一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置制造方法及图纸

一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置，包括机架、X轴进给装置、Y轴进给装置、Z轴进给夹具台架、交变磁场抛光装置，X轴进给装置安装在机架平台上，Y轴进给装置横向设置在X轴进给装置上，交变磁场抛光装置安装在Y轴进给装置上，交变磁场抛光装置包括电机、铁芯、线圈、主轴、研磨液托盘、开槽磁极，主轴设置在铁芯的内部，线圈缠绕在铁芯外部，电机与主轴传动连接，开槽磁极安装在主轴的上端，研磨液托盘安装在开槽磁极的上端。本实用新型专利技术引入低频交变磁场(1Hz‑7Hz)，促使研磨工具在低频交变磁力作用下产生周期性的上下波动。促进磨料充分进入到被加工表面，阻止磁性粒子簇与工件接触后产生的变形，保证研磨工具的稳定性。

A Ultra-precision Magnetic Abrasive Device Using Low Frequency Alternating Magnetic Field

An ultra-precision magnetic grinding device using low frequency alternating magnetic field includes frame, X-axis feeding device, Y-axis feeding device, Z-axis feeding fixture bench and alternating magnetic field polishing device. X-axis feeding device is installed on frame platform, Y-axis feeding device is transversely installed on X-axis feeding device, alternating magnetic field polishing device is installed on Y-axis feeding device, alternating magnetic field polishing device includes electric field polishing device. Machine, core, coil, spindle, grinding fluid tray, slotted magnetic pole, the spindle is set inside the core, the coil is wound outside the core, the motor is connected with the spindle, slotted magnetic pole is installed at the upper end of the spindle, and the grinding fluid tray is installed at the upper end of the slotted magnetic pole. The utility model introduces a low frequency alternating magnetic field (1Hz 7Hz), which causes periodic fluctuations of the grinding tool under the action of low frequency alternating magnetic force. Promote the abrasive to fully enter the machined surface, prevent the deformation of the magnetic particle cluster after contacting with the workpiece, and ensure the stability of the grinding tool.

【技术实现步骤摘要】
一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置
本技术涉及一种研磨抛光装置，尤其涉及一种利用低频交变磁场纳米级超精密磁力研磨装置。
技术介绍
随着光学、电子、通讯、航空航天、生物工程等高新产业的快速发展，诸多复杂形状，难加工材料组成的元器件对超精密加工技术提出了更严格的要求。磁力研磨是一种先进的加工技术，它利用磁力线的透过作用，通过对磁力刷与工件间施加相对运动，从而实现材料去除，然而该技术很难实现工件表面的纳米级加工。其原因在于获得纳米级加工表面，通常使用数微米大小的磁性磨粒或超微米级的非磁性磨粒，然而，在加工过程中，磁性颗粒的凝聚，非磁性磨粒分布不均匀，磁力研磨刷与工件接触后的变形不仅阻碍了高质量表面的获得，也降低了加工效率，尤其是在加工沟槽和棱角时，磨料无法充分布满整个加工面，影响表面加工均匀性。而且磁力刷刷头部分磨料损耗严重，根部磨料无法被充分输送至磁力刷刷头，导致磨料利用率低。
技术实现思路
为解决上述问题本技术提供了一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置，通过利用低频交变磁场下产生的变动磁力，促使磁簇在加工区域内产生分散、收缩式循环变动，该变动不仅促进磁性颗粒和磨料的分散，也解决了磁簇与工件接触后产生的变形问题，充分实现磨料的循环和更新，保证了研磨工具的稳定性。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案实现：一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置，包括机架、X轴进给装置、Y轴进给装置、Z轴进给夹具台架、交变磁场抛光装置，所述X轴进给装置安装在机架平台上，Y轴进给装置横向设置在X轴进给装置上，交变磁场抛光装置安装在Y轴进给装置上，所述Z轴进给夹具台架包括纵向设置的导轨、在导柱上上下滑动的夹具滑台，所述夹具滑台置于交变磁场抛光装置的上方；所述交变磁场抛光装置包括电机、线圈筒、线圈、主轴、研磨液托盘、开槽磁极，所述主轴设置在线圈筒的内部，所述线圈缠绕在线圈筒外部，所述电机与主轴传动连接，所述开槽磁极内部有螺纹孔安装在主轴的上端，所述研磨液托盘安装在开槽磁极的上端。所述X轴进给装置包括步进电机、直线滑轨、滑块、丝杠，所述步进电机驱动丝杠旋转，所述丝杠上螺接丝杠螺母，所述滑块在丝杠螺母的带动下在直线滑轨上滑动。所述X轴进给装置包括步进电机、直线滑轨、滑块、丝杠，所述步进电机驱动丝杠旋转，所述丝杠上螺接丝杠螺母，所述滑块在丝杠螺母的带动下在直线滑轨上滑动。与现有的技术相比，本技术的有益效果是：1)本技术引入低频交变磁场(1Hz-7Hz)，促使研磨工具(磁性粒子簇)在低频交变磁力作用下产生周期性的上下波动。利用该波动不仅提高磨料搅拌效应，促进磨料充分进入到被加工表面，同时也阻止了磁性粒子簇与工件接触后产生的变形，保证研磨工具的稳定性。2)本技术通过引入低频交变磁场产生的变动磁力，解决了传统磁力研磨工艺中磁力研磨刷变形，磨料利用率低等问题，不仅提高了加工效率，同时也实现磁力研磨均匀性、全方位纳米级加工。3)本技术的夹具滑台四周设有拓展螺纹孔，能够装卡异形工件，批量加工时也可以将特定夹具安装在拓展孔上，方便装卡，提高加工效率。4)以往利用电磁线圈磁力研磨加工中，电磁线圈静止不动通过对工件施加旋转运动，来实现对工件加工，这种方法不适用于大尺寸工件加工。本技术将研磨工具、托盘、磁极和主轴连接为一体，可以实现研磨工具自旋转运动，不与外界干涉，可以有效的实现大尺寸工件的加工。5)本技术的磁极与主轴连接是通过螺纹连接，主轴前端加工成外螺纹，磁极内部具有螺纹孔，可以根据被加工工件形状选择不同种类磁头，提高加工效率，装卸方便。6)本技术利用低频交变磁场的磁力研磨法可以对带有微细沟槽面的工件进行沟槽边缘去毛刺加工、沟槽内表面精密抛光，研磨后工件表面粗糙度值可降至10纳米以下。附图说明图1是本技术的整体结构示意图。图2是X轴进给装置示意图。图3是Y轴进给装置示意图。图4是Z轴进给装置示意图。图5是交变磁场抛光装置示意图。图6是交变磁场抛光装置剖视图。图7是磁性粒子簇示意图。图8是不同磁场方向下磁性粒子簇形态图(一)。图9是不同磁场方向下磁性粒子簇形态图(二)。图10是开槽磁极端面图。图11是图10的俯视图。图中：1-Z轴进给夹具台架、2-交变磁场抛光装置、3-Y轴进给装置、4-X轴进给装置、5-机架、8-步进电机、9-联轴器、10-丝杠、11-丝杠螺母、12-丝杠螺母座、13-X轴滑动平台、14-直线滑轨、15-滑块、16-X轴滑台底座、17-Z轴进给装置、18-夹具台架、19-夹具滑台、20-电机、21-线圈筒、22-研磨液托盘、23-线圈、24-底座、25-开槽磁极、26-轴承、27-主轴、28-主轴外壳、29-同步带轮、30-同步带、31-研磨液、32-磁性粒子、33-磨料颗粒、34-磁力线、35-磁等位线、36-交变磁场、37-工件、38-Y轴滑动平台、39-Y轴滑台底座、40-槽孔。具体实施方式下面结合实施例对本技术做详细说明，但本技术的实施范围不仅仅限于下述的实施例。如图1-图6所示，一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置，包括机架5、X轴进给装置4、Y轴进给装置3、Z轴进给夹具台架1、交变磁场抛光装置2，所述X轴进给装置4安装在机架5平台上，Y轴进给装置3横向设置在X轴进给装置4上，交变磁场抛光装置2安装在Y轴进给装置3上，所述Z轴进给夹具台架1包括纵向设置的导轨、在导柱上上下滑动的夹具滑台19，所述夹具滑台19置于交变磁场抛光装置2的上方；所述交变磁场抛光装置2包括电机20、线圈筒21、线圈23、主轴27、研磨液托盘22、开槽磁极25，所述主轴27设置在线圈筒21的内部，线圈筒与工件之间具有1mm间隙，所述线圈23缠绕在线圈筒21外部，所述电机20与主轴27传动连接，所述开槽磁极25安装在主轴27的上端，所述研磨液托盘22安装在开槽磁极25的上端。见图10、图11，开槽磁极25的上端面设有若干个槽孔40，若干个横向槽孔40与若干个纵向槽孔40垂直相交，用来调节加工区域磁感应强度。开槽磁极25与主轴27通过螺纹连接，可根据加工需要更换不同形状的磁极。磁极形状端面通常为平面，平面磁极磁场强度分布为四周高中间低，磁场强度分布不均匀，利用开槽磁极可以改善加工区域内磁场强度分布均匀性，促进磁性粒子簇稳定振动，从而保证加工表面均匀性。如图2所示，所述X轴进给装置4包括步进电机8、直线滑轨14、滑块15、丝杠10，所述步进电机8驱动丝杠10旋转，所述丝杠10上螺接丝杠螺母11，所述滑块15在丝杠螺母11的带动下在直线滑轨14上滑动。步进电机8与丝杠10之间由联轴器9连接，安装在X轴滑台底座16上，X轴滑台底座16安装在机架5平台上。X轴滑台底座16边缘凸台安装直线滑轨14。丝杠螺母11通过丝杠螺母座12安装在X轴滑动平台13下部，滑块15安装在X轴滑动平台13下部边缘。丝杠螺母11与丝杠10相配合，X轴滑动平台13底部两侧各两个滑块15与一条直线滑轨14配合。通过控制步进电机8顺时针或逆时针转动带动丝杠10转动，丝杠螺母11带动X轴滑动平台13沿X轴向滑动。如图3所示，所述Y轴进给装置3包括步进电机8、直线滑轨14、滑块15、丝杠10，所述步进电机8驱动丝杠10旋转，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置，其特征在于，包括机架、X轴进给装置、Y轴进给装置、Z轴进给夹具台架、交变磁场抛光装置，所述X轴进给装置安装在机架平台上，Y轴进给装置横向设置在X轴进给装置上，交变磁场抛光装置安装在Y轴进给装置上，所述Z轴进给夹具台架包括纵向设置的导轨、在导柱上上下滑动的夹具滑台，所述夹具滑台置于交变磁场抛光装置的上方；所述交变磁场抛光装置包括电机、线圈筒、线圈、主轴、研磨液托盘、开槽磁极，所述主轴设置在线圈筒的内部，所述线圈缠绕在线圈筒外部，所述电机与主轴传动连接，所述开槽磁极安装在主轴的上端，所述研磨液托盘安装在开槽磁极的上端。

【技术特征摘要】
1.一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置，其特征在于，包括机架、X轴进给装置、Y轴进给装置、Z轴进给夹具台架、交变磁场抛光装置，所述X轴进给装置安装在机架平台上，Y轴进给装置横向设置在X轴进给装置上，交变磁场抛光装置安装在Y轴进给装置上，所述Z轴进给夹具台架包括纵向设置的导轨、在导柱上上下滑动的夹具滑台，所述夹具滑台置于交变磁场抛光装置的上方；所述交变磁场抛光装置包括电机、线圈筒、线圈、主轴、研磨液托盘、开槽磁极，所述主轴设置在线圈筒的内部，所述线圈缠绕在线圈筒外部，所述电机与主轴传动连接，所述开...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴金忠，邢百军，邹艳华，于晓光，郑菲，谢惠君，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21