[发明专利]一种垂直轴转台倒挂式斜轴磁流变研抛装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁流变研抛装置，属于研抛加工技术领域。

技术背景

随着现代科学技术的日益发展，在国防、航空航天及电子行业、生物医疗等领域，需要各种高精度高表面质量的零件，通常这些高精度零件其面型要求达到亚微米级的形状精度、纳米级的表面粗糙度和极小的亚表层损伤。已经研究出多种加工方法可以获得高精度的加工表面，磁流变抛光作为一种新型的加工方法，它是通过梯度磁场使载液轮和工件表面之间的磁流变液体的流变性能发生变化，在工件表面与磁流变液接触的区域产生较大的剪切力，从而使工件表面材料被去除。它提供了一种可以精确控制抛光后的零件面形，同时保证低粗糙度的表面加工质量和高的加工效率的抛光方法，能很好的满足高精度零件的加工要求。

目前常规的磁流变抛光装置普遍采用抛光轮回转，工件置于抛光轮上方或下方，通过抛光轮回转带动含有磨料的磁流变液在电磁铁产生的梯度磁场环境下形成柔性缎带，来对工件进行确定性抛光去除加工。这种结构形式由于受到抛光轮半径的限制，只适合于加工凸曲面、平面和曲率半径较大的凹曲面，而对于一些小口径非球面零件，由于结构形状复杂，表面多为自由曲面，并且曲面过渡部分曲率半径较小，由于常规的磁流变采用“抛光轮、电磁铁”抛光形式，其工具头或有效加工区域较大，无法接触到待加工小曲率非球曲面的各个位置，不能满足小口径非球曲面零件需要的加工条件。而采用一种小直径永磁体球形抛光头的抛光工具，其小直径工具抛光头可以适用于这种小口径非球面零件的加工，可以针对这种小直径抛光工具头需要完成的运动形式设计相应的磁流变研抛装置。

发明内容

本发明为了实现小曲率非球曲面零件的磁流变抛光加工，进而提供了一种垂直轴转台倒挂式斜轴磁流变研抛装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明所述垂直轴转台倒挂式斜轴磁流变研抛装置包括龙门架、Z轴直线单元、直角连接架、转台、二维精密微调位移台、抛光头主轴、抛光头主轴支架和抛光工具；抛光工具由永磁式抛光头和抛光头连接杆组成；Z轴直线单元安装在龙门架上，转台通过直角连接架安装在Z轴直线单元上，转台内的转动轴的轴端通过二维精密微调位移台与抛光头主轴支架连接，抛光头主轴支架具有一定倾角使安装在抛光头主轴支架上的抛光头主轴与水平面的夹角为40度至45度，抛光头连接杆的一端安装在抛光头主轴的夹头上，抛光头连接杆的另一端与永磁式抛光头连接。

本发明的有益效果是：

本发明针对现有磁流变抛光技术存在的不足，提供一种在垂直轴上悬挂的磁流变研抛装置，使用转台倒挂式斜轴加工方式，其抛光工具采用小直径永磁体球形抛光头，可实现小曲率非球曲面零件的磁流变抛光加工。由于采用抛光头主轴斜置放置方式，且抛光工具头可随高精度转台绕一空间轴线做回转运动，在加工一些复杂面型工件时可以有效避免干涉，特别适用于小曲率、小口径非球曲面零件的超精密磁流变抛光加工，其抛光小曲率非球曲面零件的口径可在φ16mm～φ60mm范围，零件的最小曲率半径R可在1.5～4mm范围内。

所述装置经试制试用被证明效果显著，符合使用需求，垂直轴行程50mm，在主要加工范围±10mm内，直线度≤3μm，闭环定位精度≤±0.4μm；抛光头主轴跳动≤1μm。

本发明的具体优点表现在以下几个方面：

a)抛光工具采用小直径永磁体球形抛光头，便于有效接触到待加工曲面的各个位置，特别适用于小口径非球曲面零件的磁流变抛光加工；

b)具有高精度的对心调整装置，可以进行抛光头球心相对转台回转中心的对心调整，用以满足小口径非球曲面零件实现加工轨迹的要求；

c)研抛工具倒挂在高精度的垂直移动轴上，充分利用了竖直方向空间，并且采用抛光头主轴倾斜放置加工方式，可有效防止干涉现象；

d)装置的关键结构件——竖直件，采用花岗岩材料来制作，可以很好的吸收振动，因而能够较大的提高装置的性能；

e)采用高精度的直线单元和旋转单元作为该装置的主要运动部件，使得装置具有较高的加工精度。

附图说明

图1是本发明的主视图；图2是图1的左视图(图中：22-螺钉、24-内六角螺钉、26-内六角螺钉、28-内六角螺钉、30-内六角螺钉、25-螺钉)；图3是图2的A部放大图；图4是本发明与超精密加工用工件轴数控运动平台装置构成的一种小口径非球面永磁式磁流变抛光加工机床的立体图；图5是图4的主视图；图6是图5的左视图，图6-1是图6的A向局部视图；图7是图5的俯视图。

具体实施方式