[发明专利]可调式磁性复合流体抛光头机构

说明书

本发明涉及一种可调式磁性复合流体抛光头机构，该机构包括磁铁旋转机构、载液板旋转机构，所述磁铁旋转机构中的永久磁铁偏心固定在磁铁盘下方，磁铁盘通过主轴连接电机一，由电机一驱动主轴带动永久磁铁转动，产生高速旋转的磁场；所述载液板旋转机构中的连接支架为圆形套筒，安装于所述磁铁旋转机构的外侧；载液板作为连接支架的端盖，安装在永久磁铁下方；V型带套接在V型带轮和连接支架上，电机二通过联轴器连接V型带轮，由电机二通过V型带轮驱动连接支架及其上的载液板旋转，使载液板上的磁性复合流体旋转，从而实现对工件抛光去除。本发明结构简单，材料去除效率高，适用的磁性簇尺寸范围广等特点。

技术领域

本发明涉及一种抛光头机构，尤其是涉及一种可调式磁性复合抛光的抛光头机构。

背景技术

磁性复合流体(Magnetic compound fluid，MCF)抛光是一种新型纳米级超精密加工技术，它是利用磁性复合流体在磁场作用下，呈半固态介质，对工件进行抛光的加工技术。它具有抛光过程可控、加工工件表面面形精度高、不产生亚表面损伤、抛光头尺寸可控可变、实现对材料的确定性加工等优点，磁性复合流体抛光具有广泛的发展前途和工程应用价值。

现有的磁性复合流体抛光头装置中，起到承载磁性复合流体的载液板多以光滑平面为主，与磁性复合流体间的摩擦力相对较小，不利于提高磁性复合流体抛光的去除效率。另外，磁性复合流体在加工过程中易受外界条件影响，使磁性簇尺寸发生改变。本发明根据MCF磁性簇的尺寸，设计表面具有正四面体凹槽且可调的载液板，提高载液板对磁性复合流体的摩擦驱动力，实现更高的抛光头材料的去除能力。

发明内容

本发明的目的旨在针对传统磁性复合流体抛光材料去除效率较低的缺点，对磁性复合流体抛光头中载液板进行结构设计，提出了一种载液板表面具有正四面体凹槽且尺寸可调的磁性复合流体抛光头机构。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种可调式磁性复合流体抛光头机构，包括磁铁旋转机构、载液板旋转机构，所述磁铁旋转机构包括：主轴、磁铁盘、永久磁铁和电机一，所述永久磁铁偏心固定在磁铁盘下方，磁铁盘通过主轴连接电机一，由电机一驱动主轴带动永久磁铁转动，产生高速旋转的磁场；所述载液板旋转机构包括连接支架，载液板，V型带，V型带轮和电机二，连接支架为圆形套筒，安装于所述磁铁旋转机构的外侧；载液板作为连接支架的端盖，安装在永久磁铁下方；V型带套接在V型带轮和连接支架上，电机二通过联轴器连接V型带轮，由电机二通过V型带轮驱动连接支架及其上的载液板旋转，使载液板上的磁性复合流体旋转，从而实现对工件抛光去除。

所述载液板由五个表面具有正四面体凹槽或正三棱台通孔结构、直径相同、厚度不同的圆形薄板组成，分为基板、附板Ⅰ、附板Ⅱ、附板Ⅲ、和附板Ⅳ；附板上的正三棱台通孔与基板上均匀分布的正四面体凹槽配合，形成形状不变、尺寸可调的正四面体凹槽，且正四面体凹槽的尺寸大小由磁性复合流体的磁性簇大小来确定，用于提高载液板对磁性复合流体的摩擦驱动力，实现更高的抛光去除效率。

一种可调式磁性复合流体抛光头机构中载液板的基板表面正四面体凹槽和附板上正三棱台通孔结构设计方法，其步骤为：

1)设顶端为半球形的磁性簇标准直径为a，载液板上正四面体凹槽的棱长为x，磁性簇顶端与底面正三角形内切，即有：

得正四面体棱长为：

由正四面体棱长得正四面体凹槽深度h₀为：