一種旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置，主要包括磨輪、磁芯、線圈、磁刷、驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述磨輪包括至少一個磁極結(jié)構(gòu)，每一所述磁極結(jié)構(gòu)包括一圈內(nèi)磁極、一圈外磁極、內(nèi)磁極和外磁極之間設(shè)有分隔內(nèi)磁極和外磁極的非導(dǎo)磁材料填充物。所述內(nèi)磁極沿周向分割成多個間隔設(shè)置的內(nèi)磁極塊，所述外磁極對應(yīng)沿周向分割成多個間隔設(shè)置的外磁極塊，所述內(nèi)磁極塊和外磁極塊一一相對，從俯視方向看，相對的內(nèi)磁極塊和外磁極塊之間最上端的距離最短，當(dāng)磁極結(jié)構(gòu)通電產(chǎn)生磁場時，磁流變液被磁化形成斷續(xù)的賓漢體。本實用新型利用磁流變液向強(qiáng)磁場部分聚集的特性，大大地提高了加工效率，采用多個磁極結(jié)構(gòu)陣列排布，可以實現(xiàn)大面積拋光。
【專利說明】一種旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光學(xué)零件表面超光滑加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]磁流變拋光技術(shù)是利用磁流變液在磁場中的流變性進(jìn)行拋光，即在強(qiáng)磁場的作用下，梯度磁場中發(fā)生流變而形成的具有黏塑性的柔性磨輪，表現(xiàn)為類似固體的性質(zhì)，去掉磁場時又恢復(fù)其流動特性的現(xiàn)象。該技術(shù)實現(xiàn)零件表面的拋光要求零件與磨輪之間有相對運(yùn)動，在添加拋光液后會形成剪切力，達(dá)到去除目的，實現(xiàn)零件表面的高質(zhì)量拋光。在磁流變拋光過程中，剪切力的大小決定拋光效率的快慢，而剪切力大小又與磁場強(qiáng)度，相對運(yùn)動速度等多種因素決定。
[0003]在公開的磁流變拋光技術(shù)中，有各種形狀的磁流變磨輪結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)生相對運(yùn)動的方式，如:
[0004]中國專利ZL96198445.7公開的是美國羅切斯基大學(xué)發(fā)明的磁流變拋光方法，采用一個點(diǎn)接觸式加工工具，加工過程中，加工工具保持固定不動，其通過帶輪帶動磁流變液進(jìn)去拋光區(qū)域，工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生大剪切力形成拋光。中國專利ZL03153996.3還公開了一種電磁方式磁流變拋光頭，磨頭在加工過程中形成一個線狀具有黏塑性的柔性磨輪，通過磨輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生相對運(yùn)動來實現(xiàn)工件的拋光。中國專利ZL200910052609.2公開了高效率可控多磨頭磁流變拋光裝置，采用單環(huán)或多環(huán)的圓周磁極結(jié)構(gòu)，同時采用陣列排布以實現(xiàn)不同用途工件的加工。中國專利ZL200820228337.8公開了一種環(huán)帶旋轉(zhuǎn)式磁流變拋光頭，該技術(shù)在采用環(huán)帶磁極結(jié)構(gòu)，在加工過程中通過環(huán)帶磁極結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而達(dá)到工件表面拋光的目的。
[0005]上述磁流變拋光磨頭裝置都能夠?qū)崿F(xiàn)工件的表面拋光，具有一定的新穎性，但是在這些技術(shù)中忽略了一個關(guān)鍵問題，實現(xiàn)磁流變拋光的關(guān)鍵需要形成剪切力，剪切力越大，其拋光的效率越高，現(xiàn)有的技術(shù)依靠增大磁場強(qiáng)度和提高相對運(yùn)動速度來實現(xiàn)，相對運(yùn)動速度增加能讓剪切力增加，但只有部分的剪切力起到拋光作用，由于這些技術(shù)采用的是連續(xù)磁極結(jié)構(gòu)，在剪切力大于磁流變液與磨輪之間的摩擦力時，磁流變液會沿著磁場分布方向滑動，因此現(xiàn)有磁流變拋光過程中剪切力的大小實際是受到磁流變液和磁極之間的摩擦力的限制。而要增大剪切力，就必須增大摩擦力，常用的方法是增大磁場強(qiáng)度，即增加磁流變液和磁極之間的吸引力，一般摩擦力近似等于吸引力乘以摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)必須小于等于1，一般實際應(yīng)用小于0.5，因此通過增大磁場強(qiáng)度的方法是很難增加有效的剪切力。
實用新型內(nèi)容
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的是在于提供一種提高有效剪切力，提高加工效率，實現(xiàn)大面積拋光的旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型可以通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0008]一種旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置，包括磨輪、磁芯、線圈、磁刷、驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述磨輪包括至少一個磁極結(jié)構(gòu)，每一所述磁極結(jié)構(gòu)包括一圈內(nèi)磁極、一圈外磁極、內(nèi)磁極和外磁極之間設(shè)有分隔內(nèi)磁極和外磁極的非導(dǎo)磁材料填充物，每一所述磁極結(jié)構(gòu)的內(nèi)磁極與外磁極的極性相反，所述磨輪固定在磁芯上，所述線圈繞設(shè)在磁芯上，所述磁刷給線圈供電，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動磨輪、磁芯和線圈旋轉(zhuǎn)。所述內(nèi)磁極沿周向分割成多個間隔設(shè)置的內(nèi)磁極塊，所述外磁極對應(yīng)沿周向分割成多個間隔設(shè)置的外磁極塊，所述內(nèi)磁極塊和外磁極塊一一相對，從俯視方向看，相對的內(nèi)磁極塊和外磁極塊之間最上端的距離最短，當(dāng)磁極結(jié)構(gòu)通電產(chǎn)生磁場時，磁流變液被磁化形成斷續(xù)的賓漢體。
[0009]進(jìn)一步的，所述多個內(nèi)磁極塊的底端連在一起，所述多個外磁極塊的底端端連在一起，內(nèi)磁極和外磁極各自為一個整體，便于磁極通電產(chǎn)生磁場。
[0010]進(jìn)一步的，所述磨輪包含多個磁極結(jié)構(gòu)，多個磁極結(jié)構(gòu)由內(nèi)至外依次設(shè)置，每個磁極結(jié)構(gòu)的內(nèi)磁極塊和外磁極塊的數(shù)量相同，相鄰的兩個磁極結(jié)構(gòu)之間的磁極塊位置相對應(yīng)，相鄰的兩個磁極結(jié)構(gòu)相對的磁極塊連接在一起，相鄰的兩個磁極結(jié)構(gòu)相連的磁極塊極性相同。采用這種結(jié)構(gòu)可以形成多個斷續(xù)的賓漢體，適用于大口徑平面光學(xué)零件的加工。
[0011]進(jìn)一步的，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、軸承、皮帶輪1、皮帶輪I1、皮帶和機(jī)座，所述磁芯固定在軸承的內(nèi)圈上，所述軸承的內(nèi)圈與皮帶輪I固定連接，所述軸承的外圈和電機(jī)固定在機(jī)座上，所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有皮帶輪II，所述皮帶輪I和皮帶輪II通過皮帶連接起來。
[0012]進(jìn)一步的，所述內(nèi)磁極和外磁極的磁極塊頂端端面平齊，使所產(chǎn)生的賓漢體線條流暢。所述內(nèi)磁極和外磁極的磁極塊底端端面平齊，有利于磁極安裝在磁芯上。
[0013]進(jìn)一步的，所述磁芯為W形。
[0014]進(jìn)一步的，所述磨輪包含三個磁極結(jié)構(gòu)。
[0015]本實用新型采用斷續(xù)狀的磁極結(jié)構(gòu)，可形成斷續(xù)狀的賓漢體，利用磁流變液向強(qiáng)磁場部分聚集的特性，在磨輪旋轉(zhuǎn)的情況下，有效的剪切力的大小就等于磁極對磁流變液吸引力加上摩擦力，磁流變拋光過程中的剪切力能夠成倍的增加，大大地提高了加工效率，采用多個磁極結(jié)構(gòu)陣列排布，可以實現(xiàn)大面積拋光。
[0016]本實用新型的單個磁極結(jié)構(gòu)的磨輪裝置適用于球面和平面光學(xué)零件的加工。
[0017]本實用新型的多個磁極結(jié)構(gòu)的磨輪裝置適用于大口徑平面光學(xué)零件的加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實用新型的包含一個磁極結(jié)構(gòu)的磨輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本實用新型的包含三個磁極結(jié)構(gòu)的磨輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本實用新型所形成賓漢體的受力分析示意圖；
[0022]圖中:1-磨輪、11-磁極結(jié)構(gòu)、111-內(nèi)磁極、112-外磁極、113-非導(dǎo)磁材料填充物、114-內(nèi)磁極塊、115-外磁極塊、12-第一磁極結(jié)構(gòu)、13-第二磁極結(jié)構(gòu)、14-第三磁極結(jié)構(gòu)、2-賓漢體、3-磁芯、4-線圈、5-磁刷、6-驅(qū)動機(jī)構(gòu)、61-電機(jī)、62-軸承、63-皮帶輪1、64_皮帶輪I1、65-皮帶、66-機(jī)座、7-工件。

【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖以及【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的說明:
[0024]如圖1所示，本實用新型所述的旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置，主要包括磨輪1、磁芯
3、線圈4、磁刷5、驅(qū)動機(jī)構(gòu)6，優(yōu)選的，磁芯3為W形磁芯。磨輪I固定在磁芯3上，確保磁極與磁芯3都能接觸到，線圈4繞設(shè)在磁芯3上，磁刷5給線圈4供電使磁極產(chǎn)生磁場。驅(qū)動機(jī)構(gòu)6包括電機(jī)61、軸承62、皮帶輪I 63、皮帶輪II 64、皮帶65和機(jī)座66。磁芯3固定在軸承62的內(nèi)圈上，軸承62的內(nèi)圈與皮帶輪I 63固定連接，軸承62的外圈和電機(jī)61分別固定在機(jī)座66的兩端，電機(jī)61的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有皮帶輪II 64，皮帶輪I 63和皮帶輪II 64通過皮帶65連接帶動。電機(jī)61啟動，電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，帶動皮帶輪II 64，皮帶輪II 64又通過皮帶65帶動皮帶輪I 63轉(zhuǎn)動，皮帶輪I 63帶動軸承62內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，繼而帶動磁芯3轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動磨輪I順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。
[0025]如圖2所示，磨輪I包含一個磁極結(jié)構(gòu)11，磁極結(jié)構(gòu)11包括一圈內(nèi)磁極111、一圈外磁極112、內(nèi)磁極111和外磁極112之間設(shè)置了非導(dǎo)磁材料填充物113，非導(dǎo)磁材料填充物113分隔內(nèi)磁極111和外磁極112，內(nèi)磁極111與外磁極112的極性相反。內(nèi)磁極111用膠粘或者螺釘?shù)倪B接方式與非導(dǎo)磁材料填充物113固連，同時保證兩者之間密封，外磁極112也用膠粘或者螺釘?shù)倪B接方式與非導(dǎo)磁材料填充物113固連，同時保證兩者之間密封，這樣設(shè)計能夠保證三者同時運(yùn)動。內(nèi)磁極111沿周向被均勻地分割成多個間隔設(shè)置的內(nèi)磁極塊114，外磁極112對應(yīng)的也沿周向被均勻地分割成多個間隔設(shè)置的外磁極塊115，內(nèi)磁極塊114和外磁極塊115--相對。所有內(nèi)磁極塊114的底端連在一起，使內(nèi)磁極111成為一個整體；所有外磁極塊115的底端也連在一起，使外磁極112成為一個整體。內(nèi)磁極111和外磁極112的磁極塊頂端和底端的端面均平齊，磁極塊的寬度盡量小，從俯視方向看，相對的內(nèi)磁極塊114和外磁極塊115之間的最上端的距離最短，以保證確定性磁流變加工效果，不出現(xiàn)磁流變液打滑的現(xiàn)象。當(dāng)磁極結(jié)構(gòu)11通電產(chǎn)生磁場時，磁流變液被磁化形成斷續(xù)的賓漢體2。
[0026]如圖3所示，為磨輪的替換結(jié)構(gòu)，該磨輪I包含三個磁極結(jié)構(gòu)，這三個磁極結(jié)構(gòu)分別為第一磁極結(jié)構(gòu)12、第二磁極結(jié)構(gòu)13和第三磁極結(jié)構(gòu)14，以同心圓的形式由內(nèi)至外依次設(shè)置，每個磁極結(jié)構(gòu)的內(nèi)磁極塊114和外磁極塊115的數(shù)量相同，相鄰的兩磁極結(jié)構(gòu)之間的磁極塊位置相對應(yīng)，相鄰的兩個磁極結(jié)構(gòu)相對的磁極塊連接在一起，相鄰的兩個磁極結(jié)構(gòu)相連的磁極塊極性相同。每個磁極結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與圖2的單個磁極結(jié)構(gòu)的設(shè)計一樣。其中，第一磁極結(jié)構(gòu)12的外磁極塊115與第二磁極結(jié)構(gòu)13的內(nèi)磁極塊114--相對，并且連接在一起，極性相同。第二磁極結(jié)構(gòu)13的外磁極塊115與第三磁極結(jié)構(gòu)14的內(nèi)磁極塊114一一相對，并且連接在一起，極性相同。該磨輪在添加磁流變液，施加磁場后，可以形成三個斷續(xù)的賓漢體2。
[0027]按照上述的設(shè)計思想，可以設(shè)計N個磁極結(jié)構(gòu)11組成的磨輪1，N大于等于I。在施加磁場，添加磁流變液后能形成多個斷續(xù)的賓漢體2。
[0028]如圖4所示，磨輪I的磁極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生磁場，磁流變變液被磁化形成環(huán)帶斷續(xù)狀的賓漢體2，工件7逆時針旋轉(zhuǎn)，磨輪I順時針旋轉(zhuǎn)，環(huán)帶斷續(xù)狀的賓漢體2被磨輪I吸附，該吸附力為沿坐標(biāo)軸z方向向下，同時環(huán)帶斷續(xù)狀的賓漢體2受到與磨輪I的摩擦力，該力為平行于X0Z平面，沿磨輪I的環(huán)帶方向。同時環(huán)帶斷續(xù)狀的粘塑性磁流變液給工件7是施加有剪切力，那么工件7給予環(huán)帶斷續(xù)狀的賓漢體2有一個方向作用力，該力平行于xoz平面，方向與摩擦力相反。當(dāng)摩擦力小于剪切力時，由于磁流變液有向強(qiáng)磁場聚集的特性，磨輪I的環(huán)帶部分位置有磁場，部分位置沒有磁場，為斷續(xù)狀結(jié)構(gòu)，因此磁流變液被剪切力推離有磁場位置，會使得磁流變液有向強(qiáng)磁場聚集的特性發(fā)生作用，形成大于或等于剪切力。同時與剪切力方向相同的吸附力，依然能夠保證環(huán)帶斷續(xù)狀的賓漢體2與吸附磁極點(diǎn)的位置不變，進(jìn)而可以顯著增加剪切力，提高拋光效率。
[0029]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其他各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變和變形都應(yīng)該屬于本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置，包括磨輪、磁芯、線圈、磁刷、驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述磨輪包括至少一個磁極結(jié)構(gòu)，每一所述磁極結(jié)構(gòu)包括一圈內(nèi)磁極、一圈外磁極、內(nèi)磁極和外磁極之間設(shè)有分隔內(nèi)磁極和外磁極的非導(dǎo)磁材料填充物，每一所述磁極結(jié)構(gòu)的內(nèi)磁極與外磁極的極性相反，所述磨輪固定在磁芯上，所述線圈繞設(shè)在磁芯上，所述磁刷給線圈供電，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動磨輪、磁芯和線圈旋轉(zhuǎn)，其特征在于:所述內(nèi)磁極沿周向分割成多個間隔設(shè)置的內(nèi)磁極塊，所述外磁極對應(yīng)沿周向分割成多個間隔設(shè)置的外磁極塊，所述內(nèi)磁極塊和外磁極塊—相對，從俯視方向看，相對的內(nèi)磁極塊和外磁極塊之間最上端的距離最短，當(dāng)磁極結(jié)構(gòu)通電產(chǎn)生磁場時，磁流變液被磁化形成斷續(xù)的賓漢體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置，其特征在于:所述多個內(nèi)磁極塊的底端連在一起，所述多個外磁塊的底端連在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置，其特征在于:所述磨輪包含多個磁極結(jié)構(gòu)，多個磁極結(jié)構(gòu)由內(nèi)至外依次設(shè)置，每個磁極結(jié)構(gòu)的內(nèi)磁極塊和外磁極塊的數(shù)量相同，相鄰的兩個磁極結(jié)構(gòu)之間的磁極塊位置相對應(yīng)，相鄰的兩個磁極結(jié)構(gòu)相對的磁極塊連接在一起，相鄰的兩個磁極結(jié)構(gòu)相連的磁極塊極性相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置，其特征在于:所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、軸承、皮帶輪1、皮帶輪I1、皮帶和機(jī)座，所述磁芯固定在軸承的內(nèi)圈上，所述軸承的內(nèi)圈與皮帶輪I固定連接，所述軸承的外圈和電機(jī)固定在機(jī)座上，所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有皮帶輪II，所述皮帶輪I和皮帶輪II通過皮帶連接起來。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置，其特征在于:所述內(nèi)磁極和外磁極的磁極塊頂端端面平齊，所述內(nèi)磁極和外磁極的磁極塊底端端面平齊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置，其特征在于:所述磁芯為W形。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)磁流變拋光磨輪裝置，其特征在于:所述磨輪包含三個磁極結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】B24B1/00GK204183340SQ201420627214
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】白素華 申請人:白素華