[实用新型]一种旋转磁流变抛光磨轮装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学零件表面超光滑加工技术领域，具体涉及一种旋转磁流变抛光磨轮装置。

背景技术

磁流变抛光技术是利用磁流变液在磁场中的流变性进行抛光，即在强磁场的作用下，梯度磁场中发生流变而形成的具有黏塑性的柔性磨轮，表现为类似固体的性质，去掉磁场时又恢复其流动特性的现象。该技术实现零件表面的抛光要求零件与磨轮之间有相对运动，在添加抛光液后会形成剪切力，达到去除目的，实现零件表面的高质量抛光。在磁流变抛光过程中，剪切力的大小决定抛光效率的快慢，而剪切力大小又与磁场强度，相对运动速度等多种因素决定。

在公开的磁流变抛光技术中，有各种形状的磁流变磨轮结构以及产生相对运动的方式，如：

中国专利ZL96198445.7公开的是美国罗切斯基大学发明的磁流变抛光方法，采用一个点接触式加工工具，加工过程中，加工工具保持固定不动，其通过带轮带动磁流变液进去抛光区域，工件旋转产生大剪切力形成抛光。中国专利ZL03153996.3还公开了一种电磁方式磁流变抛光头，磨头在加工过程中形成一个线状具有黏塑性的柔性磨轮，通过磨轮的旋转产生相对运动来实现工件的抛光。中国专利ZL200910052609.2公开了高效率可控多磨头磁流变抛光装置，采用单环或多环的圆周磁极结构，同时采用阵列排布以实现不同用途工件的加工。中国专利ZL200820228337.8公开了一种环带旋转式磁流变抛光头，该技术在采用环带磁极结构，在加工过程中通过环带磁极结构的旋转，进而达到工件表面抛光的目的。

上述磁流变抛光磨头装置都能够实现工件的表面抛光，具有一定的新颖性，但是在这些技术中忽略了一个关键问题，实现磁流变抛光的关键需要形成剪切力，剪切力越大，其抛光的效率越高，现有的技术依靠增大磁场强度和提高相对运动速度来实现，相对运动速度增加能让剪切力增加，但只有部分的剪切力起到抛光作用，由于这些技术采用的是连续磁极结构，在剪切力大于磁流变液与磨轮之间的摩擦力时，磁流变液会沿着磁场分布方向滑动，因此现有磁流变抛光过程中剪切力的大小实际是受到磁流变液和磁极之间的摩擦力的限制。而要增大剪切力，就必须增大摩擦力，常用的方法是增大磁场强度，即增加磁流变液和磁极之间的吸引力，一般摩擦力近似等于吸引力乘以摩擦系数，摩擦系数必须小于等于1，一般实际应用小于0.5，因此通过增大磁场强度的方法是很难增加有效的剪切力。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是在于提供一种提高有效剪切力，提高加工效率，实现大面积抛光的旋转磁流变抛光磨轮装置。

为实现上述目的，本实用新型可以通过以下技术方案予以实现：

一种旋转磁流变抛光磨轮装置，包括磨轮、磁芯、线圈、磁刷、驱动机构，所述磨轮包括至少一个磁极结构，每一所述磁极结构包括一圈内磁极、一圈外磁极、内磁极和外磁极之间设有分隔内磁极和外磁极的非导磁材料填充物，每一所述磁极结构的内磁极与外磁极的极性相反，所述磨轮固定在磁芯上，所述线圈绕设在磁芯上，所述磁刷给线圈供电，所述驱动机构驱动磨轮、磁芯和线圈旋转。所述内磁极沿周向分割成多个间隔设置的内磁极块，所述外磁极对应沿周向分割成多个间隔设置的外磁极块，所述内磁极块和外磁极块一一相对，从俯视方向看，相对的内磁极块和外磁极块之间最上端的距离最短，当磁极结构通电产生磁场时，磁流变液被磁化形成断续的宾汉体。

进一步的，所述多个内磁极块的底端连在一起，所述多个外磁极块的底端端连在一起，内磁极和外磁极各自为一个整体，便于磁极通电产生磁场。

进一步的，所述磨轮包含多个磁极结构，多个磁极结构由内至外依次设置，每个磁极结构的内磁极块和外磁极块的数量相同，相邻的两个磁极结构之间的磁极块位置相对应，相邻的两个磁极结构相对的磁极块连接在一起，相邻的两个磁极结构相连的磁极块极性相同。采用这种结构可以形成多个断续的宾汉体，适用于大口径平面光学零件的加工。

进一步的，所述驱动机构包括电机、轴承、皮带轮Ⅰ、皮带轮Ⅱ、皮带和机座，所述磁芯固定在轴承的内圈上，所述轴承的内圈与皮带轮Ⅰ固定连接，所述轴承的外圈和电机固定在机座上，所述电机的旋转轴上设有皮带轮Ⅱ，所述皮带轮Ⅰ和皮带轮Ⅱ通过皮带连接起来。

进一步的，所述内磁极和外磁极的磁极块顶端端面平齐，使所产生的宾汉体线条流畅。所述内磁极和外磁极的磁极块底端端面平齐，有利于磁极安装在磁芯上。

进一步的，所述磁芯为W形。

进一步的，所述磨轮包含三个磁极结构。