[发明专利]一种可实现复杂面形加工的集群磁流变抛光装置及方法

说明书

本发明涉及超精密加工领域，一种可实现复杂面形加工的集群磁流变抛光装置，其中偏摆机构安装在第一竖直面移动机构的动力端，竖直面移动机构通过动力端驱动偏摆机构在竖直面内移动，第一转动电机安装在偏摆机构的动力端，第一转动电机可由偏摆机构带动在第二竖直面内形成偏摆动作，第一转动电机的动力端通过旋转轴连接抛光工件夹具头，该抛光工件夹具头用于夹持待抛光的工件，抛光工件夹具头可由第一转动电机驱动旋转，抛光盘的顶面为抛光面，抛光盘的顶面具有用于盛放磁流抛光液的容纳槽，抛光盘内置磁场发生装置。本抛光装置，在实现复杂面形加工的同时增加抛光过程抛光力。本发明还提出一种可实现复杂面形加工的集群磁流变抛光方法。

技术领域

本发明涉及超精密加工领域，一种可实现复杂面形加工的集群磁流变抛光装置及方法。

背景技术

随着信息电子化的社会发展，光学元件透镜、反射镜作为现代光学系统中光学器件的核心元件，对光学零件的表面形状精度、表面粗糙度以及亚表面损伤程度的要求越来越高，这对光学制造技术不断提出新的挑战。无论是那种元件要达到良好的光学性能，其表面精度就需要达到超光滑程度，面形精度相应也有较高的要求，即无损伤和缺陷。无论是光学平面元件还是半导体基片，均需要进行平坦化加工，其传统工艺主要是高效研磨、超精密抛光、化学机械抛光和磁流变抛光，因此，半导体材料的制造越来越依赖研磨抛光技术来满足其生产要求。

1948年，美国科学家Rabinow首次发现磁流变现象，开创了磁流变抛光技术先河。1974年，W.I.Kordonski和美国罗彻斯特大学Jacobs等人合作将电磁学、流体动力学、分析化学、加工工艺学等相结合而提出的一种新型的光学表面加工方法，具有抛光效果好、不产生次表面损伤、适合复杂表面加工等传统抛光所不具备的优点。磁流变抛光(Magnetorheological Finishing，MRF)，是利用磁流变液在磁场作用下产生的磁流变效应来约束和夹持磨料，使磨粒处于半固着状态进行光学表面抛光的一种加工工艺，已发展成为一种新型光学表面加工方法。其具有加工效果好、适用于复杂表面抛光、无次表面损伤产生等传统加工方法所不具备的优点，已被证明是一种有效的超光滑、低损伤的确定性新型光学表面加工技术。

一些技术仅适用于加工简单面型加工，相对较复杂的面型加工存在光整效果不佳，光整效果不明显。还有一些技术，由于静态磁场形成的磁流变效应抛光垫缺乏自我修整和磨料更新自锐的机制，难以保持加工后工件的性能稳定。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种可实现复杂面形加工的集群磁流变抛光装置，在实现复杂面形加工的同时增加抛光过程抛光力，改善传统磁流变抛光抛光效率低、稳定性差及难以实现超精密加工要求等问题。本发明还提出一种可实现复杂面形加工的集群磁流变抛光方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，一种可实现复杂面形加工的集群磁流变抛光装置，包括竖直面移动机构、偏摆机构、第一转动电机、旋转轴、抛光工件夹具头和抛光盘，其中偏摆机构安装在第一竖直面移动机构的动力端，竖直面移动机构通过动力端驱动偏摆机构在竖直面内移动，所述第一转动电机安装在偏摆机构的动力端，所述第一转动电机可由偏摆机构带动在第二竖直面内形成偏摆动作，所述第一竖直面和第二竖直面平行，所述第一转动电机的动力端通过旋转轴连接抛光工件夹具头，该抛光工件夹具头用于夹持待抛光的工件，所述抛光工件夹具头可由第一转动电机驱动旋转，所述抛光盘设置在抛光工件夹具头的下方，且抛光盘的顶面为抛光面，抛光盘的顶面具有用于盛放磁流抛光液的容纳槽，抛光盘内置磁场发生装置。