[發明專利]三維驅動下的球工具磁流變研拋裝置

在審

• 申請號: 202011012692.3
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112157485A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 彭云峰;孟曉輝;王競航;申冰怡
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B57/02
• 代理公司: 廈門福貝知識產權代理事務所(普通合伙) 35235
• 代理人: 陳遠洋

本申請公開了一種三維驅動下的球工具磁流變研拋裝置，包括機架、磁流變液循環供給機構和可旋轉的球形工具，所述磁流變液循環供給機構可旋轉地置于機架上，所述球形工具置于所述機架下方，所述球形工具包括剛性的球殼體和置于所述球殼體內的弧形磁極，所述弧形磁極保持于旋轉中的球殼體的底部；所述磁流變液循環供給機構包括輸出通路和回收通路，所述輸出通路和所述回收通路延伸至靠近所述球殼體并且分布在所述弧形磁極的兩端，利用磁流變液在磁場作用下的流變特性對磨料進行約束和控制,利用磁性拋光球(球形工具)和磁流變液循環供給裝置實現了對工件的非接觸式研拋，提高了裝置的剛度和穩定性，能夠獲得更高的加工精度。

技術領域

本發明涉及研磨與拋光加工技術領域，尤其是一種三維驅動下的球工具磁流變研拋裝置。

背景技術

在精密研磨與拋光加工中，加工痕跡是研究的重點方向之一，如何形成無規則、平整、均一的理想加工痕跡是目前的研究難點。球體作為一種三維對稱體，表面處處相同，相較于傳統的圓形端面加工工具，三自由度自由旋轉的球體工具不會形成規則的加工痕跡。

公開號CN108637874B公開了一種三自由度球體自轉式研拋裝置，該裝置采用實心橡膠球和拋光墊進行接觸式研拋。由于在接觸式研拋中拋光工具需要一定的柔性來保證工件表面的加工精度，但剛度的降低導致了這種方案的研拋穩定性較差。因此，如何在加強裝置整體剛度的條件下，保持較高的加工精度，是需要解決的問題。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提出了一種三維驅動下的球工具磁流變研拋裝置，解決了在保證球形工具剛度的前提下提高研拋時加工精度且無規則的加工痕跡和亞表面無損傷的技術問題。

三維驅動下的球工具磁流變研拋裝置，包括機架、磁流變液循環供給機構和可旋轉的球形工具，所述磁流變液循環供給機構可旋轉地置于機架上，所述球形工具置于所述機架下方，所述球形工具包括剛性的球殼體和置于所述球殼體內的弧形磁極，所述弧形磁極保持于旋轉中的球殼體的底部；所述磁流變液循環供給機構包括輸出通路和回收通路，所述輸出通路和所述回收通路延伸至靠近所述球殼體并且分布在所述弧形磁極的兩端。通過弧形磁極的加入將球形工具變為磁性球形工具，再加入磁流變液循環供給機構，實現對工件的非接觸式研拋。

進一步的，所述磁流變液循環供給機構包括旋轉臺、磁流變液容器、離心泵、蠕動泵和導管，所述旋轉臺旋轉地設置在機架上，所述磁流變液容器設置于所述旋轉臺上，所述離心泵和所述蠕動泵設置于所述磁流變液容器的兩側以輸出和回收磁流變液，所述離心泵和所述蠕動泵均連接一根導管以形成磁流變液的輸出通路和回收通路，所述導管從所述機架兩側向下延伸設置至靠近所述球殼體。離心泵和蠕動泵的設置提供了供液的基礎，再利用磁流變液在磁場作用下的流變特性對磨料進行約束和控制，并且能在非接觸的情況下完成加工并保證高的表面質量。

進一步的，所述球形工具還包括旋轉軸、旋轉關節和連接桿，所述旋轉軸經過所述球殼體的球心并且與所述球殼體上兩處可旋轉地連接，所述旋轉關節包括套設于所述旋轉軸中部的關節一部、與所述關節一部旋轉連接的關節二部，所述連接桿一端與所述關節二部連接，一端與所述弧形磁極連接。旋轉軸沿球心設置并且在球殼體內轉動，配合旋轉關節以滿足弧形磁極不受球殼繞旋轉軸轉動的影響。

進一步的，所述旋轉軸在球殼體內傾斜設置并且伸出所述球殼體，且所述旋轉軸與豎直方向之間的夾角為銳角。即保持旋轉軸和豎直方向維持一定的角度，以確保在加工過程中不會因為旋轉軸角度改變和摩擦齒盤或者保持架產生干涉。

進一步的，所述球形工具還包括限位機構，所述限位機構套設于所述旋轉軸的一側，并且與所述弧形磁極連接，以限制所述弧形磁極與所述旋轉軸之間的角度范圍。