[发明专利]一种双棒结构的磁致伸缩抛光装置

说明书

技术领域

本发明设计了一种基于磁致伸缩材料可控输出方向的双棒型磁致伸缩抛光装置，该装置在轴向和径向都能产生较大的输出位移，与四棒型磁致伸缩抛光装置相比，在保证输出特性的情况下简化了结构，丰富了该抛光装置的应用场合。核心部分为一种由铁镓磁致伸缩材料制作的双棒振动元件，通过改变通入缠绕在磁致伸缩棒上两线圈中的电流方向控制抛光装置的输出位移方向。

技术背景

目前非球面加工采用单点金刚石的超精密车削和树脂结合剂微粉砂轮的超精密磨削加工方法。超精密的车削和磨削加工不可避免地会在零件表面形成加工纹路和表面缺陷层，这些表面质量缺陷会直接影响到零件的性能。为了进一步提高小口径非球面的加工精度，还需要在超精密车削、磨削加工后进行超精密抛光。

目前报道的四棒型磁致伸缩抛光装置，由四个磁致伸缩棒对称分布产生伸缩变化来推动抛光头运动，通过改变通入线圈中的电流相位可以使抛光头产生线性和椭圆等形式的运动；该抛光装置的核心部件磁致伸缩棒的直径小，横截面积小于7mm²，产生的输出力较小，容易断裂，并且结构复杂，限制了抛光装置的应用。

发明内容

针对现有抛光加工方法中存在的问题，设计了一种基于磁致伸缩材料的可控输出方向的双棒型磁致伸缩抛光装置。该抛光装置采用双棒代替四棒作为核心部件；采用导磁能力较强的硅钢片作为轭铁，改善磁路磁场的分布；为增大抛光头的横截面积并减小装置的尺寸，硅钢片磁轭采用八面体形状；磁致伸缩棒的直径为10mm，为防止高频涡流损耗带来的发热影响，磁致伸缩棒进行切片处理。本发明装置中八面体磁轭的设计既保证了抛光头横截面积不至于太小，又使磁轭的体积减小；质量也随之减小，使磁致伸缩棒产生的输出力可以推动抛光头使之产生运动。两棒之间的导磁磁轭保证了两磁致伸缩棒的磁路相互独立，不会相互干扰，影响装置功能的实现。

本发明的技术方案为：

一种双棒结构的磁致伸缩抛光装置，该装置的组成包括：抛光头、八面体磁轭、磁致伸缩棒、棒状磁轭、线圈和底座；

所述的抛光头的材质为不锈钢，下部为轴，中部为圆柱体，上部为圆台状；其中，抛光头长度范围为35-37mm，下部轴的长为抛光头总长的三分之二；圆柱体的高度为剩余部分的三分之二；圆台高为剩余部分的三分之一，圆台上表面圆的直径为下表面圆直径的五分之三；所述的轴的直径范围为9.5-10.5mm，圆柱体直径比轴的直径大1.8-2.2mm；

所述的八面体磁轭是由多层硅钢片粘结的长方体、经过切割加工成的一个整体，其上表面为正方形，下表面为长方形，两侧各为一个斜面，前部上下两个梯形斜面的交汇处形成一条棱线，前部与后部形状大小完全对称相同，前后两条棱线形成的水平中间截面也为长方形；中间截面将八面体分为上下两部分，两部分高度之比为1:1；其中，上表面、中间截面、下表面长方形长度比为14:25:36；宽度比为7:9:5；上表面正方形边长为14mm；整个八面体磁轭的高度范围为38-42mm；上表面中间有开孔，直径与抛光头的下部轴相匹配；其底端开有三处凹槽，两边为圆形、中间为长方形；

所述棒状磁轭为多层硅钢片材料粘合成的长方体，长方体的长与磁致伸缩棒的直径相同，上下两端切割有长方形凸台；

所述的圆柱体磁致伸缩棒为两个，每个圆柱体磁致伸缩棒上下两端各自切割有圆形凸台，下端面凸台用于与底座配合；上端面凸台用于与八面体磁轭的下端面的圆形凹槽进行配合；磁致伸缩棒上缠绕线圈，两根圆柱体磁致伸缩棒上所缠绕的线圈的匝数相同；磁致伸缩棒的长度范围为52-54mm；

所述的底座为矩形钢材，宽度与磁致伸缩棒的直径相同，长度与八面体磁轭的底端下表面长方形的长度大小相同；底座的上表面均匀间隔开有三个凹槽，两边为圆形、中间为长方形，磁致伸缩棒、棒状磁轭安装在对应的凹槽内；

两根磁致伸缩棒通过下部的凸台分别固定在底座两边的凹槽内，棒状磁轭通过下部的凸台固定在底座中间的凹槽内；两根磁致伸缩棒通过上部的凸台分别固定在八面体磁轭底端两边的凹槽内，棒状磁轭通过上部的凸台固定在八面体磁轭底端中间的凹槽内；抛光头底部的轴通过螺纹连接固定在八面体磁轭端部的孔内。

所述的组成八面体磁轭或棒状磁轭的硅钢片的单层厚度为0.5-1mm。

所述的磁致伸缩棒采用铁镓磁致伸缩材料。

本发明的实质性特点为：