[发明专利]一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置及方法

说明书

一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置及方法，装置包括机架、X轴进给装置、Y轴进给装置、Z轴进给夹具台架、交变磁场抛光装置，X轴进给装置安装在机架平台上，Y轴进给装置横向设置在X轴进给装置上，交变磁场抛光装置安装在Y轴进给装置上，交变磁场抛光装置包括电机、铁芯、线圈、主轴、研磨液托盘、开槽磁极，主轴设置在铁芯的内部，线圈缠绕在铁芯外部，电机与主轴传动连接，开槽磁极安装在主轴的上端，研磨液托盘安装在开槽磁极的上端。本发明引入低频交变磁场(1Hz‑7Hz)，促使研磨工具在低频交变磁力作用下产生周期性的上下波动。促进磨料充分进入到被加工表面，阻止磁性粒子簇与工件接触后产生的变形，保证研磨工具的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种研磨抛光装置及方法，尤其涉及一种利用低频交变磁场纳米级超精密磁力研磨装置及方法。

背景技术

随着光学、电子、通讯、航空航天、生物工程等高新产业的快速发展，诸多复杂形状，难加工材料组成的元器件对超精密加工技术提出了更严格的要求。磁力研磨是一种先进的加工技术，它利用磁力线的透过作用，通过对磁力刷与工件间施加相对运动，从而实现材料去除，然而该技术很难实现工件表面的纳米级加工。其原因在于获得纳米级加工表面，通常使用数微米大小的磁性磨粒或超微米级的非磁性磨粒，然而，在加工过程中，磁性颗粒的凝聚，非磁性磨粒分布不均匀，磁力研磨刷与工件接触后的变形不仅阻碍了高质量表面的获得，也降低了加工效率，尤其是在加工沟槽和棱角时，磨料无法充分布满整个加工面，影响表面加工均匀性。而且磁力刷刷头部分磨料损耗严重，根部磨料无法被充分输送至磁力刷刷头，导致磨料利用率低。

发明内容

为解决上述问题本发明提供了一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置及方法，通过利用低频交变磁场下产生的变动磁力，促使磁簇在加工区域内产生分散、收缩式循环变动，该变动不仅促进磁性颗粒和磨料的分散，也解决了磁簇与工件接触后产生的变形问题，充分实现磨料的循环和更新，保证了研磨工具的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种利用低频交变磁场超精密磁力研磨装置，包括机架、X轴进给装置、Y轴进给装置、Z轴进给夹具台架、交变磁场抛光装置，所述X轴进给装置安装在机架平台上，Y轴进给装置横向设置在X轴进给装置上，交变磁场抛光装置安装在Y轴进给装置上，所述Z轴进给夹具台架包括纵向设置的导轨、在导柱上上下滑动的夹具滑台，所述夹具滑台置于交变磁场抛光装置的上方；所述交变磁场抛光装置包括电机、线圈筒、线圈、主轴、研磨液托盘、开槽磁极，所述主轴设置在线圈筒的内部，所述线圈缠绕在线圈筒外部，所述电机与主轴传动连接，所述开槽磁极内部有螺纹孔安装在主轴的上端，所述研磨液托盘安装在开槽磁极的上端。

所述X轴进给装置包括步进电机、直线滑轨、滑块、丝杠，所述步进电机驱动丝杠旋转，所述丝杠上螺接丝杠螺母，所述滑块在丝杠螺母的带动下在直线滑轨上滑动。

所述X轴进给装置包括步进电机、直线滑轨、滑块、丝杠，所述步进电机驱动丝杠旋转，所述丝杠上螺接丝杠螺母，所述滑块在丝杠螺母的带动下在直线滑轨上滑动。

一种采用磁力研磨装置进行超精密磁力研磨的方法，具体方法如下：

1)将由研磨液、磁性粒子及磨料颗粒构成的磁性磨粒浆装入研磨液托盘；

2)将工件固定在夹具滑台上，调整夹具滑台高度，使工件置于研磨液托盘上端；

3)向线圈通入低频交流电，低频交变磁场频率为1Hz-7Hz，磁性磨粒浆在研磨液托盘中形成周期性振动的磁性粒子簇，启动电机利用磁性粒子簇对工件进行研磨抛光；

4)当磁场力向上时，磁性粒子簇在磁场力的作用下呈收缩状，磁性粒子将磨料颗粒浮托于上方对工件进行研磨；当磁场力向下时，磁性粒子簇在磁场力的作用下呈发散状，磁性粒子与磨料颗粒重新混合；持续的上下波动提高磨料自搅拌效率，提高磨料颗粒的利用率并防止磁性粒子簇发生凝聚。