[发明专利]异形喷头旋转式磁射流抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁射流抛光工具头，尤其是涉及对光学元件加工的异形喷头旋转式磁射流抛光装置，属于超精密光学表面加工领域。

背景技术

随着对光学零件的形状和质量要求的提高，传统的研磨抛光在实际应用中受到了很大的限制，从而驱使各种新型抛光技术蓬勃发展。20世纪80年代，计算机控制光学表面成型技术(computer control optical surfacing)的出现有效的提高了光学表面修整的效率，但是由于磨头的磨损变形、容易产生高频误差和机械干涉等原因，限制了其对光学零件加工的范畴。20世纪90年代后期磁流变抛光技术(magnetorheological finishing)被应用到光学加工中，实现了工具头无磨损抛光和柔性超光滑加工，但是由于磁场发生装置体积的影响使得抛光工具头整体体积受到了限制，进而限制了其在大梯度光学凹面加工中的应用，例如对共形元件的抛光。随着磁射流抛光技术(magnetorheological jet polishing)的提出，这一技术难题得到了有效的解决。

磁射流技术是一项由磨料水射流和磁流变技术发展而来的综合性抛光技术。主要是混合有磨料的磁流变液射流束在轴向磁场的作用下磁化，从而增加射流束表面的稳定性，形成集束性、保形性及准直性优良的半硬化射流束，实现较远距离精确的柔性抛光。因此其在光学加工领域占有重要的地位。

目前已有的磁射流抛光装置有单束静喷射方式的磁射流设备和圆柱状单束旋转喷射方式的磁射流设备。对于单束静喷射抛光方式，虽然结构简单，但是其去除函数呈倒‘W’状、面积较小，而且类型单一，因此限制了抛光加工的效率；对于圆柱状单束旋转抛光方式，虽然通过调节偏心距有效地解决了去除函数类型单一的问题，但是对增加去除函数面积的效果并不明显。本发明采用异形喷头旋转喷射方式的磁射流抛光装置，能够实现利用较小喷孔面积获得较大抛光斑面积和多样性的去除函数分布。

发明内容

本发明针对传统磁射流抛光装置的抛光斑面积小和去除函数单一导致抛光效率低的问题，提供一种异形喷头旋转式磁射流抛光装置。该装置能够在不增加系统压力的情况下利用较小的喷射面实现较大的抛光斑面积，而且可以通过选择不同形式的异形喷嘴获得不同的去除函数分布，从而实现多样性的加工。

本发明解决的技术问题所采用的技术方案是：

本发明是一种异形喷头旋转式磁射流抛光装置，包括支架、套筒、上下密封组件、上下轴承组件、转轴、转接件、电机架、电机、上外壳、密封圈、喷头、喷头螺母、线圈架、垫圈、腔盖、线圈、隔磁腔和下外壳。

所述的套筒固定在支架内；转轴通过上下轴承组件转动安装在套筒内；上下密封组件固定在套筒内，并分布于转轴侧面开口处的上下两侧；转轴上端通过转接件与电机转子固定，电机通过电机架固定安装在套筒上表面；喷头安装在转轴的下端，用喷头螺母固定，并在喷头和转轴底部之间放置密封圈；线圈架通过螺钉固定在套筒的下表面；在腔盖上表面和线圈架下表面之间垫入垫圈，并间接将腔盖固定在线圈架上；线圈装入隔磁腔内并通过隔磁腔和腔盖卡紧，整体和腔盖固定；上、下外壳分别安装在套筒的上方和下方。

所述喷头为高磁导率耐磨材料，其出口处喷孔具有多种形式，例如特定分布的多孔形式和条形孔形式等，特别的对于定分布的多孔形式的喷头，分布在不同同心圆上的喷孔数量和大小根据实际需要可不同。

所述旋转轴下端出口和喷头实现间隙配合，特别是紧密配合状态。

所述垫圈为低磁导率材料，腔盖和隔磁腔为高磁导率材料。

所述密封组件和密封圈采用特殊耐磨抗压材料制成，能够实现对一定转速和压力系统的密封。

所述喷头的旋转速度可由电机驱动控制，旋转最大线速度要远远小于喷射速度，电机转子、转轴和喷头能够同轴无偏摆旋转，喷头和线圈同轴，液体通路实现无阻碍密封。

本发明所述异形喷头旋转式磁射流抛光装置的抛光过程如下：根据具体要求，安装相应的喷头，通过数控机床控制装置运动到指定的位置；电机通过转轴驱动喷头旋转；电磁线圈通电后产生局部轴向磁场；具有一定压力的抛光液，经过由支架和套筒的侧面通孔、套筒和转轴之间的腔、转轴上通道和喷头组成的内部通路后喷出，再通过由线圈产生的轴向磁场磁化后形成稳定且准直的射流束，最终喷射到工件表面，对工件表面产生去除。

有益效果: