[发明专利]一种自修整磁流变柔性抛光砂轮及其磨抛方法

权利要求书

1.一种自修整磁流变柔性抛光砂轮，其特征在于包括有固定环（1）、内齿轮（3）、砂轮环（8）、齿轮轴（11）、同步旋转齿轮（17）、行星齿轮（18）、旋转轴（25）和圆柱体永磁铁（26），其中旋转轴（25）装设在砂轮环（8）内，圆柱体永磁铁（26）装设在旋转轴（25）下端所设的通孔内，内齿轮（3）装设在砂轮环（8）的上部，固定环（1）装设在内齿轮（3）的顶部，且固定环（1）固定在机床上，砂轮接口（13）装设在砂轮环（8）及固定环（1）的顶部，砂轮接口（13）与砂轮环（8）连接，砂轮接口（13）上设有外齿轮，齿轮轴（11）装设在固定环（1）上，行星齿轮（18）装设在齿轮轴（11）上，同步旋转齿轮（17）装设在旋转轴（25）的上端，行星齿轮（18）与砂轮接口（13）所设的外齿轮啮合，同步旋转齿轮（17）及行星齿轮（18）与内齿轮（3）啮合。

2.根据权利要求1所述的自修整磁流变柔性抛光砂轮，其特征在于上述砂轮接口（13）与砂轮环（8）通过紧固螺钉（16）连接。

3.根据权利要求1所述的自修整磁流变柔性抛光砂轮，其特征在于上述旋转轴（25）通过两对圆锥滚子轴承（7）支承在砂轮环（8）；上述旋转轴（25）在两对圆锥滚子轴承（7）之间套装有轴承隔套（6），上述旋转轴（25）在圆锥滚子轴承（7）的端部装设有外螺母（4）及内螺母（5）。

4.根据权利要求1所述的自修整磁流变柔性抛光砂轮，其特征在于上述旋转轴（25）的上端通过平键（22）安装同步旋转齿轮（17）；上述行星齿轮（18）通过深沟球轴承（20）支承在齿轮轴（11）上。

5.根据权利要求1所述的自修整磁流变柔性抛光砂轮，其特征在于上述砂轮接口（13）上端具有安装止口（14），配合止口（15）设置在砂轮接口（13）下端，砂轮环（8）上端与砂轮接口（13）下端贴合并通过配合止口（15）实现定位；上述内齿轮（3）与砂轮环（8）通过内齿轮（3）下端面的梯形滑动面（23）配合安装，固定环（1）与内齿轮（3）通过内齿轮（3）上端面的梯形止口（2）配合安装，固定环（1）内上侧的凸环嵌套在砂轮接口（13）上，齿轮轴（11）上端通过螺纹连接固定于固定环（1）上，行星齿轮（18）的端部通过孔用弹性挡圈（19）和轴用弹性挡圈（21）固定于齿轮轴（11）上。

6.根据权利要求1至5任一项所述的自修整磁流变柔性抛光砂轮，其特征在于上述固定环（1）上端具有多个定位圆柱（9），固定环（1）能相对砂轮接口（13）发生转动，固定环（1）与砂轮接口（13）之间存在防水结构迷宫止口（10），内齿轮（3）能相对固定环（1）和砂轮环（8）发生转动，内齿轮（3）上端面的梯形止口（2）和内齿轮（3）下端面的梯形滑动面（23）具有耐磨擦材料涂层，实现自修整磁流变柔性抛光砂轮的机械密封与滑动摩擦。

7.根据权利要求6所述的自修整磁流变柔性抛光砂轮，其特征在于圆柱体永磁铁（26）的端面磁场强度大于1000Gs，相邻同磁极或者相邻反磁极的圆柱体永磁铁（26）安装于砂轮环（8）的垂直阵列孔内，圆柱体永磁铁（26）下端面与砂轮环（8）的垂直阵列孔存在着间隙且间隙相等，砂轮环（8）的垂直阵列孔与旋转轴（25）间隙配合，圆柱体永磁铁（26）均匀圆周分布。

8.根据权利要求6所述的自修整磁流变柔性抛光砂轮，其特征在于上述砂轮环（8）下端具有凸台（24），凸台表面为平面或者十字槽面，凸台表面距离圆柱体永磁铁（26）下端面的距离为0.5mm～5mm。

9.根据权利要求6所述的自修整磁流变柔性抛光砂轮，其特征在于上述砂轮环（8）和旋转轴（25）采用不锈钢、或硬铝合金、或铜合金、或陶瓷制作。

10.一种根据权利要求1所述的自修整磁流变柔性抛光砂轮的磨抛方法，其特征在于包括如下步骤：

1）根据机床的结构，设计适配的自修整磁流变柔性抛光砂轮结构；

2）根据加工对象的特点，选择相邻同磁极或者相邻反磁极的端面磁场强度大于1000Gs的圆柱体永磁铁（26）安装于砂轮环（8）内，调整旋转轴（25）使圆柱体永磁铁（26）下端面到砂轮端面（27）的距离一致，并完成自修整磁流变柔性抛光砂轮的整体安装；

3）将自修整磁流变柔性抛光砂轮通过砂轮接口（13）和连接螺钉（30）安装于端面磨床主轴（28）上，将固定环（1）通过固定环（1）上的定位圆柱（9）和固定连接环（31）固定于端面磨床床身（29）上；

4）将工件（36）通过真空吸装夹于工件主轴（35）上，使工件圆心在圆柱体永磁铁（26）圆心形成的轨迹圆附近，调整端面磨床主轴（28）使砂轮端面（27）到工件上表面的加工间隙（37）为0.5～5mm；

5）通过在去离子水中加入如下三种磨料中的至少一种磨料，三种磨料分别是浓度为2%～15%的微米级磨料、浓度为2%～15%的亚微米级磨料、浓度为2%～15%的纳米级磨料，及去离子水中加入浓度为2%～20%的亚微级羰基铁粉及浓度为3%～15%的微米级羰基铁粉，及加入浓度为3%～15%的分散剂、浓度为1%～6%的防锈剂和浓度为2%～10%的稳定剂，充分搅拌后通过超声波震动5～30分钟，形成磁流变液（34）；

5）将磁流变液（34）倒入环形槽（33）内，磁流变液在圆柱体永磁铁（26）的磁流变效应下形成无修整磁流变砂轮块（38）；

6）启动端面磨床主轴（28）和工件主轴（35），端面磨床主轴（28）带动自修整磁流变柔性抛光砂轮以50rpm～5000rpm速度旋转，在行星齿轮（18）与砂轮接口（13）的外齿轮的作用下驱动内齿轮（3）转动，内齿轮（3）通过同步旋转齿轮（17）带动旋转轴（25）和圆柱体永磁铁（26）转动，同步转动的圆柱体永磁铁（26）使端面磁场实时变化，使无修整磁流变砂轮块（38）形成自修整流变柔性抛光砂轮块（32），工件主轴（35）带动工件（36）以0rpm～500rpm速度转动；

7）工件（36）表面材料在自修整流变柔性抛光砂轮块（32）的恒压剪切作用和工件（36）自身的转动下实现磨抛去除，获得超光滑无亚表面损伤表面。