專(zhuān)利名稱(chēng)：一種復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁流變拋光工具，特別是一種復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具，屬于精密光學(xué)加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著光電信息技術(shù)的發(fā)展，非球面光學(xué)元件已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代各種光電產(chǎn)品、圖像處理產(chǎn)品。如高品質(zhì)數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)鏡片、電子顯微鏡鏡片、攝像機(jī)的取景器、變焦系統(tǒng)、醫(yī)療行業(yè)的眼底鏡、內(nèi)窺鏡片等等。與光學(xué)平面鏡、球面鏡相比，非球面光學(xué)零件具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如非球面透鏡能夠消除光線(xiàn)傳播過(guò)程中的球差，提高聚焦和校準(zhǔn)的精度，在不增加獨(dú)立像差個(gè)數(shù)的前提下，增加自變量個(gè)數(shù)，從而增加了像差校正的自由度，可校正高分辨率透鏡的像差。非球面鏡的應(yīng)用，帶來(lái)出色的銳度和更高的分辨率，采用非球面鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，能夠矯正像差、改善像質(zhì)、擴(kuò)大視場(chǎng)、增大作用距離、降低鏡頭內(nèi)的光線(xiàn)反射， 使得鏡頭的精度更佳、清晰度更好、色彩還原更準(zhǔn)確、減少光能量損失，從而獲得高質(zhì)量的圖像效果和高品質(zhì)的光學(xué)特性，同時(shí)使鏡頭的小型化設(shè)計(jì)成了可能。近二十多年來(lái)，隨著光學(xué)儀器設(shè)備的不斷現(xiàn)代化與智能化，對(duì)非球面零件的需求不斷增加，對(duì)其表面形狀及表面精度也提出了更高的要求，這同時(shí)促進(jìn)了拋光技術(shù)的不斷發(fā)展以及拋光工具的不斷革新與磁流變拋光技術(shù)是將電磁學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、分析化學(xué)、計(jì)算機(jī)控制等多門(mén)學(xué)科相結(jié)合并應(yīng)用于光學(xué)加工的一種新技術(shù)。磁流變拋光技術(shù)是指磁流變液在梯度磁場(chǎng)中發(fā)生磁流變效應(yīng)而形成的具有粘塑性的柔性?huà)伖饽?。在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，拋光模與工件表面接觸區(qū)域產(chǎn)生很大的剪切力，從而使工件表面材料被去除。磁流變拋光技術(shù)具有拋光效率高，去除函數(shù)穩(wěn)定，邊緣效應(yīng)小，不會(huì)造成工件亞表面破壞等優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)多個(gè)科研單位都對(duì)磁流變拋光技術(shù)展開(kāi)了研究。根據(jù)磁場(chǎng)施加方式的不同，主要分為采用電磁鐵供應(yīng)磁場(chǎng)的電磁式拋光裝置與采用汝鐵硼供應(yīng)磁場(chǎng)的穩(wěn)磁式拋光裝置兩種。前者拋光頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用磁極兩端的漏磁產(chǎn)生鼓包狀的磁場(chǎng)，有利于拋光液緞帶的形成，拋光輪只能單軸自轉(zhuǎn)，拋光液可以循環(huán)利用。后者采用汝鐵硼磁鐵鑲嵌于拋光輪內(nèi)腔中，拋光輪可以同時(shí)公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)，但拋光液無(wú)法回收，磨屑與加工余熱不能及時(shí)被帶走，拋光液工藝參數(shù)不可控，此裝置不利于去除函數(shù)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具，該工具的拋光輪具有同時(shí)公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)的復(fù)合式運(yùn)動(dòng)功能，拋光液可以循環(huán)利用，獲得穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)型去除函數(shù)，且具有結(jié)構(gòu)精巧、集成度高、去除率快、加工能力強(qiáng)、去除函數(shù)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適用于光學(xué)平面、球面、非球面等光學(xué)元件的加工。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具包括 拋光輪自轉(zhuǎn)裝置、拋光輪公轉(zhuǎn)裝置、拋光液傳輸裝置、拋光液回收裝置及磁場(chǎng)發(fā)生裝置五個(gè)部分組成，以下對(duì)它們?cè)敿?xì)敘述。(1)拋光輪自轉(zhuǎn)裝置拋光輪自轉(zhuǎn)裝置包括自轉(zhuǎn)電機(jī)、傘齒輪、自轉(zhuǎn)傘齒輪、自轉(zhuǎn)軸芯、支架、軸承、自轉(zhuǎn)平齒輪、傳動(dòng)平齒輪、傳動(dòng)傘齒輪、旋轉(zhuǎn)傘齒輪、旋轉(zhuǎn)軸、主動(dòng)帶輪、同步帶、支架板、從動(dòng)帶輪和拋光輪，其中自轉(zhuǎn)軸芯、自轉(zhuǎn)傘齒輪和自轉(zhuǎn)平齒輪的中心均為通孔；自轉(zhuǎn)電機(jī)固定在支架上；傘齒輪與自轉(zhuǎn)電機(jī)軸芯通過(guò)鍵連接為一體；自轉(zhuǎn)軸芯穿過(guò)公轉(zhuǎn)大齒輪、軸承中心通孔裝卡于公轉(zhuǎn)殼上；自轉(zhuǎn)軸芯上下兩端分別與自轉(zhuǎn)傘齒輪，自轉(zhuǎn)平齒輪通過(guò)鍵相連；旋轉(zhuǎn)軸左右兩端分別與主動(dòng)帶輪、旋轉(zhuǎn)傘齒輪通過(guò)鍵相連；旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)傳動(dòng)傘齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)； 同步帶套設(shè)于主動(dòng)帶輪與從動(dòng)帶輪上；拋光輪軸芯與從動(dòng)帶輪通過(guò)鍵相連；平蓋通過(guò)螺釘與拋光輪擰為一體，平蓋轉(zhuǎn)軸固定于軸承上；在自轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，自轉(zhuǎn)軸芯、自轉(zhuǎn)平齒輪通過(guò)傘齒輪與自轉(zhuǎn)傘齒輪的齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)平齒輪傳動(dòng)平齒輪實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)傘齒輪水平旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸、主動(dòng)帶輪通過(guò)傳動(dòng)傘齒輪與旋轉(zhuǎn)傘齒輪間的傘齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)垂直旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)帶輪傳動(dòng)同步帶實(shí)現(xiàn)從動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)同時(shí)帶動(dòng)拋光輪自轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)拋光裝置的自轉(zhuǎn)功能。(2)拋光輪公轉(zhuǎn)裝置拋光輪公轉(zhuǎn)裝置包括公轉(zhuǎn)電機(jī)、公轉(zhuǎn)小齒輪、公轉(zhuǎn)大齒輪、旋轉(zhuǎn)殼和公轉(zhuǎn)殼；公轉(zhuǎn)電機(jī)固定在支架上；公轉(zhuǎn)小齒輪與公轉(zhuǎn)電機(jī)軸芯通過(guò)鍵連接為一體；公轉(zhuǎn)大齒輪與公轉(zhuǎn)殼通過(guò)螺栓固定為一體；公轉(zhuǎn)殼與旋轉(zhuǎn)殼通過(guò)螺栓固定為一體；拋光輪通過(guò)軸承定位于旋轉(zhuǎn)殼上；在公轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，公轉(zhuǎn)小齒輪傳動(dòng)公轉(zhuǎn)大齒輪，公轉(zhuǎn)大齒輪依次帶動(dòng)公轉(zhuǎn)殼、旋轉(zhuǎn)殼繞著自轉(zhuǎn)軸芯進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到拋光輪也繞著自轉(zhuǎn)軸芯進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的目的，實(shí)現(xiàn)拋光裝置的公轉(zhuǎn)功能。(3)拋光液傳輸裝置拋光液傳輸裝置包括拋光液、傳輸管和噴嘴；傳輸管穿過(guò)自轉(zhuǎn)傘齒輪、自轉(zhuǎn)軸芯、 自轉(zhuǎn)平齒輪中心通孔并連接到旋轉(zhuǎn)殼凹槽；噴嘴安裝于旋轉(zhuǎn)殼中并與凹槽前端垂直相通， 噴嘴下端對(duì)準(zhǔn)拋光輪外緣中心線(xiàn)，間隔約為5mm ；在輸出泵的帶動(dòng)下，拋光液通過(guò)傳輸管先匯聚于轉(zhuǎn)動(dòng)殼凹槽里，再穿過(guò)噴嘴噴射到拋光輪上。當(dāng)拋光輪公轉(zhuǎn)時(shí)，固定于旋轉(zhuǎn)殼上的噴嘴能與拋光輪保持同步，因此拋光過(guò)程中，拋管液能準(zhǔn)確地噴射到拋光輪的中心線(xiàn)上。(4)拋光液回收裝置拋光液回收裝置包括回收管、回收裝置軸承和吸嘴；回收管穿過(guò)自轉(zhuǎn)傘齒輪、自轉(zhuǎn)軸芯、自轉(zhuǎn)平齒輪、旋轉(zhuǎn)殼中心通孔與軸承外緣形成過(guò)盈配合；吸嘴與軸承內(nèi)孔形成過(guò)盈配合；吸嘴置于拋光輪頂端，并且回收口與拋光液轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。在回收泵的作用下，拋光液被吸嘴吸收返回液槽中，實(shí)現(xiàn)拋光液的循環(huán)使用。(5)磁場(chǎng)發(fā)生裝置磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括軸芯、兩個(gè)夾板和汝鐵硼磁鐵；汝鐵硼磁鐵固定于兩個(gè)夾板之間，磁鐵外環(huán)靠近拋光輪內(nèi)腔底端曲面，夾板固定于軸芯上。拋光時(shí)，拋光液中的磁性顆粒在工件接觸區(qū)域所受的洛倫磁力最強(qiáng)，有利于拋光液發(fā)生磁流變效應(yīng)形成鍛帶。離開(kāi)拋光區(qū)域后，由于磁場(chǎng)減弱，拋光液返回牛頓流體性質(zhì)并粘附于拋光輪上轉(zhuǎn)動(dòng)，在頂端處通過(guò)吸嘴回收口返回到液槽中；所述拋光輪自轉(zhuǎn)裝置還包括平蓋，平蓋通過(guò)螺釘與拋光輪擰為一體，平蓋轉(zhuǎn)軸固定于軸承上。所述拋光輪為圓筒型。目的是為了避免拋光輪的自轉(zhuǎn)與磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生干涉， 即汝鐵硼磁鐵的位置不會(huì)隨著拋光輪的自轉(zhuǎn)而改變，因此能在拋光輪底端面提供穩(wěn)定的磁場(chǎng)。所述旋轉(zhuǎn)殼上表面銑出“凸”字型環(huán)形凹槽，并在凹槽前端連接噴嘴?！巴埂弊中铜h(huán)形凹槽旨于防止從傳輸管中流入的拋光液濺射；凹槽前端連接噴嘴是為了保證噴嘴與拋光輪能同步公轉(zhuǎn)，拋光液能準(zhǔn)確噴射到拋光輪中心位置。所述噴嘴和吸嘴均為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為非鐵磁金屬材料，外層為鐵磁材料，吸嘴還具有回收口。噴嘴和吸嘴外層采用鐵磁材料(如鐵、硅鋼)能對(duì)內(nèi)腔進(jìn)行磁場(chǎng)屏蔽，因此， 拋光液在噴嘴和吸嘴內(nèi)層(材料為鋁，銅等)流動(dòng)時(shí)不會(huì)受到磁場(chǎng)的吸附作用而改變粘度， 能保證拋光液很好的流動(dòng)性。所述汝鐵硼磁鐵為扇型，其圓心角為30°，外環(huán)曲率半徑比拋光輪內(nèi)腔曲率半徑小。經(jīng)過(guò)有限元磁場(chǎng)仿真分析，汝鐵硼磁鐵的圓心角為30°時(shí)，磁力線(xiàn)在拋光輪底端位置的分布最有利于磁流變液發(fā)生流變效應(yīng)時(shí)形成緞帶，同時(shí)，拋光輪頂端位置的磁場(chǎng)較弱，拋光液能返回牛頓流體狀態(tài)，有利于拋光液的回收。所述拋光輪、平蓋、軸芯和夾板均為非鐵磁金屬材料；拋光輪采用鐵磁材料會(huì)造成磁場(chǎng)屏蔽，磁力線(xiàn)無(wú)法穿梭拋光輪，不能促使拋光液發(fā)生流變效應(yīng)；為了不影響磁力線(xiàn)的空間分布，平蓋、軸芯和夾板采用非鐵磁金屬材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明工具充分結(jié)合了電磁式及穩(wěn)磁式兩種磁流變拋光裝置的優(yōu)點(diǎn)，與現(xiàn)有的磁流變拋光工具相比，具有以下優(yōu)勢(shì)(1)本發(fā)明的拋光輪具有同時(shí)公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)的復(fù)合式運(yùn)動(dòng)功能，拋光液可以循環(huán)利用，因此，可以獲得穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)型去除函數(shù)；而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、集成度高、去除率快、 加工能力強(qiáng)、去除函數(shù)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適用于光學(xué)平面、球面、非球面等光學(xué)元件的加工。(2)現(xiàn)有的電磁式裝置中電磁線(xiàn)圈會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，影響拋光液磨料的穩(wěn)定性。而本發(fā)明采用汝鐵硼磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，空間磁力線(xiàn)分布穩(wěn)定，沒(méi)有熱量梯度變化，去除函數(shù)更加穩(wěn)定。(3)現(xiàn)有的電磁式裝置中電磁線(xiàn)圈需要外接直流穩(wěn)壓電源，導(dǎo)致拋光輪礙于繞線(xiàn)而無(wú)法公轉(zhuǎn)。本發(fā)明采用汝鐵硼磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)施加方式靈活，拋光輪具有復(fù)合式雙軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)功能，因此，可以獲得回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)型去除函數(shù)模型；(4)此外，目前，穩(wěn)磁式拋光裝置中磁流變拋光輪大多為“工”字形，多組磁鐵鑲嵌拋光輪的筋之間，拋光輪與自轉(zhuǎn)軸芯通過(guò)鍵連接，因此，無(wú)法實(shí)現(xiàn)拋光液的噴射與回收；而本發(fā)明采用拋光輪為圓筒形，磁鐵夾于夾板之間，磁鐵外環(huán)靠近拋光輪底端內(nèi)腔。當(dāng)拋光液轉(zhuǎn)動(dòng)到鏡面拋光區(qū)域時(shí)發(fā)生磁流變效應(yīng)變成類(lèi)固體，其它位置時(shí)由于磁場(chǎng)較弱而恢復(fù)牛頓流體性質(zhì)并粘附于拋光輪上旋轉(zhuǎn)。拋光輪外環(huán)頂端磁場(chǎng)最弱，拋光液被吸嘴吸附可進(jìn)一步循環(huán)利用。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的拋光液傳輸系統(tǒng)示意圖3為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)殼結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明的自轉(zhuǎn)軸芯結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明的回收裝置結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明的回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)模型圖；圖中標(biāo)號(hào)1、自轉(zhuǎn)電機(jī)；2、傘齒輪；3、自轉(zhuǎn)傘齒輪；4、自轉(zhuǎn)軸芯；5、支架；6、軸承； 7、自轉(zhuǎn)平齒輪；8、傳動(dòng)平齒輪；9、傳動(dòng)傘齒輪；10、旋轉(zhuǎn)傘齒輪；11、旋轉(zhuǎn)軸；12、主動(dòng)帶輪； 13、同步帶；14、旋轉(zhuǎn)殼；15、支架板；16、從動(dòng)帶輪；17、拋光輪；18、汝鐵硼磁鐵；19、軸承； 20、軸芯；21、平蓋；22、夾板；23、螺釘；24、公轉(zhuǎn)電機(jī)；25、公轉(zhuǎn)小齒輪；26、公轉(zhuǎn)大齒輪；27、 螺栓；28、公轉(zhuǎn)殼；29、回收管；30、傳輸管；31、拋光液；32、噴嘴；33、回收裝置軸承；34、吸嘴；35、螺栓。
具體實(shí)施例方式如圖1，2所示，本發(fā)明的復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流表拋光工具主要是由拋光輪自轉(zhuǎn)裝置、拋光輪公轉(zhuǎn)裝置、拋光液傳輸裝置、拋光液回收裝置以及磁場(chǎng)發(fā)生裝置五個(gè)部分組成。如圖1，2所示，拋光輪自轉(zhuǎn)裝置包括自轉(zhuǎn)電機(jī)1、傘齒輪2、自轉(zhuǎn)傘齒輪3、自轉(zhuǎn)軸芯4、支架5、軸承6、自轉(zhuǎn)平齒輪7、傳動(dòng)平齒輪8、傳動(dòng)傘齒輪9、旋轉(zhuǎn)傘齒輪10、旋轉(zhuǎn)軸11、 主動(dòng)帶輪12、同步帶13、支架板15、從動(dòng)帶輪16和拋光輪17，其中自轉(zhuǎn)軸芯4、自轉(zhuǎn)傘齒輪 3和自轉(zhuǎn)平齒輪7的中心均為通孔。自轉(zhuǎn)電機(jī)1固定在支架5上；傘齒輪2與自轉(zhuǎn)電機(jī)1 軸芯通過(guò)鍵連接為一體；自轉(zhuǎn)軸芯4穿過(guò)公轉(zhuǎn)大齒輪沈、軸承6中心通孔裝卡于公轉(zhuǎn)殼觀(guān)上；自轉(zhuǎn)軸芯4上下兩端分別與自轉(zhuǎn)傘齒輪3，自轉(zhuǎn)平齒輪7通過(guò)鍵相連；旋轉(zhuǎn)軸11左右兩端分別與主動(dòng)帶輪12、旋轉(zhuǎn)傘齒輪10通過(guò)鍵相連；旋轉(zhuǎn)軸11通過(guò)傳動(dòng)傘齒輪9實(shí)現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)動(dòng)；同步帶13套設(shè)于主動(dòng)帶輪12與從動(dòng)帶輪16上；拋光輪17軸芯與從動(dòng)帶輪16通過(guò)鍵相連；平蓋21通過(guò)螺釘23與拋光輪17擰為一體，平蓋21轉(zhuǎn)軸固定于軸承19上。在自轉(zhuǎn)電機(jī)1的驅(qū)動(dòng)下，自轉(zhuǎn)軸芯4、自轉(zhuǎn)平齒輪7通過(guò)傘齒輪2與自轉(zhuǎn)傘齒輪3間的齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)平齒輪7傳動(dòng)平齒輪8實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)傘齒輪9水平旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸11、主動(dòng)帶輪12 通過(guò)傳動(dòng)傘齒輪9與旋轉(zhuǎn)傘齒輪10間的傘齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)垂直旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)帶輪12傳動(dòng)同步帶13實(shí)現(xiàn)從動(dòng)帶輪16旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)帶輪16旋轉(zhuǎn)同時(shí)帶動(dòng)拋光輪17自轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)拋光裝置的自轉(zhuǎn)功能。如圖1，2所示，拋光輪公轉(zhuǎn)裝置包括公轉(zhuǎn)電機(jī)24、公轉(zhuǎn)小齒輪25、公轉(zhuǎn)大齒輪26、 旋轉(zhuǎn)殼14、公轉(zhuǎn)殼觀(guān)，其中旋轉(zhuǎn)殼14的中心為通孔。公轉(zhuǎn)電機(jī)M固定在支架5上；公轉(zhuǎn)小齒輪25與公轉(zhuǎn)電機(jī)M軸芯通過(guò)鍵連接為一體；公轉(zhuǎn)大齒輪沈與公轉(zhuǎn)殼觀(guān)通過(guò)螺栓27固定為一體；公轉(zhuǎn)殼觀(guān)與旋轉(zhuǎn)殼14通過(guò)螺栓35固定為一體；拋光輪17通過(guò)軸承19定位于旋轉(zhuǎn)殼14上。在公轉(zhuǎn)電機(jī)M的驅(qū)動(dòng)下，公轉(zhuǎn)小齒輪25傳動(dòng)公轉(zhuǎn)大齒輪沈，公轉(zhuǎn)大齒輪沈依次帶動(dòng)公轉(zhuǎn)殼觀(guān)、旋轉(zhuǎn)殼14繞著自轉(zhuǎn)軸芯4進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到拋光輪17也繞著自轉(zhuǎn)軸芯4進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的目的，實(shí)現(xiàn)拋光裝置的公轉(zhuǎn)功能。如圖1，2所示，拋光液傳輸裝置包括拋光液31、傳輸管30和噴嘴32。拋光液傳輸管30穿過(guò)自轉(zhuǎn)傘齒輪3、自轉(zhuǎn)軸芯4、自轉(zhuǎn)平齒輪7中心通孔并連接到旋轉(zhuǎn)殼14凹槽；噴嘴32安裝于旋轉(zhuǎn)殼14中并與環(huán)形凹槽前端垂直相通，噴嘴32下端對(duì)準(zhǔn)拋光輪17外緣中心線(xiàn)，間隔約為5mm ；在輸出泵的帶動(dòng)下，拋光液31通過(guò)傳輸管30先匯聚于轉(zhuǎn)動(dòng)殼14凹槽里，再穿過(guò)噴嘴32噴射到拋光輪17上。當(dāng)拋光輪17公轉(zhuǎn)時(shí)，固定于旋轉(zhuǎn)殼14上的噴嘴32 能與拋光輪17保持同步，因此，拋光過(guò)程中，拋管液31能準(zhǔn)確地噴射到拋光輪17的中心線(xiàn)上。如圖1，2所示，拋光液回收裝置包括回收管29、回收裝置軸承33和吸嘴34。拋光液回收管四穿過(guò)自轉(zhuǎn)傘齒輪3、自轉(zhuǎn)軸芯4、自轉(zhuǎn)平齒輪7、旋轉(zhuǎn)殼14中心通孔與軸承33外緣形成過(guò)盈配合；吸嘴34與軸承33內(nèi)孔形成過(guò)盈配合；吸嘴34置于拋光輪17頂端，并且回收口與拋光液31轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。在回收泵的作用下，拋光液31被吸嘴34吸收返回液槽中，實(shí)現(xiàn)拋光液31的循環(huán)使用。如圖1，2所示，磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括軸芯20、兩個(gè)夾板22和汝鐵硼磁鐵18 ；本實(shí)施例中，汝鐵硼磁鐵18的為扇型，其圓心角為30°，外環(huán)曲率半徑比拋光輪內(nèi)腔曲率半徑小。 汝鐵硼磁鐵18固定于兩個(gè)夾板22之間，磁鐵外環(huán)靠近拋光輪17內(nèi)腔底端曲面，夾板22固定于軸芯20上。拋光時(shí)，拋光液31中的磁性顆粒與工件接觸區(qū)域所受的洛倫磁力最強(qiáng)，有利于拋光液31發(fā)生磁流變效應(yīng)形成鍛帶。離開(kāi)拋光區(qū)域后，由于磁場(chǎng)減弱，拋光液31返回牛頓流體性質(zhì)并粘附于拋光輪17上轉(zhuǎn)動(dòng)，在頂端處通過(guò)吸嘴34回收口被吸附到液槽中。如圖2、3所示，旋轉(zhuǎn)殼14中心為通孔，回收管四穿過(guò)通孔與軸承33、吸嘴34連接；旋轉(zhuǎn)殼14上表面銑出“凸”字型環(huán)形凹槽，拋光液傳輸管30連接到凹槽中，凹槽前端連接噴嘴32。拋光液31通過(guò)傳輸管30匯聚于凹槽中，再通過(guò)噴嘴32中噴射到拋光輪17中心線(xiàn)處；旋轉(zhuǎn)殼14通過(guò)螺栓35與公轉(zhuǎn)殼28相連實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)。如圖4所示，自轉(zhuǎn)軸芯4中心為通孔。如圖3、5、6所示，噴嘴32，吸嘴34都采用雙層結(jié)構(gòu)，外層采用鐵磁材料(如鐵，硅鋼等)，內(nèi)層為非鐵磁的金屬材料(如鋁，銅等)。噴嘴32及吸嘴34的外層結(jié)構(gòu)采用鐵磁材料可對(duì)內(nèi)腔進(jìn)行屏蔽，消除拋光液進(jìn)入或離開(kāi)拋光輪時(shí)磁場(chǎng)對(duì)拋光液磁性顆粒的吸附作用，提高拋光液31的牛頓流動(dòng)性能。圖7為利用本發(fā)明所得到的中心峰值去除的回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)型去除函數(shù)模型，適用于平面、球面、非球面、自由曲面的拋光。
權(quán)利要求
1. 一種復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具，其特征在于包括拋光輪自轉(zhuǎn)裝置、拋光輪公轉(zhuǎn)裝置、拋光液傳輸裝置、拋光液回收裝置及磁場(chǎng)發(fā)生裝置；所述拋光輪自轉(zhuǎn)裝置包括自轉(zhuǎn)電機(jī)(1)、傘齒輪O)、自轉(zhuǎn)傘齒輪(3)、自轉(zhuǎn)軸芯、支架(5)、軸承(6)、自轉(zhuǎn)平齒輪(7)、傳動(dòng)平齒輪(8)、傳動(dòng)傘齒輪(9)、旋轉(zhuǎn)傘齒輪(10)、旋轉(zhuǎn)軸(11)、主動(dòng)帶輪(12)、同步帶(13)、支架板(15)、從動(dòng)帶輪(16)和拋光輪(17)，其中自轉(zhuǎn)軸芯⑷、自轉(zhuǎn)傘齒輪(3)和自轉(zhuǎn)平齒輪(7)的中心均為通孔；自轉(zhuǎn)電機(jī)⑴固定在支架(5) 上；自轉(zhuǎn)傘齒輪(2)與自轉(zhuǎn)電機(jī)(1)的軸芯通過(guò)鍵連接為一體；自轉(zhuǎn)軸芯(4)穿過(guò)公轉(zhuǎn)大齒輪06)和軸承(6)中心通孔裝卡于公轉(zhuǎn)殼08)上；自轉(zhuǎn)軸芯(4)上下兩端分別與自轉(zhuǎn)傘齒輪C3)和自轉(zhuǎn)平齒輪(7)通過(guò)鍵相連；旋轉(zhuǎn)軸(11)左右兩端分別與主動(dòng)帶輪(12)、旋轉(zhuǎn)傘齒輪(10)通過(guò)鍵相連；旋轉(zhuǎn)軸(11)通過(guò)傳動(dòng)傘齒輪(9)實(shí)現(xiàn)垂直轉(zhuǎn)動(dòng)；同步帶(13)套設(shè)于主動(dòng)帶輪(1 與從動(dòng)帶輪(16)上；拋光輪(17)軸芯與從動(dòng)帶輪(16)通過(guò)鍵相連；在自轉(zhuǎn)電機(jī)⑴的驅(qū)動(dòng)下，自轉(zhuǎn)軸芯G)、自轉(zhuǎn)平齒輪(7)通過(guò)傘齒輪(2)與自轉(zhuǎn)傘齒輪(3) 間的齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)平齒輪(7)傳動(dòng)平齒輪(8)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)傘齒輪(9)水平旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸(11)、主動(dòng)帶輪(1 通過(guò)傳動(dòng)傘齒輪(9)與旋轉(zhuǎn)傘齒輪(10)間的傘齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)垂直旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)帶輪(1 傳動(dòng)同步帶(1 實(shí)現(xiàn)從動(dòng)帶輪(16)旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)帶輪(16)旋轉(zhuǎn)同時(shí)帶動(dòng)拋光輪(17)自轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)拋光裝置的自轉(zhuǎn)功能；所述拋光輪公轉(zhuǎn)裝置包括公轉(zhuǎn)電機(jī)(M)、公轉(zhuǎn)小齒輪(25)、公轉(zhuǎn)大齒輪(沈)、旋轉(zhuǎn)殼 (14)、公轉(zhuǎn)殼(28) 0旋轉(zhuǎn)殼(14)的中心為通孔；公轉(zhuǎn)電機(jī)(24)固定在支架(5)上，公轉(zhuǎn)小齒輪05)與公轉(zhuǎn)電機(jī)04)軸芯通過(guò)鍵連接為一體；公轉(zhuǎn)大齒輪06)與公轉(zhuǎn)殼08)通過(guò)螺栓(XT)固定為一體；公轉(zhuǎn)殼08)與旋轉(zhuǎn)殼(14)通過(guò)螺栓(3 固定為一體；拋光輪(17) 通過(guò)軸承(19)定位于旋轉(zhuǎn)殼(14)上；在公轉(zhuǎn)電機(jī)04)的驅(qū)動(dòng)下，公轉(zhuǎn)小齒輪05)傳動(dòng)公轉(zhuǎn)大齒輪( )，公轉(zhuǎn)大齒輪06)依次帶動(dòng)公轉(zhuǎn)殼(觀(guān))、旋轉(zhuǎn)殼(14)繞著自轉(zhuǎn)軸芯(4)進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到拋光輪(17)也繞著自轉(zhuǎn)軸芯(4)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的目的，實(shí)現(xiàn)拋光裝置的公轉(zhuǎn)功能；所述拋光液傳輸裝置包括拋光液(31)、傳輸管(30)和噴嘴(3 ；傳輸管(30)穿過(guò)自轉(zhuǎn)傘齒輪(3)、自轉(zhuǎn)軸芯(4)和自轉(zhuǎn)平齒輪(7)的中心通孔并連接到旋轉(zhuǎn)殼(14)的凹槽； 噴嘴(32)安裝于旋轉(zhuǎn)殼(14)中并與凹槽前端垂直相通，噴嘴(32)下端對(duì)準(zhǔn)拋光輪(17) 外緣中心線(xiàn)；在輸出泵的帶動(dòng)下，拋光液(31)通過(guò)傳輸管(30)先匯聚于轉(zhuǎn)動(dòng)殼(14)凹槽里，再穿過(guò)噴嘴(32)噴射到拋光輪(17)上；當(dāng)拋光輪(17)公轉(zhuǎn)時(shí)，固定于旋轉(zhuǎn)殼(14)上的噴嘴(3 能與拋光輪(17)保持同步，使拋光過(guò)程中的拋管液(31)能準(zhǔn)確地噴射到拋光輪(17)的中心位置；所述拋光液回收裝置包括回收管(四)、回收裝置軸承(3 和吸嘴(34)；回收管09) 穿過(guò)自轉(zhuǎn)傘齒輪(3)、自轉(zhuǎn)軸芯G)、自轉(zhuǎn)平齒輪(7)和旋轉(zhuǎn)殼(14)的中心通孔與回收裝置軸承(33)外緣形成過(guò)盈配合；吸嘴(34)與回收裝置軸承(33)內(nèi)孔形成過(guò)盈配合；吸嘴 (34)置于拋光輪(17)頂端，并且回收口與拋光液(31)轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致；在回收泵的作用下， 拋光液(31)被吸嘴(34)吸收返回液槽中，實(shí)現(xiàn)拋光液(31)的循環(huán)使用；所述磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括軸芯(20)、兩個(gè)夾板0 和汝鐵硼磁鐵(18)；汝鐵硼磁鐵 (18)固定于兩個(gè)夾板0 之間，汝鐵硼磁鐵(18)外環(huán)靠近拋光輪(17)內(nèi)腔底端曲面，兩個(gè)夾板0 固定于軸芯OO)上；拋光時(shí)，拋光液(31)中的磁性顆粒與工件接觸區(qū)域所受的洛倫磁力最強(qiáng)，使拋光液(31)發(fā)生磁流變效應(yīng)形成鍛帶；離開(kāi)拋光區(qū)域后，拋光液(31) 返回牛頓流體性質(zhì)并粘附于拋光輪(17)上轉(zhuǎn)動(dòng)，在頂端處通過(guò)吸嘴(34)回收口被吸附到液槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具，其特征在于 所述拋光輪自轉(zhuǎn)裝置還包括平蓋(21)，平蓋(21)通過(guò)螺釘與拋光輪(16)擰為一體，平蓋 (21)轉(zhuǎn)軸固定于軸承(19)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具，其特征在于 所述拋光輪(17)為圓筒型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具，其特征在于 所述旋轉(zhuǎn)殼(14)上表面銑出“凸”字型環(huán)形凹槽，并在凹槽前端連接噴嘴(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具，其特征在于 所述噴嘴(32)和吸嘴(34)均為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為非鐵磁金屬材料，外層為鐵磁材料，吸嘴 (34)還具有回收口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具，其特征在于 所述汝鐵硼磁鐵(18)為扇型，其圓心角為30°，外環(huán)曲率半徑比拋光輪(17)內(nèi)腔曲率半徑
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具，其特征在于所述拋光輪(17)、平蓋(21)、軸芯(20)和夾板(22)均為非鐵磁金屬材料。
全文摘要
復(fù)合式回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)去除函數(shù)的磁流變拋光工具，屬于超精密光學(xué)表面加工工具領(lǐng)域。它主要包括拋光輪自轉(zhuǎn)裝置、拋光輪公轉(zhuǎn)裝置、拋光液傳輸裝置、拋光液回收裝置以及磁場(chǎng)發(fā)生裝置五部分。由于本發(fā)明采用的是場(chǎng)致流變輔助拋光，柔性?huà)伖饽?duì)工件表面不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，因而可實(shí)現(xiàn)工件表面的超光滑，高精度制造。本發(fā)明的拋光輪具有同時(shí)公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)的復(fù)合式運(yùn)動(dòng)功能，拋光液可以循環(huán)利用，因此，可以獲得穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)型去除函數(shù)，具有結(jié)構(gòu)精巧、集成度高、去除率快、加工能力強(qiáng)、去除函數(shù)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適用于光學(xué)平面、球面、非球面等光學(xué)元件的加工。
文檔編號(hào)B24B1/00GK102225517SQ20111010377
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者萬(wàn)勇建, 徐清蘭, 范斌, 鐘顯云 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所