[發明專利]一種探針狀電流變拋光工具

無效

• 申請號: 200810057055.0
• 申請日: 2008-01-29
• 公開（公告）號: CN101497177A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 程顥波;任力強;馮云鵬;王涌天
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B24B31/112
• 分類號: B24B31/112
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

技術領域

本發明涉及一種基于電流變效應的探針式拋光工具。屬于光學表面加工工具領域。

背景技術

現代光學系統中采用非球面等光學曲面元件進行像差校正、像質改善，可以大大簡化光學系統及結構的設計方案。相對于應用在大型空間遙感或地面觀測儀器中的大口徑甚至超大口徑非球面元件(口徑達到800毫米以上)而言，滿足光數字通訊設備、現代照明和成像系統等小型化、高集成度技術進展需求的小口徑至微小口徑光學曲面元件(口徑僅為10毫米～0.8毫米)的高質量快速光學加工是與我們的日常生活聯系更為緊密的一類先進光學制造技術。

進入二十一世紀，以計算機控制光學表面成形(Computer?ControlledOptical?Surfacing，CCOS)、單點金剛石車削(Single?Point?Diamond?Turning，SPDT)、金剛石砂輪磨削(Diamond?Wheel?Grinding)、熱復制(Hot?Replication)和模壓成形技術為代表的先進制造技術的蓬勃發展態勢愈演愈烈。這一發展態勢使光學元件的設計與制造有了更大的自由度和靈活性——光學系統向著光軸折疊、折反射組合、非對稱、微小化、多元化元件系統一體化(System?inElements)方向發展，其中的小口徑至微小口徑關鍵光學元件的高質量制造與大口徑光學元件有很大的不同，由于待加工的區域小，要求工具與工件間點對點的對應關系更加確定，其技術進步的目標是實現光學元件表面殘余誤差的確定性(Deterministic)去除。

電流體拋光技術是一項革命性的技術，它使得高質量光學非球面元件的確定性拋光加工成為可能。電流體是一種液固兩相懸浮體混合物，選擇無機非金屬粒子、有機半導體材料粒子或復合材料粒子作為分散相固體粒子，利用分散介質在零電場作用下良好的流動性構成固體粒子的載體。由于電流體具有極化性能，通過控制外電場可以控制電流體的粘度和局部的形狀，并根據拋光的需要在電流體中混合拋光磨料實現拋光。借助于電場施加方式的靈活性，設計結構精巧的電流體拋光工具，通過外電場對電流體的硬度和形狀實時控制，創造一個更小接觸區域的壓力斑點，也就是一個能夠與被加工光學表面相吻合的“柔性拋光斑”。電流體拋光不再需要特殊復雜結構的瀝青拋光模，并且由于拋光斑點尺寸更小，從而提供了一種可以準確控制去除量的確定性拋光策略方法的可能性，同時保證低粗糙度的加工表面質量。技術實現關鍵之一是：適于拋光加工的化學、物理性能穩定的電流體拋光液的配制；關鍵之二是工具裝置的精巧設計，充分考慮外電場施加方式、電場強度矢量等參數的優化匹配。

發明內容

本發明的目的是為了設計一種點接觸式、集成陰陽電極于一體的確定性拋光工具，解決電流變拋光技術中存在的工具設計難度大、安全性低、難于實現可控的電流變效應的問題，提供一種結構精巧、集成度高、工作區域小型化、實現確定性拋光的專用工具。

本發明的目的是由下述技術方案實現的：

本發明的一種探針狀電流變拋光工具是由整體支架、支撐桿、中心軸、接線柱、錐套、絕緣套和絕緣帽組成。電機通過定位槽及螺母安裝于整體支架上；中心軸與電機通過聯軸器聯接，中心軸接地連接作為陰極；三根支撐桿按照空間正三角均勻分布并通過螺紋與整體支架固定；三個接線柱按照平面正三角均勻分布，分別與三根支撐桿的下端通孔位置對應并穿過通孔與錐套聯接；錐套中心開設通孔并通過接線柱與電源陽極連接；中心軸通過錐套中心通孔并垂直向下形成探針狀凸出端；絕緣套開設通孔，安裝于中心軸與錐套中心通孔之間形成的陰陽極間；絕緣帽過盈安裝于三個接線柱的外側裸露部分。

所述中心軸和錐套由奧氏體不銹鋼制成，中心軸作為陰極、錐套作為陽極使用。

為保證工具整體的絕緣性，所述支撐桿和絕緣套由可加工陶瓷制成，所述絕緣帽由聚四氟乙烯制成。

所述中心軸一端為圓柱體狀，另一端為探針狀圓錐體。

所述錐套開設中心通孔，與中心軸形成松散配合。

所述中心軸穿過錐套中心通孔，接線柱通過支撐桿定位并調節錐套與中心軸間同軸度一致。

加工中，電機驅動中心軸自轉運動，借助于陰陽極之間形成的高壓電場，促使電流變液體發生流變效應并攜帶附著于其中的散粒拋光磨料作用于被加工工件表面，實現工件表面材料的微量去除。