[實(shí)用新型]一種可組態(tài)重構(gòu)的磁流變拋光裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520104676.5
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN204565795U
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳華;黃文;吉方;何建國;羅清;唐小會;陳東生;張連新;鄭永成;張?jiān)骑w;魏齊龍;魚勝利;劉坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B51/00
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光學(xué)元件加工領(lǐng)域，具體涉及一種可對磁流變拋光系統(tǒng)各功能單元進(jìn)行組態(tài)重構(gòu)的拋光裝置，在一臺磁流變拋光機(jī)床上實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格柔性磨頭與傳輸不同類型拋光液介質(zhì)快速組合可形成四種不同加工能力的拋光工具軸，適于加工多尺寸規(guī)格、多種材質(zhì)光學(xué)元件的高精度磁流變拋光。

背景技術(shù)

磁流變拋光技術(shù)被譽(yù)為光學(xué)制造界的革命性技術(shù)，它利用磁流變拋光液的可控流變性實(shí)現(xiàn)對工件材料的精確微量去除，能高效率獲得數(shù)十納米以下高精度型面、納米級表面質(zhì)量且近無亞表面缺陷，很好地滿足航天、航空和國防等領(lǐng)域的加工要求，有著廣闊的應(yīng)用前景。

目前的磁流變拋光裝置，磁流變拋光液經(jīng)由循環(huán)系統(tǒng)及管路、拋光輪帶入拋光區(qū)域，在區(qū)域梯度磁場作用下，成為具有粘塑性的Bingham介質(zhì)，形成具有一定形狀的柔性凸起拋光緞帶，該緞帶流經(jīng)工件在工件表面產(chǎn)生的剪切力，實(shí)現(xiàn)對工件表面材料的去除。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和專利可知，目前國內(nèi)開發(fā)的磁流變拋光裝置，主要配置單柔性磨頭。發(fā)明名稱為“用于大口徑非球面光學(xué)零件的磁流變拋光裝置”的中國專利（公布號CN101318294A）文獻(xiàn)，公開了配置一個(gè)較大規(guī)格柔性磨頭的磁流變拋光裝置，生成的去除函數(shù)形態(tài)較大，無法滿足CPP的加工要求；發(fā)明名稱為“用于高陡度光學(xué)零件的磁流變拋光裝置”的中國專利（公布號：CN101323098A）文獻(xiàn)和發(fā)明名稱為“一種小口徑非球面永磁式磁流變拋光機(jī)床”的中國專利（公布號：CN103072047A）文獻(xiàn)，分別公開了僅配置一個(gè)小規(guī)格柔性磨頭的磁流變拋光裝置，但不具備大口徑光學(xué)元件的加工能力。發(fā)明名稱為“雙柔性磨頭磁流變拋光裝置”的中國專利（公布號：CN102632435A）文獻(xiàn)，公開了一種配置大小柔性磨頭、可傳輸不同類型磁流變拋光液介質(zhì)的大小流量循環(huán)系統(tǒng)的磁流變拋光裝置，同時(shí)滿足大口徑平面類和位相類元件的加工，但該裝置的磨頭系統(tǒng)與循環(huán)系統(tǒng)是一一對應(yīng)、固定組合，無法實(shí)現(xiàn)大小柔性磨頭與傳輸不同類型磁流變拋光介質(zhì)的循環(huán)系統(tǒng)之間的靈活組合使用，限制了該磁流變拋光裝置的加工能力和加工效率。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種大小柔性磨頭和傳輸不同類型磁流變拋光液介質(zhì)的循環(huán)單元間進(jìn)行組態(tài)重構(gòu)的磁流變拋光裝置，通過大小柔性磨頭分別與循環(huán)單元Ⅰ、循環(huán)單元Ⅱ間的不同組態(tài)和系統(tǒng)重構(gòu)，可形成“大柔性磨頭+循環(huán)單元Ⅰ”、“大柔性磨頭+循環(huán)單元Ⅱ”、“小柔性磨頭+循環(huán)單元Ⅰ”、“小柔性磨頭+循環(huán)單元Ⅱ”四種具有不同加工能力的工具軸，并且這四種工具軸在同一磁流變拋光裝置中可快速組合和切換，從而實(shí)現(xiàn)磁流變拋光裝置對被加工零件材質(zhì)、加工尺度、加工精度和加工效率的廣泛適應(yīng)性。

本實(shí)用新型的目的，通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

本實(shí)用新型所述的一種可組態(tài)重構(gòu)的磁流變拋光裝置，包括磁流變液循環(huán)管路、大小兩套柔性磨頭單元(大柔性磨頭單元和小柔性磨頭單元)、傳輸不同拋光液介質(zhì)的兩套循環(huán)單元（循環(huán)單元Ⅰ和循環(huán)單元Ⅱ）和PLC控制單元，磁流變液循環(huán)管路連接循環(huán)單元Ⅰ、循環(huán)單元Ⅱ、大柔性磨頭單元、小柔性磨頭單元，形成磁流變液循環(huán)控制閉合回路。

柔性磨頭單元包括拋光輪、磁場、噴嘴、傳感檢測器件及流體傳輸管路等，柔性磨頭單元將經(jīng)由循環(huán)單元的磁流變拋光液由拋光輪帶入拋光區(qū)域，形成具有拋光能力的柔性凸起拋光緞帶，實(shí)現(xiàn)對工件表面材料的去除，并將拋光區(qū)域的拋光緞帶由拋光輪帶回回收器。

循環(huán)單元包括離心泵、攪拌器、磁流閥、流量計(jì)、管路流體狀態(tài)在線檢測裝置、回收器、回收泵、載液罐、微量泵、拋光液儲存罐及流體傳輸管路和回收管路等。拋光液在拋光液儲存罐中經(jīng)攪拌器勻化，并通過離心泵泵入傳輸管路、并通過離心泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)快速調(diào)節(jié)管路流量；然后拋光液通過磁流閥調(diào)控其流量、流量計(jì)將管路實(shí)際流量值反饋回PLC控制器，通過閉環(huán)回路實(shí)現(xiàn)對流量的精確調(diào)控；然后通過噴嘴傳輸至柔性磨頭單元；管路流體狀態(tài)在線檢測裝置對管路流體成分的檢測值反饋回PLC控制器單元，并通過微量泵補(bǔ)液調(diào)控拋光液成分維持穩(wěn)定；然后拋光液經(jīng)由回收器、回收泵和回收管路回到拋光液儲存罐中，從而實(shí)現(xiàn)對拋光液介質(zhì)的傳輸與回收、流量和壓力調(diào)節(jié)、拋光液介質(zhì)的勻化與更新等。在循環(huán)管路和回收管路中，通過三通電磁閥實(shí)現(xiàn)管路輸入流體的選擇和管路輸出流體的控制。

PLC控制單元主要由過程控制器、磁流閥恒流源、磁場恒流源、離心泵驅(qū)動器、回收泵驅(qū)動器、拋光輪驅(qū)動器、傳感儀表等，實(shí)現(xiàn)對磁流變拋光系統(tǒng)參數(shù)的配置、各功能單元的監(jiān)測與控制、系統(tǒng)的磁流變拋光工藝過程控制和邏輯控制。