一种磁流变抛光设备的工件多自由度驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于磁流变抛光设备，具体涉及一种磁流变抛光设备的工件多自由度驱动装置。
【背景技术】
[0002]随着现代信息电子技术、光学技术的不断进步，在IT、电子行业，超光滑元件应用越来越多，如蓝宝石衬底、单晶硅表面、手机后盖等，这类元件的加工批量大，其表面要满足超光滑，光泽度高，色泽均匀，无划伤等要求。目前，市场上的研磨抛光机都是采用平面互研原理，工件卡在游心轮中，在上下抛光盘的研磨作用下实现抛光。这种抛光方式的局限性就是只能加工平面，不能加工弧面等曲面。
[0003]磁流变液是一种智能材料，是由高导磁率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。它在常态下是液体，当加载磁场时，发生液一固相变，当去除磁场时，又发生固一液相变。在一定磁场强度范围内，磁流变液的表现粘度和磁场强度有关，这种现象称为磁流变效应。利用磁流变液的磁流变效应，可以将磨粒聚集于抛光区域形成柔性磨头，具有磨头硬度可调，磨粒自锐，面型贴合好等优点，用于抛光加工性能优良。
[0004]现有的磁流变抛光装置抛光作业时可以通过改变磁场强度改变磨头的硬度，但整个抛光区域的材料去除模型是固定的，工件在加工过程中不能做多自由度运动，因此无法完成工件复杂曲面的抛光。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种结构合理、运动灵活的磁流变抛光设备的工件多自由度驱动装置。
[0006]本实用新型提供的磁流变抛光设备的工件多自由度驱动装置，包括设在机架上的公转机构、设在所述公转机构上的摇摆机构和设在公转机构与所述摇摆机构之间的自转机构。
[0007]所述公转机构包括设在所述机架上的机头、设在所述机头上的公转伺服电机、公转大盘和工件运动架，所述公转伺服电机通过公转主轴与公转大盘连接，所述工件运动架为至少一个设在公转大盘的下面；所述摇摆机构包括设在所述工件运动架上的第二摆动伺服电机、通过第一伞形齿轮机构与第二摆动伺服电机连接的中间齿轮箱；所述自转机构包括设在所述工件运动架上的第二自转伺服电机、设在所述中间齿轮箱上的第二伞形齿轮机构和安装工件的工件轴，所述第二自转伺服电机通过第二伞形齿轮机构与工件轴连接；所述第二摆动伺服电机和第二自转伺服电机设在所述公转大盘上。
[0008]本实用新型的有益效果:
[0009]本实用新型的特点是在具有磁场的磁流变液中使工件做多个自由度的运动，在梯度磁场的作用下，由于液体形态的磁流变液会变成具有强粘弹性作用的液固态，其沿着磁力线方向形成的磁链将夹持着磨粒，相当于一个个磁柔性小磨头，利用工件与磁流变液产生相对运动，通过控制工件的多自由度运动，能够在一次装夹下，同时对一个或多个工件的外表面进行抛光加工，其外表面可以是平面、弧面或复杂曲面。本实用新型结构合理、运动灵活，通过试用证明:可以很有效的解决复杂形面难以抛光的难题，可减少工件加工的工序，有效提高抛光效率，同时应用工件的多自由运动结构，简化了设备结构。
[0010]下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。
【附图说明】
[0011 ] 图1是磁流变抛光装置的结构示意图。
[0012]图2是本实用新型中工件运动架的结构示意图。
[0013]图3是本实用新型加工工件平面的示意图。
[0014]图4是本实用新型加工工件曲面的示意图。
【具体实施方式】
[0015]图1所示为磁流变抛光装置，包括底座12和设在底座12 —侧的机架11，底座12上设有磁场发生装置13，磁场发生装置13的上面设有用于盛装磁流变液的抛光液槽17，在机架11上设有升降机构，升降机构上设有位于所述抛光液槽17上方夹持工件14且使工件14做多个自由度运动的工件驱动机构；所述升降机构包括设在机架11上的伺服电机9和滑动座6，伺服电机9通过滚珠丝杆10与滑动座6连接，滑动座6安装在沿机架11竖向布置的导轨8上；本实用新型提供的磁流变抛光设备的工件多自由度驱动装置包括设在升降机构上的公转机构、设在所述公转机构上的摇摆机构和设在公转机构与所述摇摆机构之间的自转机构；所述公转机构包括安装在滑动座6上的机头2、设在机头2上的公转伺服电机I和与公转伺服电机I连接的公转主轴18、设在公转主轴18下端的公转大盘16、设在公转大盘16下面的若干工件运动架15，所述工件运动架15见图2，其采用机械关节，包括设在所述公转大盘16上的摇摆机构和设在公转大盘16和摇摆机构之间的自转机构；所述摇摆机构包括设在所述工件运动架15上的摆动伺服电机1505、通过第一伞形齿轮机构与摆动伺服电机1505连接的中间齿轮箱1509，第一伞形齿轮机构包括设在摆动伺服电机1505上的伞形齿轮1506、设在中间齿轮箱1509上与伞形齿轮1506啮合的伞形齿轮1507 ;所述自转机构包括设在所述工件运动架15上的自转伺服电机1513、设在所述中间齿轮箱1509上的第二伞形齿轮机构和安装工件14的工件轴1501，所述自转伺服电机1513通过第二伞形齿轮机构与工件轴1501连接，第二伞形齿轮机构包括设在自转伺服电机1513上的伞形齿轮1512、设在中间齿轮箱1509上的伞形齿轮1514、1510、1508，伞形齿轮1514U510共轴1511它们分别与伞形齿轮1512和伞形齿轮1508啮合，工件轴1501与伞形齿轮1508连接；所述摆动伺服电机1505和自转伺服电机1513通过顶板1504设在所述公转大盘16上。
[0016]工作原理:通电后，磁流变液在磁场发生装置13产生的梯度磁场的作用下，会沿着磁力线方向形成磁链，相当于一个个小磁性磨头。工件驱动机构驱动工件14在设有磁场的磁流变液中做多自由度运动对工件的表面进行抛光加工。伺服电机9通过滚珠丝杆10、滑动座6可驱动机头2和工件14沿导轨8上下运动，公转伺服电机I驱动公转大盘16、工件运动架15和工件14公转，摇摆机构驱动中间齿轮箱1509和工件14摆动，自转机构驱动工件14自转。
[0017]本实用新型可通过控制不同的伺服电机，实现工件不同自由度的运动，公转、自转、摇摆运动之间可以任意两个联动，也可以单独运动，也可以三个运动同时联动。如公转、自转联动时可加工工件14的平面，如图3所示；公转、摇摆(或摇摆、自转)联动时可加工工件14的曲面，如图4所示。
[0018]工件与磁流变液发生相对运动时，工件的自转运动可以实现平面的抛光，工件的摇摆运动可以实现曲面或立面的抛光，工件轴的公转运动可以实现抛光的均匀性。
【主权项】
1.一种磁流变抛光设备的工件多自由度驱动装置，其特征是包括设在机架上的公转机构、设在所述公转机构上的摇摆机构和设在公转机构与所述摇摆机构之间的自转机构。2.根据权利要求1所述的磁流变抛光设备的工件多自由度驱动装置，其特征是所述公转机构包括设在所述机架上的机头、设在所述机头上的公转伺服电机、公转大盘和工件运动架，所述公转伺服电机通过公转主轴与公转大盘连接，所述工件运动架为至少一个设在公转大盘的下面；所述摇摆机构包括设在所述工件运动架上的第二摆动伺服电机、通过第一伞形齿轮机构与第二摆动伺服电机连接的中间齿轮箱；所述自转机构包括设在所述工件运动架上的第二自转伺服电机、设在所述中间齿轮箱上的第二伞形齿轮机构和安装工件的工件轴，所述第二自转伺服电机通过第二伞形齿轮机构与工件轴连接；所述第二摆动伺服电机和第二自转伺服电机设在所述公转大盘上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种磁流变抛光设备的工件多自由度驱动装置，包括设在机架上的公转机构、设在所述公转机构上的摇摆机构和设在公转机构与所述摇摆机构之间的自转机构。本实用新型的特点是在具有磁场的磁流变液中使工件做多个自由度的运动，通过控制工件的多自由度运动，能够在一次装夹下，同时对工件一个或多个工件的外表面进行抛光加工，其外表面可以是平面、弧面或复杂曲面。
【IPC分类】B24B1/00, B24B47/10
【公开号】CN204935270
【申请号】CN201520615714
【发明人】许亮, 陈永福, 杜群波, 许君
【申请人】宇环数控机床股份有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月17日