本实用新型专利技术公开了一种激光与磁流变液耦合抛光装置，该装置包括激光发射器、激光导轨、电磁铁、抛光轮、可旋转支架、激光导轨滑块、底座、工件进给装置和磁流变液循环装置。本装置将磁流变与激光耦合作用用于抛光，加工效率和加工精度高，加工质量好，加工条件易控制。磁流变液在电磁铁的磁场作用下变为类固体，相对于一个个柔性磨头，在抛光轮带动下和工件产生相对运动，起到打磨抛光的作用。激光能够通过热传导将热量传递到工件的表面，降低工件表面的抗剪切力，软化表面，提高抛光效率和质量。工件进给装置实现对形状不规则的零件的各个位置的精密加工。磁流变液循环装置实现磁流变液的循环利用。本装置机械设计巧妙，制造成本低。
A laser and magnetorheological fluid coupling polishing device
【技术实现步骤摘要】
一种激光与磁流变液耦合抛光装置
本技术涉及超精密加工领域，具体是一种激光与磁流变液耦合抛光装置。
技术介绍
随着科学技术的发展，人们对精密仪器以及测量精度的要求也越来越高，尤其是在光学领域。由于当前追求光学系统拥有高分辨率、大视场等特点，故普遍采用非球面镜设计，但受抛光工具尺寸等诸多因素的影响，小曲率半径凹非球面和自由曲面元件的超精密加工技术是目前光学加工所面临的巨大难题。目前抛光技术大致分为直接接触抛光、界面反应抛光(准接触抛光)和非接触抛光。直接接触抛光是抛光盘和工件在抛光过程中直接接触，依靠抛光磨料的机械磨削作用和抛光盘的摩擦作用去除材料，其优点是设备简单、工艺条件易于保证，但效率低下、周期长、成本高而且加工质量无法保证。界面反应抛光是利用固相反应或水合反应在工件表面生成反应物，再通过抛光盘的摩擦力将其去除。非接触抛光是指工件不与抛光盘接触，在非接触状态下只让磨料流经被加工表面来进行抛光的方法。非接触抛光的去除量极小，可用于加工功能晶体材料元件和光学元件。这些抛光技术在成本、效率以及抛光精度上都存在或多或少的缺陷，因此需要一种比较综合的抛光方法，而磁流变抛光已被证明是一种有效的超光滑低损伤的加工技术。磁流变液在未加磁场时，就如普通流体一样；加上一定强度磁场后，磁流变液会迅速变为具有粘塑性的Bingham介质，磁场消失后又可以变回为流动的液体。磁流变抛光技术正是利用磁流变抛光液在梯度磁场中发生流变而形成的具有黏塑行为的柔性“小磨头”与工件之间的快速相对运动，使工件表面受到很大的剪切力，从而使工件表面材料被去除。申请号为201310229989.9的文献公开了一种磁流变平面往复抛光装置，工件固定在非导磁夹具上，夹具与工件轴之间设有软磁板，装有磁流变液的载液槽位于夹具下部，抛光时工件浸入磁流变液中。在软磁板和电磁铁作用下工作区域产生匀强磁场，工作时，位于载液槽下部的电磁铁由往复传动机构驱动，如此磁流变液形成的“小磨头”与工件抛光表面平行作直线往复移动，配合工件转动，达到精密抛光的目的。这种抛光装置优点是结构简单，操作方便，易于加工狭长工作面；缺点是加工效率低，表面粗糙度不达标，加工工件形状受限制，无法对各点进行抛光，磁流变液无法循环使用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种激光与磁流变液耦合抛光装置。本技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种激光与磁流变液耦合抛光装置，其特征在于该装置包括激光发射器、激光导轨、电磁铁、抛光轮、可旋转支架、激光导轨滑块、底座、工件进给装置和磁流变液循环装置；所述磁流变液循环装置包括回收漏斗、回收磁流变液蠕动泵、磁流变液搅拌箱、喷射磁流变液蠕动泵、磁流变液喷嘴、中空支撑管、喷嘴转盘和喷嘴定位盘；所述激光导轨固定于底座上；可旋转支架的顶部安装有激光发射器，底部固定有激光导轨滑块；激光导轨滑块与激光导轨配合；所述抛光轮可转动安装于底座上；所述电磁铁固定于底座上，位于抛光轮正下方；所述回收漏斗通过中空支撑管固定于底座上；回收漏斗与中空支撑管连通；喷嘴定位盘固定于底座上；喷嘴转盘可转动安装于喷嘴定位盘中并通过喷嘴定位盘实现定位；磁流变液喷嘴固定于喷嘴转盘上；回收漏斗通过中空支撑管和导管与磁流变液搅拌箱连通，导管上安装有回收磁流变液蠕动泵；磁流变液喷嘴通过导管与磁流变液搅拌箱连通，导管上安装有喷射磁流变液蠕动泵。与现有技术相比，本技术有益效果在于：(1)本装置将磁流变与激光耦合作用用于抛光，加工效率和加工精度高，加工质量好，加工条件易控制，绿色环保无噪声污染，表面粗糙度低，可以达到0.1μm。磁流变液在电磁铁的磁场作用下变为类固体，相对于一个个柔性磨头，在抛光轮带动下和工件产生相对运动，起到打磨抛光的作用。激光能够通过热传导将热量传递到工件的表面，降低工件表面的抗剪切力，软化表面，提高抛光效率和质量。(2)通过工件进给装置使得夹具带动工件能够沿X、Y和Z方向自由移动，实现对形状不规则的零件的各个位置的精密加工，工件形状不受限制且抛光程度可控，实现了全方位定点抛光。(3)当磁流变液离开磁场时又会变为液体，在抛光轮作用下被离心力带到磁流变液循环装置中，实现磁流变液的循环利用。(4)采用电磁铁的方式控制磁场强度，可根据抛光需要实时控制场强，配合工件进给装置实现高精度抛光工件。(5)可根据工件与抛光轮的位置，通过可旋转支架和激光导轨滑块调整激光发射器的位置和角度，将激光准确发射到与工件作用的磁流变液上。(6)磁流变液喷嘴安装在喷嘴转盘上，可根据加工位置旋转到合适的仰角，通过喷嘴定位盘固定，实现精密加工。(7)本装置大大简化了结构规模，机械设计巧妙，操作简单，制造成本低，普适性强，在提高效率的同时确保高质量抛光也降低了维护成本。附图说明图1为本技术一种实施例的整体结构轴测示意图。图2为本技术一种实施例的整体结构主视示意图。图3为本技术一种实施例的整体结构俯视示意图。图4为本技术一种实施例的工件进给装置轴测示意图。图5为本技术一种实施例的顶部支架与Z轴支架安装示意图。图6为本技术一种实施例的夹具顶梁与顶部支架安装示意图。图7为本技术一种实施例的整体结构去掉工件进给装置后的轴测示意图。图8为本技术一种实施例的磁流变液循环装置轴测示意图。图9为本技术一种实施例的夹具轴测示意图。图中：1、夹具顶梁；2、顶部支架；3、Z轴支架；4、Z轴主支撑架；5、激光发射器；6、回收漏斗；7、激光导轨；8、回收磁流变液蠕动泵；9、磁流变液搅拌箱；10、喷射磁流变液蠕动泵；11、电磁铁；12、抛光轮；13、磁流变液喷嘴；14、液压杆；15、夹具；16、Z轴支架电机；17、Z轴支架滚珠丝杠；18、顶部支架电机；19、顶部支架滚珠丝杠；20、中空支撑管；21、工件；22、立柱支架；23、Z轴支架导轨；24、顶部支架导轨；25、立柱支架导轨；26、可旋转支架；27、立柱支架导轨滑块；28、Z轴支架导轨滑块；29、顶部支架导轨滑块；30、激光导轨滑块；31、抛光轮轴承座；32、喷嘴转盘；33、喷嘴定位盘；34、底座；35、顶部支架丝杠螺母；36、夹具顶梁丝杠螺母。具体实施方式下面给出本技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本技术提供了一种激光与磁流变液耦合抛光装置(简称装置，参见图1-9)，其特征在于该装置包括激光发射器5、激光导轨7、电磁铁11、抛光轮12、可旋转支架26、激光导轨滑块30、底座34、工件进给装置和磁流变液循环装置；工件进给装置包括夹具顶梁1、顶部支架2、Z轴支架3、Z轴主支撑架4、液压杆14、夹具15、Z轴支架电机16、Z轴支架滚珠丝杠17、顶部支架电机18、顶部支架滚珠丝杠19、立柱支架22、Z轴支架导轨23、顶部支架导轨24、立柱支架导轨25本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光与磁流变液耦合抛光装置，其特征在于该装置包括激光发射器、激光导轨、电磁铁、抛光轮、可旋转支架、激光导轨滑块、底座、工件进给装置和磁流变液循环装置；所述磁流变液循环装置包括回收漏斗、回收磁流变液蠕动泵、磁流变液搅拌箱、喷射磁流变液蠕动泵、磁流变液喷嘴、中空支撑管、喷嘴转盘和喷嘴定位盘；/n所述激光导轨固定于底座上；可旋转支架的顶部安装有激光发射器，底部固定有激光导轨滑块；激光导轨滑块与激光导轨配合；所述抛光轮可转动安装于底座上；所述电磁铁固定于底座上，位于抛光轮正下方；所述回收漏斗通过中空支撑管固定于底座上；回收漏斗与中空支撑管连通；喷嘴定位盘固定于底座上；喷嘴转盘可转动安装于喷嘴定位盘中并通过喷嘴定位盘实现定位；磁流变液喷嘴固定于喷嘴转盘上；回收漏斗通过中空支撑管和导管与磁流变液搅拌箱连通，导管上安装有回收磁流变液蠕动泵；磁流变液喷嘴通过导管与磁流变液搅拌箱连通，导管上安装有喷射磁流变液蠕动泵。/n
【技术特征摘要】
1.一种激光与磁流变液耦合抛光装置，其特征在于该装置包括激光发射器、激光导轨、电磁铁、抛光轮、可旋转支架、激光导轨滑块、底座、工件进给装置和磁流变液循环装置；所述磁流变液循环装置包括回收漏斗、回收磁流变液蠕动泵、磁流变液搅拌箱、喷射磁流变液蠕动泵、磁流变液喷嘴、中空支撑管、喷嘴转盘和喷嘴定位盘；
所述激光导轨固定于底座上；可旋转支架的顶部安装有激光发射器，底部固定有激光导轨滑块；激光导轨滑块与激光导轨配合；所述抛光轮可转动安装于底座上；所述电磁铁固定于底座上，位于抛光轮正下方；所述回收漏斗通过中空支撑管固定于底座上；回收漏斗与中空支撑管连通；喷嘴定位盘固定于底座上；喷嘴转盘可转动安装于喷嘴定位盘中并通过喷嘴定位盘实现定位；磁流变液喷嘴固定于喷嘴转盘上；回收漏斗通过中空支撑管和导管与磁流变液搅拌箱连通，导管上安装有回收磁流变液蠕动泵；磁流变液喷嘴通过导管与磁流变液搅拌箱连通，导管上安装有喷射磁流变液蠕动泵。
2.根据权利要求1所述的激光与磁流变液耦合抛光装置，其特征在于磁流变液喷嘴与回收漏斗位于抛光轮两侧，三者的中心在一条直线上。
3.根据权利要求1所述的激光与磁流变液耦合抛光装置，其特征在于回收漏斗的漏斗口设置在距离抛光轮1-2mm处，回收漏斗的安装高度为抛光轮半径。
4.根据权利要求1所述的激光与磁...
【专利技术属性】
技术研发人员：张争艳，耿康，杨浩飞，乔国朝，张慧慧，戴立达，张建华，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12
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