[發明專利]一種回轉式磁流變拋光頭裝置及其拋光方法

有效

• 申請號: 201710802215.9
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107457681B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 沙杰;邢康林;武杰;陳國防;劉偉杰;李愛民;朱紅瑜;朱月松;張坦
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: B24B31/10
• 分類號: B24B31/10;B24B31/12;B24B55/00;B24B49/10
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴

技術領域

本發明涉及磁流變拋光技術領域，特別是涉及一種回轉式磁流變拋光頭裝置及其拋光方法。

背景技術

光纖制造的核心是光纖制造技術。目前，常見的光纖加工方法主要有沉積法和機械法，所述沉積法包括化學汽相，管外汽相，等離子體汽相等。現階段的工藝為先制造預制棒芯棒,然后在芯棒外采用不同技術制造外包層。與沉積法相比，機械法前期投資少，適用于特種光纖的批量加工。機械法的主要實施流程為原始光纖玻璃制備，預制棒毛坯加工，預制棒內外表面研磨拋光加工及預制棒拉絲等過程。

光纖預制棒的表面質量與光纖質量密切相關。為了獲得鏡面級的內外表面，后續的拋光整形加工方法與技術成為必不可少的重要工藝；目前預制棒的內孔及外圓的拋光主要由手工操作和機械拋光完成，不僅拋光效率低，勞動強度大，而且難于獲得穩定的形面精度及拋光品質。因此，研究針對陶瓷管內孔拋光的高效、高表面質量批量拋光方法及裝置，對于提高光纖預制棒乃至光纖的制造效率和質量具有重要的意義。

常見的拋光方法主要有化學拋光、磁力拋光、火焰拋光及浮動拋光等。受限于光纖預制棒的機械屬性（脆性大，表面易劃傷等）、形狀（內外圓柱面）、尺寸（長度：150mm、直徑：20mm、內徑為：3-8mm）及設備投入等，使得拋光方法的選擇存在較大的局限性。

磁流變拋光技術主要利用磁流變液在磁場中的流變特性進行拋光，即在強磁場下，磁流變液體的磁性成分可以通過流變作用，表現出類似固體的性質而形成具有黏塑性的柔性磨輪特征，當磁場消失時其又恢復其流動特性。該技術的實現需要零件表面與磁流變拋光液之間有相對運動，在添加磁場之后，拋光液與零件表面間會形成剪切力，實現零件表面的高質量拋光。在磁流變拋光過程中，拋光效率主要取決于接觸面間的剪切力的大小，具體為磁場強度，相對運動速度等多種因素決定。

實踐證明:磁流變技術具有優異的磨削拋光性能。專利ZL96198445.7公開了磁流變流體精密加工零件表面的方法，在磁場中，被磁化后的磁流變液通過柔性拋光輪進入工件和柔性拋光輪的間隙，與工件部分表面接觸并拋除與之接觸的工件材料。專利ZL03124557.9公開了一種可噴射磁流變液并使其形成射流的外設磁場裝置，該裝置通過控制噴嘴周圍磁場的大小，方向及工件的位置來控制磁流變液的變性，實現工件的拋光。專利200410044076.0公開了一種超聲波磁流變復合拋光裝置的回轉工具頭，其內部通入磁流變液，在磁場的作用下，通過精密控制系統控制工具頭運動軌跡進而形成高精度的光學表面。

本發明的目的是為了克服傳統的人工及機械方法在光纖預制棒的拋光過程中的精度較低、效率不高、質量不穩定、自動化程度低的缺點，提供一種利用磁流變原理對光纖預制棒內外表面進行拋光的一種新型磁力拋光頭裝置，實現光纖預制棒的高效及高質量加工。

發明內容

本發明提供了一種回轉式磁流變拋光頭裝置及其拋光方法，解決了傳統人工及機械方法在光纖預制棒拋光過程中拋光表面精度低、不穩定，效率不高的技術問題。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種回轉式磁流變拋光頭裝置，其特征在于，該裝置包括磁力旋轉輪、電磁鐵、石墨棒、張緊輪、中空主軸、軸承、軸承座和伺服電機，所述中空主軸通過軸承與軸承座固定連接，所述中空主軸與所述磁力旋轉輪相連，在所述磁力旋轉輪的外緣上設有導電滑環，所述磁力旋轉輪的中部設有電磁鐵，所述電磁鐵通過導線與所述導電滑環連接，所述石墨棒與電源相連接，所述石墨棒能夠與所述導電滑環接觸，形成閉合回路；所述伺服電機通過所述張緊輪驅動所述磁力旋轉輪旋轉，所述磁力旋轉輪帶動所述電磁鐵旋轉形成高速旋轉的磁場。

進一步，所述磁力旋轉輪的外緣上設有至少一個方形圓環凹槽，所述導電滑環通過方形圓環凹槽與所述磁力旋轉輪相連接。

進一步，所述磁力旋轉輪上設置通孔，所述通孔與所述磁力旋轉輪同軸，所述導電滑環通過所述通孔利用導線與電磁鐵相連接。

進一步，所述石墨棒和石墨棒螺釘通過石墨棒導柱設置在所述石墨棒支架上，所述石墨棒支架與所述軸承座相連，所述石墨棒螺釘與所述石墨棒通過石墨棒緊固件相連。

進一步，在所述石墨棒螺釘與所述石墨棒緊固件之間設有微型彈簧。

進一步，所述閉合回路中設有顯示燈，通過所述顯示燈的亮度變化判斷所述閉合回路的電壓穩定性。

進一步，所述電源依次通過電壓調節器和電壓傳感器與所述石墨棒相連，所述電壓調節器能夠根據所述電壓傳感器檢測的電壓變化情況來進一步調節所述伺服電機的輸出電壓，從而達到調節磁場強度的目的。