專利名稱：正交軸組合磁性拋光工具的制作方法
技術領域：
本發明屬于精密曲面加工工具領域。
1996年，美國羅徹斯特(Rochester)大學的COM(光學制造中心)的W.I.Kordonski等人用流體動力學潤滑的理論對磁流變拋光進行了初步的理論分析。他們發現MRF中磁流變拋光液的運動形式類似于軸承潤滑中潤滑脂的運動形式，并對MRF中磁流變拋光液的剪切應力進行了理論推導，對磁流變拋光的機械機理進行了分析，同時，他們又制造出立式帶傳輸磁流變拋光機。之后，他們建立了一套完整的磁流變拋光液循環、攪拌、散熱系統。并做了大量試驗，將不同工件在不同試驗條件時形成的拋光區狀態編成代碼存儲起來，以便提供加工參數。
但是Rochester大學COM發明的磁流變拋光設備有一定的缺陷，首先在加工工件的尺寸上有一定的限制。由于該設備的磁場是固定不動的，主要是由位于上方的工件旋轉運動和磁流變拋光液的流動形成工件和磁流變拋光液之間的相對運動，所以很難實現加工尺寸比較大的工件，加工口徑一般只有幾十毫米。其次在加工工件的形狀上也有一定的限制。該設備中，工件的運動是旋轉運動，這樣設備能夠加工的工件主要是旋轉對稱的零件，而對于許多其他形狀的光學零件無能為力，比如自由曲面、離軸非球面等。
發明內容
本發明的目的是為了解決上述現有技術中的不足，提供一種能夠加工形狀復雜的、大型的以及非旋轉對稱的光學工件的專用工具。
本發明公開了一種正交軸組合磁性拋光工具，包括磁軛、磁鐵和隔磁板，其特征在于所述的磁性拋光工具為圓盤形，它還包括輪芯套和輪芯；所述的隔磁板為中間有孔的圓盤形隔磁板，所述的磁鐵沿圓周均布在所述隔磁板兩側的中間部分，所述隔磁板一側的磁鐵的N極在外圓周上，另一側磁鐵的S極在外圓周上；所述隔磁板兩側的外圓周上靠磁鐵的磁力固定兩個環形的磁軛；所述隔磁板兩側的內圓周上靠磁鐵的磁力固定兩個環形的輪芯套；所述輪芯套和所述輪芯靠磁鐵的磁力固定在一起；所述隔磁板靠磁鐵的磁力固定在輪芯上；所述輪芯和外接自轉軸之間是通過鍵聯接的。
本發明所述的正交軸組合磁性拋光工具中的磁鐵是永磁鐵或電磁鐵。
本發明中所述的磁鐵是扇形磁鐵。
本發明在工具的結構形式和運動形式上進行了截然不同的設計工具能夠同時進行自轉和公轉；利用漏磁形成一個梯度磁場；工具可以作數控進給。形成梯度磁場的是工具頭，通過對工具頭的數控進給對整個工件表面進行研磨拋光，實際上也就產生了一個運動的磁場，當磁流變拋光液進入磁場時，成為具有粘塑性的Bingham介質，并形成凸起，當這種凸起和工件表面接觸時，在工件表面與之接觸的區域產生一定的剪切力，從而去除工件表面材料，這樣在機床加工范圍內，可以加工任意形狀的工件，而且在加工質量完全能夠達到一般磁流變拋光技術所能達到的效果。另外，本發明引入了工具頭的公自轉運動，這樣使加工時的紋路更加復雜，會進一步提高拋光質量。實驗證明，本發明能夠高效的加工形狀復雜的、大型的以及非旋轉對稱的光學工件。
本發明不但在磁流變研磨拋光方面可以應用，而且在磁力研拋方面也可以應用，將磁性拋光粉均勻吸附在磁性拋光工具的外圓周，靠工具的轉動和數控進給，實現對工件的數控拋光，這是一般磁力研拋方法無法實現的。
圖2為本發明右視圖的主剖面圖。
圖3為本發明工作狀態示意圖。
1為磁軛，2為磁鐵，3為隔磁板，4為輪芯套，5為輪芯，6為公轉軸，7為自轉軸，8為正交軸組合磁性拋光工具；ω1為公轉角速度，ω2為自轉角速度。
隔磁板3為中間有孔的圓盤形隔磁板，磁鐵2均為扇形磁鐵，沿圓周均布在隔磁板3兩側的中間部分，磁鐵可以是永磁鐵，也可以是電磁鐵。隔磁板一側的磁鐵的N極在外圓周上，另一側磁鐵的S極在外圓周上；隔磁板3兩側的外圓周上靠磁鐵的磁力固定兩個環形的磁軛1；隔磁板3兩側的內圓周上靠磁鐵的磁力固定兩個環形的輪芯套4；輪芯套4和輪芯5靠磁鐵的磁力固定在一起；隔磁板3靠磁鐵的磁力固定在輪芯5上。正交軸組合磁性拋光工具和外接自轉軸之間靠輪芯5和自轉軸之間的鍵聯接在一起。除隔磁板3之外，其余各部件都是導磁材料。自轉軸的材料也為導磁材料，由于有隔磁板3的作用，就僅僅在兩側磁鐵外部的磁軛1之間形成了漏磁場，除此之外，完全是一個閉合的磁路。如圖3所示，加工時，正交軸組合磁性拋光工具8安裝在機床的回轉軸6上，繞自轉軸7旋轉的同時，繞公轉軸6旋轉，同時工具可以作數控進給，旋轉中心位于自轉軸和公轉軸的交點，公轉速度ω1和自轉速度ω2的比例為1∶1。
本發明適用于拋光各種尺寸和形狀的光學鏡面。
權利要求
1.正交軸組合磁性拋光工具，包括磁軛、磁鐵和隔磁板，其特征在于所述的磁性拋光工具為圓盤形，它還包括輪芯套(4)和輪芯(5)；所述的隔磁板(3)為中間有孔的圓盤形隔磁板，所述的磁鐵(2)沿圓周均布在所述隔磁板(3)兩側的中間部分，所述隔磁板一側的磁鐵的N極在外圓周上，另一側磁鐵的S極在外圓周上；所述隔磁板(3)兩側的外圓周上靠磁鐵的磁力固定兩個環形的磁軛(1)；所述隔磁板(3)兩側的內圓周上靠磁鐵的磁力固定兩個環形的輪芯套(4)；所述輪芯套(4)和所述輪芯(5)靠磁鐵的磁力固定在一起；所述隔磁板(3)靠磁鐵的磁力固定在輪芯(5)上；所述輪芯(5)和外接自轉軸之間是通過鍵聯接的。
2.根據權利要求1所述的正交軸組合磁性拋光工具，其特征在于所述的磁鐵是永磁鐵或電磁鐵。
3.根據權利要求1或2所述的正交軸組合磁性拋光工具，其特征在于所述的磁鐵是扇形磁鐵。
全文摘要
正交軸組合磁性拋光工具，屬于精密曲面加工工具領域。本發明包括磁軛、磁鐵和隔磁板，所述的磁性拋光工具為圓盤形，它還包括輪芯套和輪芯；隔磁板為中間有孔的圓盤形隔磁板，所述磁鐵沿圓周均布在所述隔磁板兩側的中間部分，隔磁板一側的磁鐵的N極在外圓周上，另一側磁鐵的S極在外圓周上；所述隔磁板兩側的外圓周上靠磁鐵的磁力固定兩個環形的磁軛；所述隔磁板兩側的內圓周上靠磁鐵的磁力固定兩個環形的輪芯套；所述輪芯套和所述輪芯靠磁鐵的磁力固定在一起；所述隔磁板靠磁鐵的磁力固定在輪芯上；輪芯和外接自轉軸之間是通過鍵聯接的。本發明解決了現有技術中的不足，提供一種能夠加工形狀復雜的、大型的以及非旋轉對稱的光學工件的專用工具。
文檔編號B24D99/00GK1433872SQ0311928
公開日2003年8月6日 申請日期2003年3月7日 優先權日2003年3月7日
發明者馮之敬, 張云, 趙廣木 申請人:清華大學