[实用新型]磁流变效应曲面研磨抛光装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种磁流变效应曲面研磨抛光装置。

背景技术

随着信息电子化和光电信号传输的高速化和大容量化，融合电子技术和光学技术的光电子产品的需求越来越大，如CD/DVD光学读数头、光纤通讯中光/电(PD)和电/光(LD)信号转换器、投影仪、激光打印机、分子激光器等，光电产品的核心部件之一就是光路中使用的光学元件(透镜、反射镜)，光学元件的制造方法主要有陶瓷、光学玻璃等硬脆材料的单件小批量机械加工成形以及塑料、玻璃等可加热塑性化材料的工业量产化模压加工成形，光学元件表面和热压模具表面都需要通过机械加工方法达到其形状精度和表面精度要求。光学元件要达到良好的光学性能，其表面精度需要达到超光滑程度，面形精度也有较高要求。光学表面的加工方法主要有金刚石工具切削、磨削和研磨抛光及其组合，研磨抛光是最终得到超光滑表面的有效加工方法。

超光滑平面的应用越来越多，如光盘模具表面、单晶硅片表面等，最终需要通过研磨和抛光加工达到所需形状精度和表面粗糙度。具有超光滑表面要求的零件使用的材料越来越多采用光学玻璃、工程陶瓷、超细硬质合金等硬脆材料以及不锈钢等。

研磨加工是利用软质研磨盘和研磨液(油或水性物质与游离磨料的混合物)，通过研磨盘向游离磨料施加一定压力作用于工件表面，磨料在研磨盘与工件界面上产生滚动或滑动，从被加工工件表面去除一层极薄的材料，达到提高工件形状精度和表面精度的目的。

现有的研磨抛光装置主要由安装在连接电机的主轴上的研磨盘和用于安装工件的连接电机的旋转工作台构成。工作时，将工件安装在工作台上，研磨盘与工件之间保持一定的运动关系，研磨盘对游离磨料施加一定的压力实现对工件表面的研磨抛光加工。

现有的抛光装置主要有(1)由金属材料制成研磨盘基体，将游离磨料加入到研磨盘与工件之间的机械研磨抛光，例如铸铁研磨盘加研磨剂/研磨膏；(2)在研磨盘与工件之间使用抛光垫，抛光垫产生施加研抛压力和约束游离磨料的作用；(3)在机械研磨过程中增加化学/电化学作用的机械化学研磨抛光；(4)曲面的小尺寸工具扫描研磨抛光加工；(5)气囊均等研磨抛光加工，他们均属于游离磨料加工。

现有游离磨料研磨抛光装置存在的问题有：游离磨料微粒在研磨盘与工件之间的运动速度、轨迹、滞留时间等都无法有效控制，在研磨盘与工件界面之间的游离态磨料只有较大尺寸的磨粒产生加工作用，由于相对运动的作用相当部分较小尺寸的磨粒尚未与工件表面产生干涉作用即脱离研磨盘与工件界面，造成加工精度和效率低下。曲面的研磨抛光加工相对于平面研磨抛光加工更困难，因为既要保证曲面的形状精度又要达到超光滑表面。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有抛光装置存在的问题，提供一种磁流变效应曲面研磨抛光装置。

本实用新型提供的研磨抛光装置的技术方案是，工件安装在工作台5上，X向进给系统6、Y向进给系统7和Z向进给系统8分别和数控系统9连接，数控系统9连接电脑10，X向进给系统6、Y向进给系统7与工作台5连接，Z向进给系统8安装在机身台架11上，实现研磨工具与工件曲面之间的插补运动；Z向进给系统8下端安装研磨工具主轴电机12，上述研磨工具主轴电机12安装有曲面研磨工具1-1，由研磨抛光液喷嘴13加注研磨抛光液3到研磨工具与工件之间。

上述研磨抛光液是磁流变液与磨料混合液，上述研磨抛光液中的游离磨料微粒3-2被磁流变液中的铁磁性粒子3-1链包裹、约束在一起构成磁流变效应研磨刷4。

上述磁流变液可选用现有的商品化磁流变液，也可以选用其重量份数组成的如下磁流变液：硅油重量百分比50～60％，固体分散粒子重量百分比30～40％，油酸重量百分比2～3％，磨料重量百分比3～15％。

上述自制的磁流变液的固体分散粒子主要是铁磁性物质，有羰基铁粉、还原铁粉。

上述磁流变液中加入的游离磨料有碳化硅(SiC)、金刚石、立方氮化鹏(CBN)、三氧化二铝(Al₂O₃)、氮化硅(Si₃N₄)、氧化锆(ZrO₂)的其中一种或一种以上混合物，磨料微粒直径小于20微米，游离磨料与磁流变液的重量百分比小于15％。

上述研磨工具选用组合式磁性曲面研磨工具。

上述研磨工具另可选用分布式磁性曲面研磨工具。