一種可控振幅的小口徑非球面拋光裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)為一種可控振幅小口徑非球面拋光裝置，該裝置的組成包括拋光頭、磁致伸縮主體元件和底座；拋光頭通過軸與磁致伸縮元件的孔進行過盈配合，磁致伸縮元件通過四個磁致伸縮細(xì)棒構(gòu)成的十字凹槽與底座的十字凸臺進行過盈配合；所述的磁致伸縮主體元件的材質(zhì)為鎵磁致伸縮材料Fe83Ga17，其底部通過線切割開出十字凹槽，十字凹槽的四邊成為四根磁致伸縮細(xì)棒；頂部設(shè)置有開孔，直徑與拋光頭的軸匹配；每根磁致伸縮細(xì)棒上分別繞上線圈。本實用新型專利技術(shù)具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等優(yōu)點，可以在小零件上進行拋光作業(yè)，在加工不同材料和不同形狀的零件時，不需要更換拋光頭。（*該技術(shù)在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本技術(shù)為一種可控振幅小口徑非球面拋光裝置，該裝置的組成包括拋光頭、磁致伸縮主體元件和底座；拋光頭通過軸與磁致伸縮元件的孔進行過盈配合，磁致伸縮元件通過四個磁致伸縮細(xì)棒構(gòu)成的十字凹槽與底座的十字凸臺進行過盈配合；所述的磁致伸縮主體元件的材質(zhì)為鎵磁致伸縮材料Fe83Ga17，其底部通過線切割開出十字凹槽，十字凹槽的四邊成為四根磁致伸縮細(xì)棒；頂部設(shè)置有開孔，直徑與拋光頭的軸匹配；每根磁致伸縮細(xì)棒上分別繞上線圈。本技術(shù)具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等優(yōu)點，可以在小零件上進行拋光作業(yè)，在加工不同材料和不同形狀的零件時，不需要更換拋光頭。【專利說明】-種可控振幅的小口徑非球面拋光裝置
本技術(shù)涉及一種新型拋光裝置，特別涉及小口徑非球面的拋光裝置，核心部 分為一種由鐵鎵磁致伸縮材料制作的振動元件。該拋光裝置利用鐵鎵合金的磁致伸縮特 性，可在拋光裝置的振動端輸出振動，為小口徑非球面零件提供高效率和高質(zhì)量的拋光加 工。 技術(shù)背景 小口徑非球面零件是一種非常重要的產(chǎn)品構(gòu)件，例如在光學(xué)等系統(tǒng)中使用小口徑 非球面零件能夠改善成像質(zhì)量，提高儀器的光學(xué)性能，減少光學(xué)零件的數(shù)目，從而簡化儀器 結(jié)構(gòu)，減輕儀器重量和降低生產(chǎn)成本。隨著光電通訊、生物工程、航空航天產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展， 小口徑非球面零件的需求急劇增長。 小口徑非球面的表面質(zhì)量不僅要求達到納米級的表面粗糙度，而且要求有亞微米 級的形狀精度和極小的亞表面損傷。另外小口徑非球面的加工空間較小，加工工具很難對 其進行加工。目前，小口徑非球面加工采用單點金剛石的超精密車削和樹脂結(jié)合劑微粉砂 輪的超精密磨削加工方法。超精密的車削和磨削加工不可避免地會在零件表面形成加工紋 路和表面缺陷層，這些表面質(zhì)量缺陷會直接影響到零件的性能。為了進一步提高小口徑非 球面的加工精度，還需要在超精密車削、磨削加工后進行超精密拋光。 目前，針對非球面的超精密拋光可以分為接觸型拋光和非接觸型拋光，接觸型拋 光有：氣囊拋光，磁流變拋光，手工拋光等；非接觸型拋光方式有：射流拋光，離子束拋光， 化學(xué)拋光等。考慮到小口徑非球面加工空間狹小，以及成本、高精度的拋光要求，主要利用 氣囊拋光、手工拋光、射流拋光等。采用氣囊拋光方法，雖然可以獲得很高的加工精度，但不 同的加工型面需要不同的拋光頭，加工適應(yīng)性不強，且拋光頭需要不斷的修整來保持加工 精度，使加工效率和精度受到影響；手工拋光不需要自動化的拋光設(shè)備，加工成本較低，但 手工拋光存在加工效率低且加工精度不穩(wěn)定等問題；射流拋光依靠磨粒射流沖擊作用去除 材料，適用于小口徑深凹非球面的拋光，但拋光去除率較低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有拋光加工方法中存在的問題，考慮到小口徑非球面零件的加工特點， 結(jié)合磁致伸縮材料特性，設(shè)計了一種基于磁致伸縮材料的可控振幅的拋光裝置。該拋光 裝置主要由拋光頭、磁致伸縮元件、底座三部分構(gòu)成。其中，拋光頭采用高硬度的不銹鋼 (12Crl7Ni7)車削而成，并在圓形頭部加裝聚氨酯橡膠（IRHD90)套，提高打磨頭的耐磨程 度，并提高拋光精度。底座采用具有較高導(dǎo)磁能力的工業(yè)10號鋼。主體元件采用圓柱形鐵 鎵磁致伸縮材料（Fe 83Ga17)，通過線切割加工將圓柱形材料的一端切割出四根磁致伸縮細(xì) 棒，并在每根細(xì)棒上繞上線圈，通過改變線圈內(nèi)電流的大小，改變線圈內(nèi)的磁場強度，使四 根磁致伸縮細(xì)棒有不同程度的伸長，導(dǎo)致拋光頭三維運動。通過與底座配合，固定主體元件 的四根磁致伸縮棒。底座一方面和主體部分構(gòu)成磁路，提高線圈內(nèi)的磁場強度，另一方面提 供自由度約束，方便夾具固定。 本技術(shù)的技術(shù)方案為： -種可控振幅小口徑非球面拋光裝置，其組成包括拋光頭、磁致伸縮主體元件和 底座； 所述的拋光頭的材質(zhì)為不銹鋼，下部為軸，中部為圓柱體，上部為圓臺狀,頂部為 球面，上部和頂部一體套有相同形狀的的聚氨酯橡膠套； 所述的磁致伸縮主體元件的材質(zhì)為圓柱狀鐵鎵磁致伸縮材料Fe83Ga17，其底部通 過線切割開出十字凹槽，十字凹槽的四邊成為四根磁致伸縮細(xì)棒，四根磁致伸縮細(xì)棒均勻 對稱分布，長度和粗細(xì)相同；頂部設(shè)置有開孔，直徑與拋光頭的軸匹配；每根磁致伸縮細(xì)棒 上分別繞上線圈；十字凹槽的兩條凹槽的寬度相同； 所述的底座為圓柱形棒材，直徑同磁致伸縮主體元件；底座的頂部開有十字凸臺， 十字凸臺的每條凸臺的寬度同十字凹槽的凹槽寬度； 拋光頭通過軸與磁致伸縮元件的孔進行過盈配合，磁致伸縮元件通過四個磁致伸 縮細(xì)棒構(gòu)成的十字凹槽與底座的十字凸臺進行過盈配合。 所述的磁致伸縮主體元件為圓柱形棒材，直徑為l〇mm，長度為40mm ;十字凹槽的 凹槽寬度均為3. 6mm，深度為20mm ;磁致伸縮主體元件另一端孔的直徑為3mm，深度為8mm。 所述的底座采用工業(yè)10號鋼，長度為20mm，直徑為10mm的圓柱形棒材；十字凸臺 的凸臺寬度為3. 6mm，高度為5mm。 所述的拋光頭為不銹鋼圓柱形棒材，長度為40mm，直徑為6mm ;拋光頭的直徑為 3mm，長度為7. 5mm ;球形頭上球的半徑為1mm，圓臺的高度5. 41mm，下圓周直徑是6mm，上圓 周直徑是1. 44mm。 所述的磁致伸縮主體元件的四根磁致伸縮細(xì)棒上分別繞有的線圈的線徑為 0· 2mm，阻數(shù)為250阻。 所述的聚氨酯橡膠套的厚度為1?2mm。 本技術(shù)的有益效果為：本技術(shù)通過控制輸入的各路電流之間的相位差， 可以輸出多種拋光運動形式：線性、橢圓或圓；控制輸入電流的大小或頻率，可以輸出可控 的振動幅度。本技術(shù)同時注重磁路結(jié)構(gòu)，使磁致伸縮主體元件和底座構(gòu)成閉合的磁路， 減少了漏磁，提高了磁場的利用率，減少的所需線圈的體積。 本技術(shù)是一種接觸型拋光裝置，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等優(yōu)點，可 以在小零件上進行拋光作業(yè)（直徑10mm以下），在加工不同材料和不同形狀的零件時，不需 要更換拋光頭，只需要通過控制電流改變拋光運動形式，或者通過控制電流的大小和頻率 改變振動的振幅，來滿足不同的加工需求。在工作頻率在6-9kHz的范圍內(nèi)，振幅可調(diào)范圍 為0-30 μ m，最大材料去除率可以達到0. 5 μ m/min。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1為鐵鎵磁致伸縮材料的λ -H回線。 圖2為拋光裝置的整體裝配圖。 圖3為拋光裝置的磁致伸縮主體元件結(jié)構(gòu)圖。 圖4為拋光裝置的底座結(jié)構(gòu)圖。 圖5為拋光裝置的拋光頭結(jié)構(gòu)圖。 圖6為電流頻率為8000Hz的條件下拋光裝置輸出的徑向振幅波形。 其中，1-聚氨酯橡膠套；2-拋光頭；3-磁致伸縮主體元件；4-線圈；5-底座； 6-孔；7-十字凹槽；8-磁致伸縮細(xì)棒；9-十字凸臺；10-凹槽平面；11-球頭刀；12-軸。 【具體實施方式】 下面結(jié)合附圖和技術(shù)方案詳細(xì)說明本技術(shù)的具體實施，但它們不是對本實用 新型作任何限制。 本技術(shù)所述的一種可控振幅小口徑非球面拋光裝置如圖2所示，其組成包 括：拋光頭2、磁致伸縮主體元件3和底座5 ; 所述的拋光頭2的結(jié)構(gòu)如圖5，其材質(zhì)為不銹鋼，下部為軸12,中部為圓柱體，上部 為圓臺狀，頂部為球面，上本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種可控振幅小口徑非球面拋光裝置，其特征為該裝置的組成包括拋光頭、磁致伸縮主體元件和底座；所述的拋光頭的材質(zhì)為不銹鋼，下部為軸，中部為圓柱體，上部為圓臺狀，頂部為球面，上部和頂部一體套有相同形狀的的聚氨酯橡膠套；?所述的磁致伸縮主體元件的材質(zhì)為圓柱狀鐵鎵磁致伸縮材料Fe83Ga17，其底部通過線切割開出十字凹槽，十字凹槽的四邊成為四根磁致伸縮細(xì)棒，四根磁致伸縮細(xì)棒均勻?qū)ΨQ分布，長度和粗細(xì)相同；頂部設(shè)置有開孔，直徑與拋光頭的軸匹配；每根磁致伸縮細(xì)棒上分別繞上線圈；十字凹槽的兩條凹槽的寬度相同；所述的底座為圓柱形棒材，直徑同磁致伸縮主體元件；底座的頂部開有十字凸臺，十字凸臺的每條凸臺的寬度同十字凹槽的凹槽寬度；拋光頭通過軸與磁致伸縮元件的孔進行過盈配合，磁致伸縮元件通過四個磁致伸縮細(xì)棒構(gòu)成的十字凹槽與底座的十字凸臺進行過盈配合。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王博文，胡永志，趙智忠，李驥，富大偉，
申請(專利權(quán))人：河北工業(yè)大學(xué)，
類型：新型
國別省市：天津;12