本发明专利技术涉及超精密加工技术领域，更具体地，涉及一种曲率自适应集群磁流变抛光自由曲面的方法及装置。其中，抛光方法以下步骤：将待加工工件置于旋转平台组件内，使各个抛光头位于待加工工件上方；将磁流变抛光液倒入旋转平台组件中；使各个抛光头实现同步转动；通过旋转平台组件使待加工工件进行旋转，开始抛光；在抛光过程中，使抛光头上下移动进行恒压抛光；y方向直线导轨组件带动旋转平台组件进行y方向的水平低速往复移动，使待加工工件得到均匀抛光。本发明专利技术可完好地实现抛光自由曲面的要求，在提高加工效率的基础上保证恒力加工，减轻加工的不均匀性，非常适合对自由曲面的光学元件、半导体、陶瓷等材料进行高效率超精密抛光。光。光。
【技术实现步骤摘要】
一种曲率自适应集群磁流变抛光自由曲面的方法及装置
[0001]本专利技术涉及超精密加工
，更具体地，涉及一种曲率自适应集群磁流变抛光自由曲面的方法及装置。
技术介绍
[0002]进入21世纪，微电子技术和信息技术的快速发展，各种光电材料的需求越来越多，对其表面的加工质量的要求也越来越高。自由曲面光学元件是一类表面复杂的非旋转异性曲面元件，曲面雷达天线、显微镜、望远镜、照相机、摄像机镜头，以及手机、智能手表、掌上电脑的曲面屏板等曲面光学元件大多采用光学玻璃、微晶玻璃、蓝宝石等硬脆材料进行精密加工成型，表面要求极为苛刻，除满足高面形精度、低表面粗糙度外，同时要保证表面无划痕裂纹，无品格畸变，无外来杂质污染等缺陷。
[0003]自由曲面的加工离不开超精密加工技术，然而由于受曲面形状和材料等因素的影响，曲面加工技术仍是目前加工制造业所面临的难题。如何实现超光滑、高效率的曲面光学元件加工已成为国内外学者的研究热点和产业界竞争的焦点。
[0004]磁流变抛光结合了电磁学、流体动力学等学科，是一种先进的光学表面加工技术，它利用磁流变液在磁场中的流变效应形成柔性缎带“微磨头”，对工件表面进行柔性加工，加工后的表面不会产生亚表面损伤，具有去除函数稳定、加工工艺过程可控等优点。磁流变抛光非常适合对各种自由曲面类型工件的进行抛光，但是磁流变抛光由“微磨头”对工件表面进行扫描式的加工，使得加工时间较长、加工效率偏低。
[0005]美国专利US20040142635A1公开了一种载体组件，包括载体组件的抛光机，以及抛光微器件工件的方法，但其只能利用磁流变方法对平面进行抛光，无法实现曲面抛光。
[0006]美国专利US20030087585A1公开了一种磁流变抛光装置及方法，可利用磁流变方法实现曲面抛光，但其是利用单点进行抛光，抛光效率极低。
[0007]中国专利CN101579833B公开了一种高效率可控多磨头磁流变抛光装置，该装置电磁铁单元采用环形阵列结构从而形成多磨头抛光区，将工件安装于抛光主轴上，通过抛光主轴和抛光盘的旋转进行抛光，以多点代替单点对所有工件同时进行抛光，大大提高了工件的加工效率。但此装置无法适用于曲率变化不规则的曲面，产生的电磁场对于自由曲面加工不能达到恒力加工，使得工件曲率改部分的材料去除率相差大。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种曲率自适应集群磁流变抛光自由曲面的方法。可在抛光时完好地实现加工自由曲面的要求，在提高加工效率的基础上保证恒力加工，减轻加工的不均匀性，非常适合对自由曲面的光学元件、半导体、陶瓷等材料进行高效率超精密抛光，亦适用于半导体晶片、陶瓷基片等平面材料进行高效率超精密抛光。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0010]一种曲率自适应集群磁流变抛光自由曲面的方法，包括以下步骤：
[0011]S1：将待加工工件置于旋转平台组件内，使各个抛光头位于待加工工件上方；
[0012]S2：根据不同的待加工工件特性配置与之匹配的磁流变抛光液并将磁流变抛光液倒入旋转平台组件中；
[0013]S3：通过偏摆盘组件迫使各个抛光头与偏摆盘实现同步转动；或通过微电机驱动各个抛光头实现同步转动，并利用抛光头产生的磁场作用于磁流变抛光液形成磁流变柔性抛光头；
[0014]S4：通过旋转平台组件使待加工工件进行旋转，开始对待加工工件抛光；
[0015]S5：在抛光过程中，使抛光头根据待加工工件表面的曲率变化上下移动进行恒压抛光；
[0016]S6：y方向直线导轨组件带动旋转平台组件进行y方向的水平低速往复移动，使待加工工件得到均匀抛光。
[0017]本专利技术的各个抛光头可进行同步转动，且各自可进行上下移动，一方面可实现多点抛光，提高抛光效率；另一方面实现恒压抛光，通过在抛光过程中使各抛光头轴向自适应运动保证与曲面表面接触加工，可减轻加工的不均匀性，解决曲面超光滑抛光的问题。
[0018]进一步地，所述步骤S1中通过调整z方向直线导轨组件与y方向直线导轨组件调整旋转平台组件与偏摆盘组件的位置，使抛光头位于待加工工件上方。
[0019]进一步地，所述步骤S5中利用气压、液压、弹簧或抛光头的自重使抛光头进行上下移动。
[0020]进一步地，步骤S3中单个抛光头形成的磁场强度最小为500Gs。
[0021]进一步地，步骤S2中的磁流变抛光液获取方法如下：在去离子水中添加质量百分比为2％～20％的游离磨料、质量百分比为2％～40％的磁性颗粒、质量百分比1％～15％的甘油或油酸等稳定剂、质量百分比1％～10％的防锈剂，充分搅拌后通过超声波震动5～30分钟，形成磁流变抛光液。
[0022]进一步地，所述游离磨料与磁性颗粒可以通过以羰基铁粉、四氧化三铁、氧化铁等颗粒为内核，通过偶联剂把金刚石、SiC等磨料结合为外核的磁性复合颗粒进行替代。
[0023]本专利技术还提供一种偏摆盘组件，包括偏摆盘架、偏摆盘外壳、电机座、偏摆盘驱动电机、偏摆盘、偏心主轴、若干抛光头、若干第一卡簧、若干偏心分轴、若干气缸、若干抛光头，所述偏摆盘驱动电机固定在所述电机座上，电机座与所述偏摆盘外壳连接，偏摆盘外壳固定于所述偏摆盘架上，偏摆盘驱动电机与偏心主轴一端连接，偏心主轴另一端装配于偏摆盘内，偏摆盘装配于偏摆盘外壳内，若干偏心分轴一端装配于偏摆盘内，若干偏心分轴另一端和若干第一卡簧同轴装配于偏摆盘架内，偏心分轴内置有气缸，所述气缸所设活塞杆与抛光头连接，抛光头为能产生磁场的装置。
[0024]本专利技术的偏摆盘驱动电机带动偏心主轴进而带动偏摆盘进行偏转，若干偏心分轴带动抛光头跟随着偏摆盘进行同步旋转；在偏摆盘架的阻挡下，偏心分轴带动抛光头进行自转；抛光头在气缸的带动下可以进行上下移动，使抛光部在抛光的过程中始终与待加工工件表面贴合，实现对自由曲面达到恒力加工，而现有技术中的多点抛光是统一调配各抛光点的高度，要么整体抬高，要么整体降低，在对不同曲率的曲面抛光时可能会存在接触不到的情况，无法实现抛光力度的均匀，也存在不同的表面抛光程度不同的现象，故无法实现
良好的抛光。而且通过以多点代替单点对待加工工件进行抛光，大大提高了加工效率。抛光头为能产生磁场的装置，用于在抛光过程中形成磁场，然后作用于磁流变抛光液，使磁流变抛光液变成固体的柔性磨头，对待加工工件进行抛光。
[0025]优选地，所述抛光头为设有中空腔体的柱状体，中空腔体内装设有磁极。
[0026]优选地，柱状体的底部为圆弧状曲面。
[0027]优选地，所述磁极为永磁铁材料，抛光头为抗磁材料。
[0028]优选地，所述抗磁材料为不锈钢、镁铝合金、铜合金、陶瓷中的一种。优选地，柱状体包括连接部及抛光部，磁极装设在抛光部所设的中空腔体内，连接部的上端与气缸所设的活塞杆连接，连接部的下端与抛光部连接。
[0029]优选地，还包括偏摆盘外壳端盖、偏摆盘端盖，所述偏摆盘外壳端盖本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种曲率自适应集群磁流变抛光自由曲面的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将待加工工件置于旋转平台组件内，使各个抛光头位于待加工工件上方；S2：根据不同的待加工工件特性配置与之匹配的磁流变抛光液并将磁流变抛光液倒入旋转平台组件中；S3：通过偏摆盘组件迫使各个抛光头与偏摆盘实现同步转动；或通过微电机驱动各个抛光头实现同步转动，并利用抛光头产生的磁场作用于磁流变抛光液形成磁流变柔性抛光头；S4：通过旋转平台组件使待加工工件进行旋转，开始对待加工工件抛光；S5：在抛光过程中，使抛光头根据待加工工件表面的曲率变化上下移动进行恒压曲率自适应抛光；S6：y方向直线导轨组件带动旋转平台组件进行y方向的水平低速往复移动，使待加工工件得到均匀抛光。2.根据权利要求1所述的曲率自适应集群磁流变抛光自由曲面的方法，其特征在于，所述步骤S1中通过调整z方向直线导轨组件与y方向直线导轨组件调整旋转平台组件与偏摆盘组件的位置，使抛光头位于待加工工件上方。3.根据权利要求2所述的曲率自适应集群磁流变抛光自由曲面的方法，其特征在于，所述步骤S5中利用气压、液压、弹簧或抛光头的自重使抛光头进行上下移动。4.根据权利要求1至3任一项所述的曲率自适应集群磁流变抛光自由曲面的方法，其特征在于，步骤S2中磁流变抛光液的获取方法如下：在去离子水中添加质量百分比为2％～20％的游离磨料、质量百分比为2％～40％的磁性颗粒、质量百分比1％～15％的甘油或油酸稳定剂、质量百分比1％～10％的防锈剂，充分搅拌后通过超声波震动5～30分钟，形成磁流变抛光液。5.一种应用于曲率自适应集群磁流变抛光自由曲面的偏摆盘组件，其特征在于，包括偏摆盘架、偏摆盘外壳、电机座、偏摆盘驱动电机、偏摆盘、偏心主轴、若干抛光头、若干第一卡簧、若干偏心分轴、若干气缸、若干抛光头，所述偏摆盘驱动电机固定在所述电机座上，电机座与所述偏摆盘外壳连接，偏摆盘外壳固定于所述偏摆盘架上，所述偏摆盘驱动电机与所述偏心主轴一端连接，偏心主轴另一端装配于偏摆盘内，偏摆盘装配于偏摆盘外壳内，若干偏心分轴一端装配于偏摆盘内，若干偏心分轴另一...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘继生，阎秋生，柏显亭，郑琼彬，蔡曼丹，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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