開放性磁場的磁流變拋光磨輪裝置的制作方法

本發明涉及光學零件表面超光滑加工技術領域，具體涉及一種具有開放性磁場的電磁方式拋光磨頭及裝置。

背景技術：

現代短波學、強光光學、電子學及薄膜科學的發展要求光學元件應具有高反射率、高面形精度、低粗糙度以及高強度，因此對光學表面的要求極為苛刻，如表面無晶格畸變缺陷，基本不存在殘余應力，極低的表面粗糙度、無外來雜質污染、高幾何精度、且襯底表面應具有準確的晶向等。特別是2.5D、3D、球面等不規則形狀光學零件需求量的巨增，對光學零件加工的質量和工藝提出了越來越苛刻的要求。

磁流變拋光技術是將電磁學和流體力學理論相結合并應用于光學加工的一種技術。磁流變加工技術是目前比較理想的高精度光學零件加工技術，其最大的優點是不存在工具磨損的問題，加工精度高；易實現計算機控制；其拋光工具利用磁流變體的特殊性，不會產生亞表面破壞，能從根本上解決以往拋光方法中存在的問題，滿足現代科學與技術的發展對光學零件的發展要求。

中國專利ZL.200820228337.8公開了一種環帶磁流變變拋光方法，電磁線圈供電后，內外磁極最小間隙的位置產生強度較大的梯度磁場，從而形成環帶狀的賓漢體，電機帶動內外磁極轉動，進而帶動環帶狀的賓漢體一起旋轉，同時工件在運動機構帶動進行擺動和自轉，使得工件與環狀賓漢體之間形成相對運動，產生剪切力實現磁流變拋光。

眾所周知，提高光學零件的拋光效率，磁流變拋光的主要手段包括：提高運動速度，增大磁場強度以及增加與工件接觸的賓漢體面積。上述磁流變磨頭裝置能夠實現工件表面拋光，具有一定的新穎性，但是該項技術存在一定的應用制約，

其一該技術在加工過程中需內外磁極環繞電磁線圈旋轉，因磁極與線圈之間具有間隙，將產生渦旋效應，致使磁場強度難以增加，從而很難擴大與工件接觸賓漢體的面積，即使能擴大到一定的范圍，其均勻性也會受到制約；

其二，該技術所采用的隨動旋轉組件只能通過軸承固定在旋轉軸的一端，如固定在旋轉軸的下端，會導致運動穩定性不好，如固定在旋轉軸的上端，會使磁極端面離線圈距離增加，從而導致磁場強度成指數倍下降；

其三，該技術在電磁線圈供電后，只在內外磁極最小間隙的位置才能產生強度較大的梯度磁場，從而形成環帶狀的賓漢體，這就限定其內外磁極(即N、S極)必須極盡可能的接近，形成閉合的磁場結構，否則就無法形成穩定的強磁場，實現拋光的目的。

鑒于上述原因，研發一種新的磁流變拋光磨輪及裝具以克服現有技術問題是必要的。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明專利的目的是提供一種采用開放性磁場的磁流變拋光磨輪裝置，可以克服現有技術電磁強度難以提升、加工效率低和設備結構復雜的問題。

為實現上述目的，本發明專利采用以下技術方案來實現：

開放性磁場的磁流變拋光磨輪裝置，包括主磁極和旋轉磁極，所述主磁極包括外壁、內壁、圓環狀底面，主磁極一體成型，外壁和內壁之間留有空隙，所述空隙內安裝有銅線圈，所述旋轉磁極嵌于內壁中，還設有添加磁流變液的工作槽嵌在旋轉磁極上端中，所述旋轉磁極上端設有使磁流變液形成賓漢體的磨輪，旋轉磁極下端連接皮帶輪安裝軸。

進一步地，所述銅線圈纏繞固定在主磁極內，銅線圈與主磁極間無間隙，主磁極是導磁材料。

進一步地，所述銅線圈的上端高于主磁極內壁的上端，所述銅線圈上端設有一線圈壓塊，所述線圈壓塊螺紋連接在主磁極上，線圈壓塊是不導磁材料。

進一步地，所述主磁極外側焊接一冷水箱，所述冷水箱設有下進水口和上出水口，冷水箱是不導磁材料。

進一步地，所述旋轉磁極呈“T”型，旋轉磁極的上端大于下端，所述旋轉磁極的上端架于主磁極內壁的上端上。

進一步地，所述旋轉磁極和所述磨輪連為一體，是軟磁材料，所述磨輪是環帶式斷續結構、長方體斷續結構、橢圓體斷續結構、不規則體斷續結構中的任一種。

進一步地，所述磨輪的外側插設且膠粘有一磨輪擋水圈。

進一步地，所述旋轉磁極與所述主磁極上端相接之間設有上軸承，所述旋轉磁極與所述主磁極下端相接之間設有下軸承。

進一步地，所述上軸承上方設有壓圈，所述壓圈螺紋連接在所述主磁極內壁上，以固定上軸承。

進一步地，所述下軸承下方設有軸承墊圈，所述軸承墊圈通過第一螺釘安裝在主磁極上。

本發明的優點在于：結構簡單，方便實用，銅線圈與主磁極之間無間隙，設置旋轉磁極在主磁極內側旋轉，可以避免渦旋效應，大大增加磁場強度，擴大磁流變拋光中與工件接觸賓漢體的面積，且每個賓漢體的磁場均勻性一致，大大提高了加工效率；其次，旋轉磁極、磨輪、磨輪擋水圈、皮帶輪安裝軸這些隧動組件安裝在皮帶輪安裝軸的上端，克服了運動不穩定的問題，本發明N，S極可以相距較遠的間隔，無需形成閉合的回路即可產生穩定的強磁場，實現拋光的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1.本發明整體安裝結構示意圖；

圖2.本發明磨輪裝置內部結構示意圖；

圖3.旋轉磁極結構示意圖；

圖4.磨輪環帶式斷續結構示意圖；

圖5.磨輪長方體斷續結構示意圖；

圖6.磨輪橢圓體斷續結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1-3所示，開放性磁場的磁流變拋光磨輪裝置，包括主磁極和旋轉磁極2，主磁極通過第三螺釘17安裝在機座15上，主磁極包括外壁11、內壁12、圓環狀底面13，主磁極一體成型，外壁11和內壁12之間留有空隙，空隙內安裝有銅線圈3，銅線圈3纏繞固定在主磁極內，銅線圈3與主磁極間無間隙，可以避免渦旋效應，大大增加磁場強度，擴大磁流變拋光中與工件接觸賓漢體的面積，且每個賓漢體的磁場均勻性一致，大大提高了加工效率，銅線圈3的上端高于主磁極內壁的上端，銅線圈3上端設有一線圈壓塊5，線圈壓塊5螺紋連接在主磁極上，用以固定銅線圈3。主磁極1外側焊接一冷水箱7，冷水箱7設有下進水口71和上出水口72，冷卻水從下進水口71進入，從上出水口72流出，使產生的大量熱能的銅線圈3得以快速冷卻。

旋轉磁極2嵌于內壁12中，還設有添加磁流變液的工作槽嵌在旋轉磁極上端中，旋轉磁極上端設有使磁流變液形成賓漢體的磨輪21，旋轉磁極2和所述磨輪21是一體，如圖4-6所示，磨輪21可以是環帶式斷續結構；長方體斷續結構、橢圓體斷續結構，甚至是不規則體斷續結構。所述磨輪21的外側插設且膠粘有一磨輪擋水圈6。

旋轉磁極2呈“T”型，旋轉磁極2的上端大于下端，所述旋轉磁極2的上端架于主磁極內壁12的上端上。旋轉磁極2下端通過第二螺釘18連接在皮帶輪安裝軸13上。旋轉磁極2在主磁極內側旋轉，同樣可以避免渦旋效應，大大增加磁場強度，擴大磁流變拋光中與工件接觸賓漢體的面積，且每個賓漢體的磁場均勻性一致，大大提高了加工效率。本發明N，S極可以相距較遠的間隔，無需形成閉合的回路即可產生穩定的強磁場，實現拋光的目的。

所述旋轉磁極2與所述主磁極上端相接之間設有上軸承8，所述旋轉磁極2與所述主磁極下端相接之間設有下軸承9。所述上軸承8上方設有壓圈4，所述壓圈4螺紋連接在所述主磁極內壁12上，以固定上軸承8。所述下軸承9下方設有軸承墊圈11，所述軸承墊圈11通過第一螺釘10安裝在主磁極上。

主磁極、旋轉磁極2、磨輪21、壓圈4為軟磁材料；所述線圈壓塊5、磨輪擋水圈6、機座15為不導磁材料。旋轉磁極2、磨輪21、磨輪擋水圈6、皮帶輪安裝軸22這些隧動組件安裝在皮帶輪安裝軸的上端，克服了運動不穩定的問題。

把電機安裝在機座15上，用聯軸器16將電機旋轉軸和皮帶輪安裝軸22連接，往工作槽內添加磁流變液，當電機通電，驅動皮帶輪安裝軸22和旋轉磁極2旋轉，給銅線圈3通電，旋轉磁極2的端面即磨輪21會使磁流變液形成斷續狀的賓漢體結構。當然，賓漢體結構可隨電機旋轉的速度、通電磁場強度等進行調節。另外，皮帶輪安裝軸22的旋轉方向是可變的。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。