[发明专利]一种滚轴式磁流变抛光装置与方法

说明书

一种滚轴式磁流变抛光装置，包括机架，载液槽，抛光轴，永磁铁，及传动机构，所述传动机构只由一个电机驱动，由一对蜗轮蜗杆和一对螺旋齿轮构成，工件固定于装有磁流变液的载液槽内侧面，所述抛光轴位于载液槽的上部且竖直伸入载液槽中，所述永磁铁容置于抛光轴内，与抛光轴内表面水平间距为3～5mm，所述抛光轴的外表面与工件抛光表面的水平距离为3～5mm，所述载液槽的底面安装有导轨，与导轨配合的滑块设置于所述机架上，所述蜗轮带动抛光轴转动，所述螺旋齿轮带动载液槽在导轨与滑块的配合下作往复直线运动，本发明具有结构紧凑、能量损耗小、控制简单、可实现磁流变液的循环利用，可适用于狭长工件的抛光加工。

技术领域：

本发明涉及抛光设备和工艺，特别是一种采用单电机驱动并利用磁流变液对工件进行均匀抛光的装置与方法。

背景技术：

随着光学系统及精密仪器技术的迅速发展，超光滑大尺寸器件应用的日益广泛对光电子器件的表面和形状精度提出了更高的要求。超精密加工技术是光电子器件制造中的支撑技术，广泛应用于航空航天、电子通信、生物工程、信息技术等领域，并取得了卓越的发展，已经成为高竞争企业中的重要领域。随着光电产品使用性能的不断提高，尺寸平面元件的应用越来越广泛，对于加工这些器件，要满足单位去除量少、残余应力小等要求。而传统的平面光整加工方法，如滚磨抛光、化学机械抛光，易腐蚀加工件的外表面，甚至会造成亚表面损伤、生产成本高、效率低等问题。

磁流变液是一种新兴材料，未加磁场时，磁流变液就如普通流体一样；加上一定强度磁场后，磁流变液会迅速变为具有粘塑性的Bingham介质，磁场消失后又可以变回为流动的液体。磁流变效应是由于磁性颗粒间存在相互吸引力从而促使微观结构的形成而引起的，磁流变效应的核心是在外场作用下固体颗粒被感应成偶极子，偶极子间的吸引力引起颗粒成链与相分离。磁流变液具有的性能特征是：沉淀稳定性好、易于再分散、屈服应力高、零场粘度低，响应时间快、工作温度范围宽。

磁流变抛光是一种精密加工技术，用的是以磁流变液为基础进行改进添加得到的磁流变抛光液对工件进行抛光，磁流变抛光液由磁敏微粒、非磁性抛光磨粒以及表面活性剂均匀分散在基载液后形成，磁敏微粒与表面活性剂作用后均匀分散于基载液中，非磁性抛光磨粒在加工前加到磁流变液中，经过搅拌，抛光磨粒也均匀分散于基载液中。磁流变抛光液在磁场作用下固化，在加工区域形成Bingham黏塑性体，用其作为可控的线状区域的抛光工具，对工件进行抛光。

ZL201410528441.9专利文献公开了一种往复式磁流变抛光装置，抛光头由工件轴、固定在工件轴下端的非导磁夹具及软磁板构成，工件固定在非导磁夹具上，装有磁流变液的载液槽位于抛光头下部，抛光时工件浸入磁流变液中，载液槽的位置固定不变，电磁铁位于载液槽下部，电磁铁由往复传动机构驱动、与工件抛光表面平行作直线往复移动，工件在磁场平动与工件转动的复合运动下完成表面材料的去除。这种装置的优点是磁场匀化性好，可加工狭长大平面工件，但由于载液槽的位置固定不变，磁流变液不会循环流动，在电磁铁与工件抛光表面平行作直线往复运动时，只有当电磁铁运动到工件正对的下方区域时，此处的磁流变液才形成Bingham黏塑性体，因此不能实现磁流变液的循环使用。

ZL201410120264.0专利文献公开了一种适用于超大口径光学加工的磁流变抛光装置，该装置由磁流变液抛光装置系统和磁流变液循环装置系统组成。磁流变液经过供给泵到达喷头，喷头流出的磁流变液运动到永磁铁下方，在高强度梯度磁场下，形成缎带突起，光学元件逆时针转动，皮带带动缎带在竖直平面内运动，二者相对运动实现镜面抛光。该装置解决了大口径非球面加工去除效率低，加工周期长等问题，但缺点是零件相对较多，结构比较复杂。

发明内容：

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种结构简单以单电机驱动的、能实现磁流变液循环流动且在抛光区域内交换顺畅的抛光装置。