本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了復(fù)合運(yùn)動(dòng)姿態(tài)磁射流體噴射拋光裝置，屬于精密光學(xué)表面加工領(lǐng)域的一種拋光工具。包括支架、旋轉(zhuǎn)接頭、電機(jī)、皮帶輪、皮帶、空心軸滑環(huán)、軸、轉(zhuǎn)接板、連接槽、燕尾槽、噴嘴固定架、線(xiàn)圈、噴嘴、軟管和外殼；旋轉(zhuǎn)接頭和電機(jī)固定于支架；電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸；安裝有空心軸滑環(huán)的軸和旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸固定；用轉(zhuǎn)接板將連接槽和軸固定；噴嘴固定架通過(guò)燕尾槽與連接槽連接；線(xiàn)圈、噴嘴裝卡在噴嘴固定架中；軸上出口和噴嘴連通，空心軸滑環(huán)和線(xiàn)圈導(dǎo)通；外殼與支架固定。工作時(shí)，調(diào)整噴嘴姿態(tài)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)噴嘴繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，噴嘴噴出的磁流變拋光液受到通電線(xiàn)圈產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)的作用，實(shí)現(xiàn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)姿態(tài)下較遠(yuǎn)距離的精確加工。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)適用于加工高陡度面型工件。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種磁射流拋光工具頭，尤其涉及對(duì)光學(xué)元件復(fù)合運(yùn)動(dòng)姿態(tài)磁射流體噴射拋光的裝置，屬于超精密光學(xué)表面加工領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
隨著科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)光學(xué)零件的形狀和質(zhì)量的要求越來(lái)越苛刻，這也促進(jìn)了各種拋光技術(shù)的蓬勃發(fā)展。目前，先進(jìn)制造技術(shù)主要有小工具頭數(shù)控拋光技術(shù)、磁流變拋光技術(shù)、磨料水射流拋光技術(shù)等。小工具頭數(shù)控拋光技術(shù)在研磨拋光過(guò)程中由于磨盤(pán)的磨損和變形，很難保證磨盤(pán)穩(wěn)定的工作特性，從而降低了拋光誤差收斂效率，再者，由于磨盤(pán)的尺寸的限制，使得難以對(duì)曲率較大的面型進(jìn)行精確加工。磁流變拋光技術(shù)是一種柔性?huà)伖饧夹g(shù)，在拋光過(guò)程中拋光墊無(wú)磨損，因此能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的超光滑表面拋光，但是由于需要磁場(chǎng)發(fā)生裝置，所以難以實(shí)現(xiàn)拋光工具結(jié)構(gòu)的精小化，因而難以實(shí)現(xiàn)對(duì)大梯度凹面的拋光。磨料水射流拋光技術(shù)是通過(guò)將帶有磨料的液體噴射到工件表面，對(duì)表面產(chǎn)生切削作用，實(shí)現(xiàn)拋光的一項(xiàng)柔性?huà)伖饧夹g(shù)，拋光中，拋光頭無(wú)磨損，且拋光斑面積較小，因此可以實(shí)現(xiàn)精確的超光滑表面加工，但是由于液柱在經(jīng)過(guò)很短的距離后就發(fā)生紊亂，從而難以實(shí)現(xiàn)對(duì)較遠(yuǎn)距離的精確拋光，即難以實(shí)現(xiàn)對(duì)高陡度凹面面型的精確拋光。磁射流技術(shù)是由磨料水射流及磁流變技術(shù)發(fā)展而來(lái)，主要使混合磨料的低粘度磁流變液的射流束通過(guò)局部軸向磁場(chǎng)后，發(fā)生磁流變效應(yīng)來(lái)增加射流束表面的穩(wěn)定性，形成集束性、保形性及準(zhǔn)直性?xún)?yōu)良的硬化射流束噴射到工件表面實(shí)現(xiàn)殘余誤差的修正。因此不但可以實(shí)現(xiàn)超光滑面型的加工，而且在加工過(guò)程中對(duì)于噴嘴無(wú)損耗，最重要的是其能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離精確加工，對(duì)加工高梯度凹面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。目前有兩種磁射流噴頭較為通用一種磁射流噴頭的結(jié)構(gòu)是將噴嘴和線(xiàn)圈固定在底座，使得從噴頭噴出的豎直方向的液體通過(guò)線(xiàn)圈產(chǎn)生豎直向磁場(chǎng)，直接沖擊工件，對(duì)工件產(chǎn)生去除，再通過(guò)旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)工件來(lái)迎合噴射的液柱；另一種與第一種類(lèi)似，但在噴射的時(shí)候使噴頭相對(duì)于噴射中心有一定的偏心量，再通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)噴頭繞旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。這兩種拋光方法可以實(shí)現(xiàn)三種噴射形式第一種形式是垂直入射噴射，即噴射液柱的柱軸心和所加工點(diǎn)處工件面法線(xiàn)重合，其去除函數(shù)呈倒“W”形狀；第二種形式是簡(jiǎn)單的斜入射噴射，即噴射液柱與加工點(diǎn)處工件面法線(xiàn)成一定角度，但是液柱不能繞此處工件面法線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，因此其去除函數(shù)呈現(xiàn)出中間去除大邊緣去除小不規(guī)則的分布；第三種形式是有偏心量的旋轉(zhuǎn)噴射，其去除函數(shù)為簡(jiǎn)單的回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)類(lèi)高斯形狀。對(duì)于第一種形狀的噴頭，它能夠?qū)崿F(xiàn)前兩種噴射方式，但難以實(shí)現(xiàn)呈回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的類(lèi)高斯形狀分布的去除函數(shù)的拋光，使得拋光的效率和精度降低；對(duì)于第二種形狀的噴頭，它可以獲得第一種形式噴頭所能得到去的除函數(shù)，而且可以獲得回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的類(lèi)高斯去除函數(shù)，但是為獲得回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的去除函數(shù)，要求其噴射方式為垂直入射噴射，并且由于其控制偏心量不能大于噴射液柱的半徑，從而約束了所能獲得的類(lèi)高斯?fàn)钊コ瘮?shù)樣式。本專(zhuān)利技術(shù)使得磁射流噴射拋光方式多樣化，能夠?qū)崿F(xiàn)多種類(lèi)型去除函數(shù)的拋光，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效精密拋光。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)擴(kuò)展了現(xiàn)有磁射流裝置所能實(shí)現(xiàn)的拋光函數(shù)樣式，使得拋光工件的面型質(zhì)量和拋光效率得到提高。本專(zhuān)利技術(shù)提供一種復(fù)合運(yùn)動(dòng)姿態(tài)磁射流體噴射拋光裝置，該噴頭不僅能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有的磁射流噴射方式，而且可以實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)有磁射流噴射方式更加多樣和實(shí)用的噴射加工方式，使得對(duì)各種面型的拋光質(zhì)量和拋光誤差收斂效率得到提高。本專(zhuān)利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本專(zhuān)利技術(shù)是一種復(fù)合運(yùn)動(dòng)姿態(tài)磁射流體噴射拋光裝置，包括外殼、支架、旋轉(zhuǎn)接頭、 電機(jī)、皮帶輪、皮帶、軸、空心軸滑環(huán)、空心軸滑環(huán)固定板、密封/固定圈、轉(zhuǎn)接板、連接槽、燕尾槽、噴嘴、噴嘴卡盤(pán)、線(xiàn)圈、噴嘴固定架、軟管、導(dǎo)線(xiàn)和螺栓。所述支架固定在精密機(jī)床上；旋轉(zhuǎn)接頭和電機(jī)分別與支架固定，電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；空心軸滑環(huán)內(nèi)孔、旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸與軸固定；密封/固定圈套在軸上， 位于空心軸滑環(huán)和軸上出口之間；用轉(zhuǎn)接板將連接槽和軸固定；利用燕尾槽將噴嘴固定架和連接槽連接；線(xiàn)圈、噴嘴卡盤(pán)和噴嘴卡入噴嘴固定架中；用軟管將軸出口與噴嘴導(dǎo)通，用導(dǎo)線(xiàn)將空心軸滑環(huán)和線(xiàn)圈導(dǎo)通；外殼分別與空心軸滑環(huán)外殼、密封/固定圈外沿和支架固定。所述旋轉(zhuǎn)接頭有一定的轉(zhuǎn)速，所述旋轉(zhuǎn)接頭在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中最大需要有IMPa的抗壓性能。所述密封/固定圈采用耐磨材料。所述支架、軸、燕尾槽采用耐磨和高強(qiáng)度的材料，所述噴嘴固定架、噴嘴和噴嘴卡盤(pán)采用高磁導(dǎo)率和高強(qiáng)度的耐磨材料制成。所述液體導(dǎo)入管與旋轉(zhuǎn)接頭連接處、旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸和軸連接處、軸上出口和軟管連接處、軟管和和噴嘴連接處應(yīng)密封。所述噴頭部分通過(guò)支架固定在精密機(jī)床上，作多自由度的精密運(yùn)動(dòng)。本專(zhuān)利技術(shù)所述復(fù)合運(yùn)動(dòng)姿態(tài)磁射流體噴射拋光裝置的拋光過(guò)程如下根據(jù)需要選擇適合的噴射形式后，利用機(jī)床控制噴頭以需要的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)到選定的位置；通電電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)噴嘴繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)；液體流經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭、軸、軟管，最后從噴嘴噴出，通過(guò)通電線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)區(qū)域，沖擊在所要加工的工件表面，實(shí)現(xiàn)多種形式的磁射流拋光。本專(zhuān)利技術(shù)所述的噴射形式是噴嘴到軸中心的距離可以通過(guò)調(diào)節(jié)燕尾槽實(shí)現(xiàn)，噴嘴的噴射方向與燕尾槽平面的夾角可以通過(guò)噴嘴固定架的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)，從而可以控制噴射出的液體以不同的入射角和不同的噴射距離沖擊所要加工工件的表面。實(shí)現(xiàn)多種噴射形式有(1)在電機(jī)轉(zhuǎn)速為0的情況下，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)偏心的垂直入射和簡(jiǎn)單的斜入射噴射磁射流方式；( 在電機(jī)工作時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)有偏心的旋轉(zhuǎn)入射磁射流拋光方式和固定斜入射角以 360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)噴射磁射流拋光方式。有益效果本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了拋光函數(shù)的多樣性，使得拋光工件的面型質(zhì)量和拋光誤差收斂效率得到提高。該拋光裝置可以通過(guò)調(diào)整噴嘴不同的噴射姿態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)多種類(lèi)型的拋光，實(shí)現(xiàn)多樣化的去除方式及去除函數(shù)，從而提高拋光的效率和精度。本專(zhuān)利技術(shù)按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡和不同噴射方式，結(jié)合多自由度的數(shù)控機(jī)床，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜光學(xué)表面材料的去除。 附圖說(shuō)明圖1為本專(zhuān)利技術(shù)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)姿態(tài)磁射流體噴射拋光裝置的中心剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本專(zhuān)利技術(shù)的裝置的支架的三維圖示。圖3為本專(zhuān)利技術(shù)的裝置的連接槽的三維圖示。圖4為本專(zhuān)利技術(shù)的裝置的燕尾槽的三維圖示。圖5為本專(zhuān)利技術(shù)的裝置的噴嘴固定架的中心剖面圖和俯視圖。圖6為本專(zhuān)利技術(shù)用于光學(xué)元件拋光垂直無(wú)偏心入射和簡(jiǎn)單斜噴射磁射流拋光方法示意圖。圖7為本專(zhuān)利技術(shù)用于光學(xué)元件采用帶偏心旋轉(zhuǎn)噴射的磁射流拋光方法示意圖。圖8為本專(zhuān)利技術(shù)用于光學(xué)元件采用固定斜入射角以360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)噴射磁射流拋光方法示意圖。圖9為用本專(zhuān)利技術(shù)拋光裝置采用垂直無(wú)偏入射拋光時(shí)可實(shí)現(xiàn)的理論材料去除率模型剖面圖。圖10為用本實(shí)驗(yàn)裝置采用帶偏心旋轉(zhuǎn)噴射拋光和固定斜入射角以360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)噴射拋光可實(shí)現(xiàn)的理論材料去除模型剖面圖。圖中1.外殼，2.支架，3.旋轉(zhuǎn)接頭，4.電機(jī)，5.電機(jī)軸皮帶輪，6.軸上皮帶輪， 7.皮帶，8.軸，9.空心軸滑環(huán)，10.空心軸滑環(huán)固定板，11.密封/固定圈，12.轉(zhuǎn)接板，13.連接槽，14.燕尾槽扣件，15.燕尾槽滑件，16.第一螺栓，17.第二螺栓，18.第三螺栓，19.噴嘴固定架，20.線(xiàn)圈，21.噴嘴卡盤(pán)，22.噴嘴，23.導(dǎo)通軟管，24.線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)，25.外接軟管， 26.電機(jī)導(dǎo)線(xiàn)，27.滑環(huán)導(dǎo)線(xiàn)，28.凸臺(tái)，29.第一通孔，30.第二通孔，31.第三通孔，32.槽， 33.連接通本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．復(fù)合運(yùn)動(dòng)姿態(tài)磁射流體噴射拋光裝置，包括外殼、支架、旋轉(zhuǎn)接頭、電機(jī)、皮帶輪、皮帶、軸、空心軸滑環(huán)、空心軸滑環(huán)固定板、密封／固定圈、轉(zhuǎn)接板、連接槽、燕尾槽、噴嘴、噴嘴卡盤(pán)、線(xiàn)圈、噴嘴固定架、軟管、導(dǎo)線(xiàn)和螺栓。上述組成部分的連接關(guān)系為：旋轉(zhuǎn)接頭外軸殼和電機(jī)通過(guò)螺釘固定在支架上；電機(jī)軸端安裝有皮帶輪，旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸相應(yīng)位置安裝有皮帶輪，電機(jī)通過(guò)皮帶方式傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)；安裝有空心軸滑環(huán)的軸端口和旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸出口處固定；利用轉(zhuǎn)接板將連接槽的臺(tái)基面和軸的底部間接固定；燕尾槽裝卡在連接槽底部；噴嘴固定架與燕尾槽通過(guò)螺栓連接；將線(xiàn)圈放入噴嘴固定架內(nèi)，利用噴嘴卡盤(pán)對(duì)噴嘴固定架封蓋并壓緊其內(nèi)部線(xiàn)圈，線(xiàn)圈通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)和空心軸滑環(huán)導(dǎo)通；將噴嘴裝卡在噴嘴卡盤(pán)上，并通過(guò)軟管將噴嘴與軸上的出口導(dǎo)通；外殼固定于支架上，并利用空心軸滑環(huán)固定板將空心軸滑環(huán)和外殼固定；密封／固定圈內(nèi)孔套在軸上且位于空心軸滑環(huán)和軸上出口之間，外沿與外殼接觸。裝置整體通過(guò)支架固定在精密機(jī)床上，以實(shí)現(xiàn)噴頭整體的精密運(yùn)動(dòng)。本專(zhuān)利技術(shù)所述復(fù)合運(yùn)動(dòng)姿態(tài)磁射流體噴射拋光裝置工作過(guò)程如下：加工時(shí)，通過(guò)數(shù)控機(jī)床控制噴頭整體以一定的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)到指定的位置；電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)軸、轉(zhuǎn)接板、連接槽、燕尾槽、噴嘴固定架、線(xiàn)圈、噴嘴卡盤(pán)和噴嘴繞軸中心線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；液體順序流經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭、軸、軟管、噴嘴，最后通過(guò)由通電電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生的沿噴射方向的局部磁場(chǎng)區(qū)域，沖擊在所要加工的工件表面，實(shí)現(xiàn)材料去除。...
【技術(shù)特征摘要】
1.復(fù)合運(yùn)動(dòng)姿態(tài)磁射流體噴射拋光裝置，包括外殼、支架、旋轉(zhuǎn)接頭、電機(jī)、皮帶輪、皮帶、軸、空心軸滑環(huán)、空心軸滑環(huán)固定板、密封/固定圈、轉(zhuǎn)接板、連接槽、燕尾槽、噴嘴、噴嘴卡盤(pán)、線(xiàn)圈、噴嘴固定架、軟管、導(dǎo)線(xiàn)和螺栓。上述組成部分的連接關(guān)系為旋轉(zhuǎn)接頭外軸殼和電機(jī)通過(guò)螺釘固定在支架上；電機(jī)軸端安裝有皮帶輪，旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸相應(yīng)位置安裝有皮帶輪，電機(jī)通過(guò)皮帶方式傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)；安裝有空心軸滑環(huán)的軸端口和旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)軸出口處固定；利用轉(zhuǎn)接板將連接槽的臺(tái)基面和軸的底部間接固定；燕尾槽裝卡在連接槽底部；噴嘴固定架與燕尾槽通過(guò)螺栓連接；將線(xiàn)圈放入噴嘴固定架內(nèi)，利用噴嘴卡盤(pán)對(duì)噴嘴固定架封蓋并壓緊其內(nèi)部線(xiàn)圈，線(xiàn)圈通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)和空心軸滑環(huán)導(dǎo)通；將噴嘴裝卡在噴嘴卡盤(pán)上，并通過(guò)軟管將噴嘴與軸上的出口導(dǎo)通；外殼固定于支架上， 并利用空心軸滑環(huán)固定板將空心軸滑環(huán)和外殼固定；密封/固定圈內(nèi)孔套在軸上且位于空心軸滑環(huán)和軸上出口之間，外沿與外殼接觸。裝置整體通過(guò)支架固定在精密機(jī)床上，以實(shí)現(xiàn)噴頭整體的精密運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明所述復(fù)合運(yùn)動(dòng)姿態(tài)磁射流體噴射拋光裝置工作過(guò)程如下加工時(shí)，通過(guò)數(shù)控機(jī)床控制噴頭整體以一定的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)到指定的位置；...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：程灝波，王譚，馮云鵬，董志超，張麗雯，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：11
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。