磁流變拋光設備的磁場發生裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于磁流變拋光裝置，具體設及一種磁流變拋光設備的磁場發生裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著現代信息電子技術、光學技術的不斷進步，在IT、電子行業，超光滑元件應用 越來越多，如藍寶石襯底、單晶娃表面、手機后蓋等，運類元件的加工批量大，其表面要滿足 超光滑，光澤度高，色澤均勻，無劃傷等要求。目前，市場上的研磨拋光機都是采用平面互研 原理，工件卡在游屯、輪中，在上下拋光盤的研磨作用下實現拋光。運種拋光方式的局限性就 是只能加工平面，不能加工弧面等曲面。
[0003] 磁流變液是一種智能材料，是由高導磁率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導磁 性液體混合而成的懸浮體。它在常態下是液體，當加載磁場時，發生液一固相變，當去除磁 場時，又發生固一液相變。在一定磁場強度范圍內，磁流變液的表現粘度和磁場強度有關， 運種現象稱為磁流變效應。利用磁流變液的磁流變效應，可W將磨粒聚集于拋光區域形成 柔性磨頭，具有磨頭硬度可調，磨粒自銳，面型貼合好等優點，用于拋光加工性能優良。
[0004] 現有的磁流變拋光裝置拋光作業時可W通過改變磁場強度改變磨頭的硬度，由于 磁場發生裝置結構的局限性，磁場有效拋光區域較小，整個拋光區域的材料去除模型是固 定的，無法完成復雜曲面的拋光。
【發明內容】
陽〇化]本發明的目的是提供一種磁場分布均勻，磁場有效拋光區域較大，適合于多自由 度運動工件復雜曲面拋光的磁流變拋光設備的磁場發生裝置。
[0006] 本發明提供的磁流變拋光設備的磁場發生裝置，包括至少一個可產生梯度磁場的 由極性相反的兩個電磁極組成的電磁極組，構成所述電磁極組的電磁極采用至少兩個同屯、 圓設置且兩相鄰磁極的極性相反的環狀磁極。
[0007] 所述環狀磁極包括環狀磁忍、纏繞在環狀磁忍外表面上的磁忍線圈，環狀磁忍和 磁忍線圈固定在底板上。
[0008] 所述磁場發生裝置設在圓桶形的拋光液槽下面，在所述拋光液槽外周邊設有外線 圈，所述外線圈的下平面和所述環狀磁極的上平面齊平。 陽009] 本發明的有益效果：
[0010] 本發明結構簡單，通過改變電流大小可實現磁力線方向的調節。由于每個線圈中 的鐵忍是連續的，因此單個線圈通電后形成的環形磁極，其磁場在環向是連續的，磁流變液 會沿著環向均勻分布，而且工件旋轉方向與磁力線方向垂直，工件表面受到的剪切力比較 大。
[0011] 本發明用于磁流變液加工多自由度運動的工件，能夠在一次裝夾下，同時對一個 或多個工件的外表面進行拋光加工，其外表面可W是平面、弧面或復雜曲面。本發明通過試 用證明：可W很有效的解決復雜形面難W拋光的難題，可減少工件加工的工序，有效提高拋 光效率。
[0012] 下面結合附圖進一步說明本發明的技術方案。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明的結構示意圖。
[0014] 圖2是圖1的俯視圖。
[0015] 圖3是本發明的磁力線示意圖。
[0016] 圖4是本發明用于加工工件平面的示意圖。 陽017] 圖5是本發明用于加工工件曲面的示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 見圖1-圖3,本發明提供的磁場發生裝置6設在圓桶形的拋光液槽5下面，包括 兩個（或者多個）同屯、圓設置且兩相鄰磁極的極性相反的環狀磁極，每兩個極性相反的環 狀磁極組成一個電磁極組A，每個環狀磁極包括環狀磁忍602、纏繞在環狀磁忍602外表面 上的磁忍線圈603,環狀磁忍602和磁忍線圈603固定在底板604上，在最外環狀磁極的外 面設有保護環606,同時在拋光液槽5外周邊設有外線圈605,外線圈605的下平面和環狀 磁極的上平面齊平。
[0019] 磁忍線圈603和外線圈605的通電方向相反，通電后可形成兩個極性相反的磁極， 在兩線圈中形成梯度磁場。外線圈605通電后，磁忍線圈603的磁感應強度B會矢量疊加， 因此，改變外線圈605的電流可W調節磁極磁力線的方向（參見圖3)，可實現加工平面和加 工曲面時所需的不同磁場的要求。當然本發明也可不設外線圈605,同樣可W起到在磁流變 液中產生磁場的作用，只是效果不如設外線圈605的好。
[0020] 本發明的磁場發生裝置6可用于對多自由度運動的工件包括平面和曲面等多個 復雜表面進行拋光加工。應用本發明的拋光設備如圖4所示，包括設在機架上的磁流變液 箱5、設在磁流變液箱5上方的公轉大盤1、設在公轉大盤1上的工件運動架2和通過轉軸 3安裝在工件運動架2上的工件4,本發明磁場發生裝置6設置在磁流變液箱5的底部。
[0021] 通電后，磁場發生裝置6在磁流變液箱5內產生梯度磁場，磁流變液在梯度磁場 的作用下，會沿著磁力線方向形成磁鏈，相當于一個個小磁性磨頭。當工件驅動機構驅動工 件4在磁流變液中做多自由度運動時，工件4與磁流變液做相對運動，磁流變液會對工件表 面產生去除作用，從而實現拋光。
[0022] 由磁路定理，兩個極性相反的磁極會在間隙處漏磁，因此漏磁處會產生一個梯度 磁場。由于鐵磁材料的磁導率y很大，鐵忍有使磁感應通量集中到自己內部的作用。一個 沒有鐵忍的載流線圈產生的磁感應線是彌散在整個空間的；若把同樣的線圈繞在一個閉合 的鐵忍上時，則不僅磁通量的數值大大增加，而且磁感應線幾乎是沿著鐵忍的。由安培環路 定理，
，式中N和I。分別是線圈應數和通電電流，B1為磁 感應強度，li為磁路長度，y1為相對磁導率，y。為空氣磁導率。因此改變線圈的通電電流 和磁路長度可改變磁感應強度B的大小。 W23] 另外通電導線會在其內部和周圍產生磁場，依據畢奧-薩伐爾定律，
，磁感應強度B是各個電流元Idl產生的元磁感應強度
的矢量疊加。因此，磁流變拋光磁場的磁感應強度是每個極頭產生的磁感應強度矢量疊 加，巧
改變磁場電流的大小可改變磁感應強度g的方向，從而實現磁感應強度 i的方向可調節。
[0024] 按畢奧一薩法爾定律，磁感應強度是電流元和徑矢的叉乘，是軸矢量，改變徑矢的 可W改變磁感應強度的方向。在每個極頭倒角可W改變徑矢，從而可W改變磁感應強度的 方向。
[00巧]本實施例可通過控制不同的伺服電機，實現工件不同自由度的運動，公轉、自轉、 搖擺運動之間可W任意兩個聯動，也可W單獨運動，也可W=個運動同時聯動。如圖4所 示，當公轉大盤1公轉與工件運動架2驅動轉軸3自轉聯動時可加工工件4的平面；如圖5 所示，當公轉大盤1公轉與工件運動架2搖擺（或工件運動架2搖擺、轉軸3自轉）聯動時 可加工工件4的曲面。
[00%] 由此可見，工件與磁流變液發生相對運動時，工件的自轉運動可W實現平面的拋 光，工件的搖擺運動可W實現曲面或立面的拋光，工件軸的公轉運動可W實現拋光的均勻 性。
【主權項】
1. 一種磁流變拋光設備的磁場發生裝置，其特征是包括至少一個可產生梯度磁場的由 極性相反的兩個電磁極組成的電磁極組，構成所述電磁極組的電磁極采用至少兩個同心圓 設置且兩相鄰磁極的極性相反的環狀磁極。2. 根據權利要求1所述的磁流變拋光設備的磁場發生裝置，其特征是所述環狀磁極包 括環狀磁芯、纏繞在環狀磁芯外表面上的磁芯線圈，環狀磁芯和磁芯線圈固定在底板上。3. 根據權利要求1或2所述的磁流變拋光設備的磁場發生裝置，其特征是所述磁場發 生裝置設在圓桶形的拋光液槽下面，在所述拋光液槽外周邊設有外線圈，所述外線圈的下 平面和所述環狀磁極的上平面齊平。
【專利摘要】本發明公開了一種磁流變拋光設備的磁場發生裝置，包括至少一個可產生梯度磁場的由極性相反的兩個電磁極組成的電磁極組，構成所述電磁極組的電磁極采用至少兩個同心圓設置且兩相鄰磁極的極性相反的環狀磁極。本發明用于磁流變液加工多自由度運動的工件，能夠在一次裝夾下，同時對一個或多個工件的外表面進行拋光加工，其外表面可以是平面、弧面或復雜曲面。本發明通過試用證明：可以很有效的解決復雜形面難以拋光的難題，可減少工件加工的工序，有效提高拋光效率。
【IPC分類】B24B1/00, H01F7/00
【公開號】CN105014484
【申請號】CN201510502796
【發明人】許亮, 陳永福, 許君, 李智, 危峰
【申請人】宇環數控機床股份有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年8月17日