專利名稱：復(fù)合磁場(chǎng)輔助式散粒微量研磨工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密表面加工工具領(lǐng)域。特別涉及一種復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代空間光學(xué)、軍事光電裝備等復(fù)雜尖端技術(shù)領(lǐng)域以及民用光電數(shù)碼資訊產(chǎn)品如攝像鏡頭、DVD讀取物鏡為代表的中低端應(yīng)用領(lǐng)域的光學(xué)系統(tǒng)中，需要大量使用精密光學(xué)元部件。計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面(Computer Controlled Optical Surfacing，)即CCOS加工技術(shù)是一種尖端的表面加工技術(shù)，可以追溯到20世紀(jì)60～70年代，由美國(guó)Itek公司的Rupp率先提出了利用計(jì)算機(jī)控制一個(gè)小型加工工具(其尺寸僅為被加工工件尺寸的1/4～1/8)進(jìn)行光學(xué)元件表面加工的技術(shù)思想，該項(xiàng)技術(shù)借助于特定的去除算法，控制小型工具，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)給出的加工尺寸偏差，修整加工工藝參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)元件表面的超精密加工。同時(shí)，該公司在控制軟件、機(jī)床設(shè)備、工具形式以及檢測(cè)方法等方面做了大量的工作，但是，由于受當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)及精密測(cè)量控制技術(shù)發(fā)展水平的制約，CCOS技術(shù)未能夠做到完全實(shí)用化。進(jìn)入90年代后，日本學(xué)者Tain、Kawata結(jié)合電磁學(xué)理論于精密加工技術(shù)當(dāng)中，利用磁場(chǎng)控制磁性微粒的微觀形態(tài)，并借助于磁性微粒微觀形態(tài)的變化將磁場(chǎng)力的作用傳遞到加工磨粒，使之對(duì)工件表面實(shí)施材料去除，研究結(jié)果證實(shí)了這一方法的可實(shí)施性，但裝置的整體運(yùn)動(dòng)可控性差、散粒磨料無(wú)法更新、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不完善、加工效果不穩(wěn)定。因此，這只是磁場(chǎng)輔助精密表面加工技術(shù)的一個(gè)探索。
利用磁場(chǎng)輔助實(shí)施精密表面加工，特別是計(jì)算機(jī)控制小型工具散粒微量研磨過(guò)程，有兩個(gè)基本條件必須考慮一是小型工具結(jié)構(gòu)形式的合理性，設(shè)計(jì)符合控制靈活、結(jié)構(gòu)精巧要求的專用工具；二是基于微量研磨的技術(shù)原理，即是一種介于研磨與拋光之間的一種特殊工藝，用于快速去除研磨后工件表面微觀缺陷如下表面破壞層等，這就要求實(shí)施微量研磨的散粒磨料具有更好的流動(dòng)性、更新率和優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性能等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中散粒磨料流動(dòng)性差，磁性微粒相互間磁力作用過(guò)強(qiáng)而嚴(yán)重影響磨料更新的不足，提供一種散粒磨料能夠?qū)崟r(shí)流動(dòng)、及時(shí)更新、熱傳導(dǎo)性能優(yōu)良的復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨加工專用工具。
本發(fā)明的目的是提出一種復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具，由輪盤、輪罩、轉(zhuǎn)軸、磁鐵和齒輪組成，其特征在于所述的微量研磨工具為輪形，輪盤1和輪芯3之間通過(guò)過(guò)盈配合裝配，輪芯3和軸4之間通過(guò)鍵聯(lián)接，軸4與軸承8裝配并和傳動(dòng)齒輪5之間通過(guò)鍵聯(lián)接，傳動(dòng)齒輪5和外接電機(jī)通過(guò)皮帶實(shí)施傳動(dòng)；輪罩2和軸承座9之間通過(guò)過(guò)盈配合裝配，軸承座9和聯(lián)接板10通過(guò)螺栓聯(lián)接；輪盤1內(nèi)部底端的強(qiáng)磁組6一側(cè)磁鐵的N極在下，另一側(cè)磁鐵的N極在上，強(qiáng)磁組6通過(guò)膠接與輪罩2固定在一起；弱磁組7為中間開(kāi)孔的圓環(huán)體，其分布在輪體一側(cè)磁鐵的N極在內(nèi)圓周上、S極在外圓周上，另一側(cè)磁鐵的N極在外圓周上、S極在內(nèi)圓周上，弱磁組7與軸承座9之間靠磁力結(jié)合在一起。
所述輪盤截面為“工”字型。
所述輪盤由非鐵磁材料制成。
所述輪罩為頂部開(kāi)孔的圓錐體。
所述輪罩為鐵磁材料制成。
所述磁組為釹鐵硼材料制成。
本發(fā)明的有益效果是復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具可以按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)形式，結(jié)合多自由度數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面的微量研磨。非鐵磁質(zhì)輪盤可以承載散粒磨料并使之與磁鐵之間避免物理接觸，復(fù)合磁場(chǎng)一組可以提供加工區(qū)域所需要的強(qiáng)磁場(chǎng)，一組可以提供加工區(qū)域以外部位所需要的弱磁場(chǎng)，在保證加工區(qū)域獲得足夠磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)材料有效去除的同時(shí)，改善了散粒磨料在其它區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)性，有利于散粒磨料的內(nèi)部重新組合和更新，并在這一過(guò)程中，將加工中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行充分釋放。實(shí)際使用結(jié)果表明，本發(fā)明的復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具對(duì)改善研磨加工表面微觀質(zhì)量可以達(dá)到優(yōu)良的效果。


圖1為復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具三維效果圖。
圖2為復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具主剖面圖。
圖3為復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具磁場(chǎng)分布特征有限元分析圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出一種復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具。如圖1和圖2所示，所述的研磨工具為輪形，輪盤1和輪芯3之間通過(guò)過(guò)盈配合裝配，輪芯3和軸4之間通過(guò)鍵聯(lián)接，軸4與軸承8裝配并和傳動(dòng)齒輪5之間通過(guò)鍵聯(lián)接，傳動(dòng)齒輪5和外接電機(jī)通過(guò)皮帶實(shí)施傳動(dòng)；輪罩2和軸承座9之間通過(guò)過(guò)盈配合裝配，軸承座9和聯(lián)接板10通過(guò)螺栓聯(lián)接，軸承座9和聯(lián)接板10均由不導(dǎo)磁材料鋁制成；輪盤1內(nèi)部底端的強(qiáng)磁組6一側(cè)磁鐵的N極在下，另一側(cè)磁鐵的N極在上，強(qiáng)磁組6通過(guò)膠接與輪罩2固定在一起；弱磁組7為中間開(kāi)孔的圓環(huán)體，分布在輪體外部左右兩側(cè)，其分布在輪體一側(cè)磁鐵的N極在內(nèi)圓周上、S極在外圓周上，另一側(cè)磁鐵的N極在外圓周上、S極在內(nèi)圓周上，分別與軸承座9之間靠磁力結(jié)合在一起。上述的輪盤截面為“工”字型，由非鐵磁材料制成。上述的輪罩為頂部開(kāi)孔的圓錐體，由鐵磁材料制成。所述磁組為釹鐵硼材料制成。
由于輪盤1為不導(dǎo)磁材料，具有高剩磁特性的釹鐵硼材料制成的磁組便和氣隙構(gòu)成了閉合回路。弱磁組7形成的閉合磁路的主要作用在于吸附散粒磨料不致受離心力作用脫離工具而流失，保證磨料質(zhì)量的穩(wěn)定；強(qiáng)磁組6形成的閉合磁路的主要作用在于保證加工區(qū)域獲得足夠磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)材料有效去除。圖3為本發(fā)明的磁場(chǎng)分布特征有限元分析結(jié)果，在加工接觸區(qū)域的磁力線密集，表明磁場(chǎng)強(qiáng)度高，而在其它區(qū)域內(nèi)的磁力線分布稀疏，表明磁場(chǎng)強(qiáng)度低。當(dāng)磨料流經(jīng)加工區(qū)域時(shí)，起主導(dǎo)作用的磁場(chǎng)由強(qiáng)磁組6提供，磨料將形成強(qiáng)磁鏈結(jié)構(gòu)，材料去除效果顯著；當(dāng)磨料流經(jīng)非加工區(qū)域時(shí)，弱磁組7提供主導(dǎo)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度明顯降低，磨料的強(qiáng)磁鏈結(jié)構(gòu)受到工具回轉(zhuǎn)離心力的作用而被破壞，當(dāng)磨料再次流經(jīng)加工區(qū)域的強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，將進(jìn)行磁鏈重組，實(shí)現(xiàn)了磨料更新。本發(fā)明適用于各種精密表面的微量研磨加工。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具，由輪盤、輪罩、轉(zhuǎn)軸、磁鐵和齒輪組成，其特征在于所述的微量研磨工具為輪形，輪盤(1)和輪芯(3)之間通過(guò)過(guò)盈配合裝配，輪芯(3)和軸(4)之間通過(guò)鍵聯(lián)接，軸(4)與軸承(8)裝配并和傳動(dòng)齒輪(5)之間通過(guò)鍵聯(lián)接，傳動(dòng)齒輪(5)和外接電機(jī)通過(guò)皮帶實(shí)施傳動(dòng)；輪罩(2)和軸承座(9)之間通過(guò)過(guò)盈配合裝配，軸承座(9)和聯(lián)接板(10)通過(guò)螺栓聯(lián)接；輪盤(1)內(nèi)部底端的強(qiáng)磁組(6)一側(cè)磁鐵的N極在下，另一側(cè)磁鐵的N極在上，強(qiáng)磁組(6)通過(guò)膠接與輪罩(2)固定在一起；弱磁組(7)為中間開(kāi)孔的圓環(huán)體，其分布在輪體一側(cè)磁鐵的N極在內(nèi)圓周上、S極在外圓周上，另一側(cè)磁鐵的N極在外圓周上、S極在內(nèi)圓周上，弱磁組(7)與軸承座(9)之間靠磁力結(jié)合在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具，其特征在于所述輪盤截面為“工”字型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具，其特征在于所述的輪盤由非鐵磁材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具，其特征在于所述輪罩為頂部開(kāi)孔的圓錐體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具，其特征在于所述的輪罩為鐵磁材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具，其特征在于所述的磁組為釹鐵硼材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了屬于精密表面加工工具領(lǐng)域的一種復(fù)合磁場(chǎng)輔助式微量研磨工具。該研磨工具為輪形，結(jié)合多自由度數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面的微量研磨。非鐵磁質(zhì)輪盤可以承載散粒磨料并使之與磁鐵之間避免物理接觸，復(fù)合磁場(chǎng)一組可以提供加工區(qū)域所需要的強(qiáng)磁場(chǎng)，一組可以提供加工區(qū)域以外部位所需要的弱磁場(chǎng)，在保證加工區(qū)域獲得足夠磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)材料有效去除的同時(shí)，改善了散粒磨料在其它區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)性，有利于散粒磨料的內(nèi)部重新組合和更新，并在這一過(guò)程中，將加工中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行充分釋放。本發(fā)明適用于各種精密表面的微量研磨加工。
文檔編號(hào)B24B35/00GK1765577SQ20051012423
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月29日
發(fā)明者程灝波, 王涌天 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)