技术提供的磁流变抛光方法，是将工件置于设有磁场的磁流变液中，使工件做至少两个自由度的运动对工件的表面进行抛光加工。所述磁场为由多个采用极性相反的两个电磁极组成的电磁极组产生的梯度磁场。所述电磁极组设在所述磁流变液的下方或侧面。本专利技术提供的磁流变抛光装置，包括用于盛装磁流变液的抛光液槽、设在所述抛光液槽下方或侧面可在抛光液槽内产生磁场的磁场发生装置、设在所述抛光液槽上方夹持工件且使工件做至少两个自由度运动的工件驱动机构。所述磁场发生装置采用多个可产生梯度磁场的由极性相反的两个电磁极组成的电磁极组。构成所述多个电磁极组的电磁极采用均匀布置且两相邻磁极的极性相反的柱状磁极或者采用成环形布置且两相邻磁极的极性相反的三角状磁极。所述磁场发生装置包括至少一个可产生梯度磁场的由极性相反的两个电磁极组成的电磁极组，构成所述电磁极组的电磁极采用至少两个同心圆设置且两相邻磁极的极性相反的环状磁极，所述抛光液槽为圆桶形，在抛光液槽外周边设有外线圈，所述外线圈的下平面和所述环状磁极的上平面齐平。所述工件驱动机构包括摇摆机构、设在摇摆机构上的公转机构和设在所述公转机构上的自转机构，所述工件设在所述自转机构上；所述摇摆机构包括机头、第一摆动伺服电机，所述机头和第一摆动伺服电机之间通过齿轮对啮合；所述公转机构包括设在所述机头上的公转伺服电机、公转大盘和工件运动架，所述公转伺服电机通过公转主轴与公转大盘连接，所述工件运动架为至少一个设在公转大盘的下面；所述自转机构包括设在工件运动架上的第一自转伺服电机和安装工件的至少一个工件轴，所述工件轴通过齿轮机构与第一自转伺服电机连接所述工件驱动机构包括公转机构、设在所述公转机构上的摇摆机构和设在公转机构与所述摇摆机构之间的自转机构；所述公转机构包括机头、设在所述机头上的公转伺服电机、公转大盘和工件运动架，所述公转伺服电机通过公转主轴与公转大盘连接，所述工件运动架为至少一个设在公转大盘的下面；所述摇摆机构包括设在所述工件运动架上的第二摆动伺服电机、通过第一伞形齿轮机构与第二摆动伺服电机连接的中间齿轮箱；所述自转机构包括设在所述工件运动架上的第二自转伺服电机、设在所述中间齿轮箱上的第二伞形齿轮机构和安装工件的工件轴，所述第二自转伺服电机通过第二伞形齿轮机构与工件轴连接；所述第二摆动伺服电机和第二自转伺服电机设在所述公转大盘上。所述工件驱动机构包括公转机构和设在公转机构上的自转机构；所述公转机构和自转机构为行星运动机构，所述工件通过工件轴安装在所述公转机构和自转机构之间。本专利技术的有益效果：本专利技术的特点是在具有磁场的磁流变液中使工件做多个自由度的运动，在梯度磁场的作用下，由于液体形态的磁流变液会变成具有强粘弹性作用的液固态，其沿着磁力线方向形成的磁链将夹持着磨粒，相当于一个个磁柔性小磨头，利用工件与磁流变液产生相对运动，通过控制工件的多自由度运动，能够在一次装夹下，同时对一个或多个工件的外表面进行抛光加工，其外表面可以是平面、弧面或复杂曲面。本专利技术通过试用证明：可以很有效的解决复杂形面难以抛光的难题，可减少工件加工的工序，有效提高抛光效率，同时应用工件的多自由运动结构，简化了设备结构。下面结合附图进一步说明本专利技术的技术方案。附图说明图1是本专利技术装置实施例1的结构示意图。图2是实施例1中磁场发生装置的结构示意图。图3是图2的俯视图。图4是实施例1中磁场发生装置的磁极布置示意图。图5是本专利技术装置实施例2的结构示意图。图6是实施例2中工件运动架的不同结构示意图。图7是实施例2加工工件平面的示意图。图8是实施例2加工工件曲面的示意图。图9是本专利技术装置实施例3中的另一种工件运动架的结构示意图。图10是本专利技术装置中磁场发生装置的不同结构示意图。图11是图10的俯视图。图12是本专利技术装置中磁场发生装置的另一种结构示意图。图13图12中磁场发生装置的俯视图。图14是图12所示磁场发生装置的磁力线示意图。图15是本专利技术中另一种磁场发生装置的布置示意图。具体实施方式实施例1见图1，本专利技术提供的磁流变抛光装置，包括底座12和设在底座12一侧的机架11，底座12上设有磁场发生装置13，磁场发生装置13的上面设有用于盛装磁流变液的抛光液槽17，在机架11上设有升降机构，升降机构上设有位于所述抛光液槽17上方夹持工件14且使工件14做多个自由度运动的工件驱动机构；所述升降机构包括设在机架11上的伺服电机9和滑动座6，伺服电机9通过滚珠丝杆10与滑动座6连接，滑动座6安装在沿机架11竖向布置的导轨8上；所述工件驱动机构包括设在升降机构上的摇摆机构、设在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁流变抛光方法，其特征是将工件置于设有磁场的磁流变液中，使工件做至少两个自由度的运动对工件的表面进行抛光加工。

【技术特征摘要】
2015.08.17 CN 20151050221581.一种磁流变抛光方法，其特征是将工件置于设有磁场的磁流变液中，使工件做至少两个自由度的运动对工件的表面进行抛光加工。
2.根据权利要求2所述的磁流变抛光方法，其特征是所述磁场为由多个采用极性相反的两个电磁极组成的电磁极组产生的梯度磁场。
3.根据权利要求2所述的磁流变抛光方法，其特征是所述电磁极组设在所述磁流变液的下方或侧面。
4.一种采用权利要求1所述方法的磁流变抛光装置，其特征是包括用于盛装磁流变液的抛光液槽、设在所述抛光液槽下方或侧面可在抛光液槽内产生磁场的磁场发生装置、设在所述抛光液槽上方夹持工件且使工件做至少两个自由度运动的工件驱动机构。
5.根据权利要求4所述的磁流变抛光装置，其特征是所述磁场发生装置采用多个可产生梯度磁场的由极性相反的两个电磁极组成的电磁极组。
6.根据权利要求5所述的磁流变抛光装置，其特征是构成所述多个电磁极组的电磁极采用均匀布置且两相邻磁极的极性相反的柱状磁极或者采用成环形布置且两相邻磁极的极性相反的三角状磁极。
7.根据权利要求4所述的磁流变抛光装置，其特征是所述磁场发生装置包括至少一个可产生梯度磁场的由极性相反的两个电磁极组成的电磁极组，构成所述电磁极组的电磁极采用至少两个同心圆设置且两相邻磁极的极性相反的环状磁极，所述抛光液槽为圆桶形，在抛光液槽外周边设有外线圈，所述外线圈的下平面和所述环状磁极的上平面齐平。
8.根据权利要求4或6或7所述的磁流变抛光装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：许亮，陈永福，杜群波，许君，
申请(专利权)人：宇环数控机床股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43