本发明涉及磁流变抛光,特别是涉及一种多面型磁流变抛光设备和方法。
背景技术:
1、磁流变抛光是用于对光学元器件进行高精度柔性表面抛光的一种技术,其精度可达纳米级别,这项技术广泛应用于航天、军工、芯片制造等重点领域。
2、目前,同一型号磁流变抛光设备只能对单一面型的光学元件进行抛光,难以适用多种面型光学元件,抛光机通用性较低、抛光成本较高、抛光精度较低。因此,亟需设计一种能够适用于多种面型的光学元件抛光的设备。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种多面型磁流变抛光设备和方法,以解决上述现有技术存在的问题,通过运动机构,能够使得待抛光件自转的同时,能够沿x向平动、沿y向平动和/或绕z向轴摆动,从而适用于多种面型的光学元件的抛光。
2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
3、本发明提供一种多面型磁流变抛光设备,包括:
4、抛光模块,所述抛光模块包括运动机构,所述运动机构连接抛光辅助机构,所述抛光辅助机构底部用于连接待抛光件,所述抛光辅助机构能够驱动待抛光件绕y向轴转动,所述运动机构能够驱动所述抛光辅助机构沿x向平动、沿y向平动和/或绕z向轴摆动;
5、载液轮模块,其具有能够转动的载液轮,用于抛光所述待抛光件;
6、磁流变液循环模块,其包括分别布置于载液轮两侧的喷嘴和回收装置,喷嘴和回收装置分别位于载液轮的一个径向切面上,能够向所述载液轮喷射磁流变液,并回收载液轮上的磁流变液。
7、可选的,所述抛光模块还包括机架,所述机架上设有所述运动机构,所述运动机构包括y向运动机构、x向运动机构和绕z向轴摆动机构,所述y向运动机构包括两个竖直对称布置的竖直丝杠,两个竖直丝杠之间通过闭合的传动带连接,其中一个所述竖直丝杠传动连接有竖直丝杠驱动电机,所述竖直丝杠上设有竖直移动螺母,两个所述竖直移动螺母之间通过x向安装件连接有x向运动机构,所述x向运动机构包括水平丝杠,所述水平丝杠一端传动连接有水平丝杠驱动电机,所述水平丝杠的水平移动螺母通过摆动机构连接架安装有绕z向轴摆动机构。
8、可选的,所述绕z向轴摆动机构包括设置于所述摆动机构连接架上的摆动驱动电机,所述摆动驱动电机的电机轴连接有偏角转动架,所述偏角转动架铰接有母线杆,所述母线杆末端铰接有转动杆,所述转动杆连接有摇摆盘,所述摇摆盘活动设置于所述摆动机构连接架底部,所述摇摆盘底部连接有所述抛光辅助机构;所述摆动驱动电机驱动偏角转动架转动,所述偏角转动架带动母线杆以母线杆与转动杆的相交点为圆心旋转,转动杆受母线杆驱动并带动摇摆盘和抛光辅助机构摆动。
9、可选的,所述抛光辅助机构包括与所述摇摆盘底部连接的辅助连接架,所述辅助连接架上设有辅助驱动电机,所述辅助驱动电机的电机轴连接有莫氏锥套,所述莫氏锥套底部连接有六角形莫氏锥度圆形工件夹具,所述六角形莫氏锥度圆形工件夹具用于夹持待抛光件。
10、可选的,还包括运动自锁机构,所述运动自锁机构包括安装于所述机架上的l支撑架,所述l支撑架位于靠近所述竖直丝杠驱动电机位置处,所述l支撑架上设有定位支撑盘架,所述定位支撑盘架内固定安装有固定施加摩擦件,所述竖直丝杠驱动电机的电机轴传动连接有主动推扭盘,所述主动推扭盘底部传动连接有受顶中间件,所述受顶中间件底部能够与所述竖直丝杠顶部传动连接,且连接位置处设有支撑弹簧;所述竖直丝杠电机能够驱动所述主动推扭盘与所述受顶中间件相对转动设定角度,并驱动所述受顶中间件下行与所述竖直丝杠传动连接;所述竖直丝杠驱动电机停止时,所述支撑弹簧能够驱动所述受顶中间件上行至所述受顶中间件的外侧壁与所述固定施加摩擦件的内侧壁固定抵接。
11、可选的,所述载液轮模块包括移动式底座,所述移动式底座上设有载液轮轴系,所述载液轮轴系的轮轴上套设有所述载液轮,所述载液轮轴系的轮轴一端传动连接有轮轴驱动电机。
12、可选的,所述移动式底座上设有磁场发生器,两个所述磁场发生器螺纹连接于微调螺杆上,所述微调螺杆一端通过卡具活动设置于所述移动式底座上;两个所述磁场发生器位于所述载液轮的轴向两端,且所述微调螺杆转动时,能够驱动两个所述磁场发生器靠近所述载液轮或远离所述载液轮移动。
13、可选的,所述磁流变液循环模块包括缸体,所述缸体内用于盛放磁流变液,且所述缸体内设有搅拌装置;所述缸体通过管路连接有所述喷嘴,所述管路上设有离心泵和喷嘴阀门,且所述喷嘴出口处安装有喷嘴磁套;所述回收装置包括三孔漏斗,所述三孔漏斗一端安装有接触胶头,所述接触胶头与所述载液轮远离喷嘴的一侧抵接;所述三孔漏斗另一端设有回收依次安装有收集嘴、转接口、漏斗阀门,所述漏斗阀门连接有回收管道,所述回收管道与所述缸体内连通,所述三孔漏斗处设有漏斗挡板。
14、可选的,所述磁流变液循环模块还包括散热系统,所述散热系统包括设置于所述缸体一侧的多个散热片,所述散热片的槽内镶嵌有散热单管,所述散热单管一端与所述回收管道连通,另一端与所述缸体内连通,所述散热单管处设有多个散热扇;所述回收管道处设有温度检测模块,用于检测磁流变液的温度。
15、本发明还提供一种多面型磁流变抛光方法,包括如下步骤:
16、待抛光件的待加工面为平面时,通过y向运动机构驱动待抛光件至加工位置,随后通过x向运动机构带动待抛光件往复移动,以及抛光辅助机构带动待抛光件自转来实现平面磨抛;
17、待抛光件的待加工面为球面时,通过抛光辅助机构带动待抛光件自转,以及绕z向轴摆动机构驱动待抛光件绕z轴摆动进行抛光;
18、待抛光件的待加工面为非球曲面时,通过抛光辅助机构带动待抛光件自转;同时通过x向运动机构和y向运动机构使待抛光件沿x向、y向移动,并通过绕z向轴摆动机构驱动待抛光件绕z轴摆动进行抛光。
19、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
20、本发明通过运动机构,能够使得待抛光件自转的同时,能够沿x向平动、沿y向平动和/或绕z向轴摆动,待抛光件的待加工面为平面时,待抛光件自转的同时,沿x向往复移动,配合载液轮实现平面磨抛;待抛光件的待加工面为球面时,待抛光件自转的同时绕z轴摆动进行抛光;待抛光件的待加工面为非球曲面时,待抛光件自转同时沿x向、y向移动,并绕z轴摆动进行抛光;从而适用于多种面型的光学元件的抛光。
1.一种多面型磁流变抛光设备,其特征在于:包括:
2.根据权利要求1所述的多面型磁流变抛光设备,其特征在于:所述抛光模块还包括机架,所述机架上设有所述运动机构,所述运动机构包括y向运动机构、x向运动机构和绕z向轴摆动机构,所述y向运动机构包括两个竖直对称布置的竖直丝杠,两个竖直丝杠之间通过闭合的传动带连接,其中一个所述竖直丝杠传动连接有竖直丝杠驱动电机,所述竖直丝杠上设有竖直移动螺母,两个所述竖直移动螺母之间通过x向安装件连接有x向运动机构,所述x向运动机构包括水平丝杠,所述水平丝杠一端传动连接有水平丝杠驱动电机,所述水平丝杠的水平移动螺母通过摆动机构连接架安装有绕z向轴摆动机构。
3.根据权利要求2所述的多面型磁流变抛光设备,其特征在于:所述绕z向轴摆动机构包括设置于所述摆动机构连接架上的摆动驱动电机,所述摆动驱动电机的电机轴连接有偏角转动架,所述偏角转动架铰接有母线杆,所述母线杆末端铰接有转动杆,所述转动杆连接有摇摆盘,所述摇摆盘活动设置于所述摆动机构连接架底部,所述摇摆盘底部连接有所述抛光辅助机构;所述摆动驱动电机驱动偏角转动架转动,所述偏角转动架带动母线杆以母线杆与转动杆的相交点为圆心旋转,转动杆受母线杆驱动并带动摇摆盘和抛光辅助机构摆动。
4.根据权利要求3所述的多面型磁流变抛光设备,其特征在于:所述抛光辅助机构包括与所述摇摆盘底部连接的辅助连接架,所述辅助连接架上设有辅助驱动电机,所述辅助驱动电机的电机轴连接有莫氏锥套,所述莫氏锥套底部连接有六角形莫氏锥度圆形工件夹具,所述六角形莫氏锥度圆形工件夹具用于夹持待抛光件。
5.根据权利要求2所述的多面型磁流变抛光设备,其特征在于:还包括运动自锁机构,所述运动自锁机构包括安装于所述机架上的l支撑架,所述l支撑架位于靠近所述竖直丝杠驱动电机位置处,所述l支撑架上设有定位支撑盘架,所述定位支撑盘架内固定安装有固定施加摩擦件,所述竖直丝杠驱动电机的电机轴传动连接有主动推扭盘,所述主动推扭盘底部传动连接有受顶中间件,所述受顶中间件底部能够与所述竖直丝杠顶部传动连接,且连接位置处设有支撑弹簧;所述竖直丝杠电机能够驱动所述主动推扭盘与所述受顶中间件相对转动设定角度,并驱动所述受顶中间件下行与所述竖直丝杠传动连接;所述竖直丝杠驱动电机停止时,所述支撑弹簧能够驱动所述受顶中间件上行至所述受顶中间件的外侧壁与所述固定施加摩擦件的内侧壁固定抵接。
6.根据权利要求1所述的多面型磁流变抛光设备,其特征在于:所述载液轮模块包括移动式底座,所述移动式底座上设有载液轮轴系,所述载液轮轴系的轮轴上套设有所述载液轮,所述载液轮轴系的轮轴一端传动连接有轮轴驱动电机。
7.根据权利要求6所述的多面型磁流变抛光设备,其特征在于:所述移动式底座上设有磁场发生器,两个所述磁场发生器螺纹连接于微调螺杆上,所述微调螺杆一端通过卡具活动设置于所述移动式底座上;两个所述磁场发生器位于所述载液轮的轴向两端,且所述微调螺杆转动时,能够驱动两个所述磁场发生器靠近所述载液轮或远离所述载液轮移动。
8.根据权利要求1所述的多面型磁流变抛光设备,其特征在于:所述磁流变液循环模块包括缸体,所述缸体内用于盛放磁流变液,且所述缸体内设有搅拌装置;所述缸体通过管路连接有所述喷嘴,所述管路上设有离心泵和喷嘴阀门,且所述喷嘴出口处安装有喷嘴磁套;所述回收装置包括三孔漏斗,所述三孔漏斗一端安装有接触胶头,所述接触胶头与所述载液轮远离喷嘴的一侧抵接;所述三孔漏斗另一端设有回收依次安装有收集嘴、转接口、漏斗阀门,所述漏斗阀门连接有回收管道,所述回收管道与所述缸体内连通,所述三孔漏斗处设有漏斗挡板。
9.根据权利要求8所述的多面型磁流变抛光设备,其特征在于:所述磁流变液循环模块还包括散热系统,所述散热系统包括设置于所述缸体一侧的多个散热片,所述散热片的槽内镶嵌有散热单管,所述散热单管一端与所述回收管道连通,另一端与所述缸体内连通,所述散热单管处设有多个散热扇;所述回收管道处设有温度检测模块,用于检测磁流变液的温度。
10.一种多面型磁流变抛光方法,其特征在于:包括如下步骤:
