螺旋式磁流变抛光装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106863020A(43)申请公布日2017.06.20(21)申请号201710051459.8(22)申请日2017.01.20(71)申请人上海理工大学地址200093上海市杨浦区军工路516号(72)发明人姜晨高睿胡吉雄张瑞姚磊(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人吴宝根王晶(51)Int.Cl.B24B1/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称螺旋式磁流变抛光装置(57)摘要本发明涉及一种螺旋式磁流变抛光装置，抛光轮设有螺旋线形的流动通道，流动通道包括直线通道和圆弧通道，抛光轮通过主轴连接电动机，由电动机带动旋转，线圈紧固在线圈支架的顶端，线圈支架由定位销将上下两部分连接起来，并固定于底座上，由电源为线圈供电，形成所需的磁场；线圈连接电源提供磁场计算出直线通道上各点的磁场强度，再由所得磁场强度计算出磁流变液的剪切应力，与磁流变液静态屈服应力比较，使磁流变液在直线通道变为固体实现材料去除，在圆弧通道变为流体并进入下一个直线通道，从而实现在整个抛光轮的流动通道中循环流动。本发明结构简单，通过调节线圈位置，控制直线通道的磁流变液固体长度，从而实现抛光区域大小控制，提高了抛光效率。CN106863020ACN106863020A权利要求书1/2页1.一种螺旋式磁流变抛光装置，包括抛光轮(1)、磁流变液喷头(2)、线圈(3)、磁流变液接受器(4)、主轴(5)、底座(6)、线圈支架(7)、电源(8)、定位销(9)、电动机(10)，其特征在于：所述抛光轮(1)设有螺旋线形的流动通道，所述流动通道由直线通道和圆弧通道组成；所述抛光轮(1)通过主轴(5)连接电动机(10)，由电动机(10)带动旋转，所述线圈(3)通过螺钉紧固在线圈支架(7)的顶端，所述线圈支架(7)由定位销(9)将上下两部分连接起来，并固定于底座(6)上，所述线圈(3)与固定在底座(6)的电源(8)连接，由电源(8)为线圈(3)供电，形成所需的磁场；所述抛光轮(1)两侧分别设有磁流变液喷头(2)和磁流变液接收器(4)，磁流变液喷头(2)喷出的磁流变液由磁流变液接收器(4)接收。2.根据权利要求1所述的螺旋式磁流变抛光装置，其特征在于：由线圈(3)连接电源(8)提供磁场，根据线圈与直线通道的相对位置，计算出直线通道上各点的磁场强度，再由所得磁场强度计算出磁流变液的剪切应力，与磁流变液静态屈服应力进行比较判定，使磁流变液在直线通道变为固体实现材料去除，在圆弧通道变为流体并进入下一个直线通道，从而实现在整个抛光轮的流动通道中循环流动。3.根据权利要求1所述的螺旋式磁流变抛光装置，其特征在于：所述线圈(3)与抛光轮(1)的相对位置的坐标确定：以抛光轮(1)上直线通道的中点O(0,0)为原点建立一个平面直角坐标系，设直线通道上以O点为中点、长度L的范围内为加工区域，该范围内磁流变液为固体。设右侧线圈坐标为M1(h1,l1)，左侧线圈坐标为M2(h2,l2)，直线通道上加工区域一侧边界点K(x,y)的磁场强度为：其中Bg为气隙磁通密度，μ0为空气磁导率，e为左右两侧线圈顶端间距，2a为抛光装置底座长度；设点K相对于右侧线圈M1和左侧线圈M2偏离坐标为(X1,Y1)、(X2,Y2)，则将公式(2)、(3)和(4)带入到公式(1)，计算得直线通道K点处的磁场强度H为：则该点K处的剪切应力为：2τy＝K0H(6)其中，系数K0为已知的磁流变液性能参数；2CN106863020A权利要求书2/2页设τ0为磁流变液静态屈服应力，根据公式(6)计算的直线通道坐标该点处磁流变液的剪切应力τy，通过调节右侧线圈坐标M1(h1,l1)和左侧线圈坐标M2(h2,l2)，使得|τy|＝τ0，则此时直线通道中部的长度内的磁流变液为固体，实现材料抛光去除，而直线通道的其余部分以及圆弧通道的磁流变液则由于|τy|＜τ0，均变为流体，并从直线通道一侧流入且通过圆弧通道，进入下一个直线通道，进一步实现在整个抛光轮的流动通道中循环流动，最终确定抛光轮上直线通道的两侧线圈位置。3CN106863020A说明书1/4页螺旋式磁流变抛光装置技术领域[0001]本发明涉及一种抛光装置，尤其涉及一种用于光学元件抛光的螺旋式磁流变抛光装置。背景技术[0002]随着现代科学技术的不断发展，对所需的光学元件提出了越来越高的要求。通常情况下，最终生产的光学元件具有高的面形精度，好的表面质量以及尽可能少的亚表面破坏层。当前采用的抛光加工方法包括化学机械抛光、离子束抛光、射流抛光等，其中磁流变抛光也是目前应用较多的一种抛光方法。其优点有：(1)抛光头不会变钝或是变形；(2)作为一种柔性介质抛光头适合复杂