CN105269474A - 磁场控制磨粒排布砂轮的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种砂轮磨粒排布均匀的磁场控制磨粒排布砂轮的制造方法。应用于精密光整加工技术领域；将砂轮成型模具与电机轴套固定在调速电机轴上，调速电机以一定的速度旋转，在砂轮成型模具周围施加一固定磁场。在调速电机旋转的过程中，向模具型腔内浇注配置好的砂轮材料。砂轮主要成分有环氧树脂、金刚石微粉、铁粉等。在浇注过程中由于磁场的作用，铁粉趋向于定向排列，从而金刚石微粉也趋向于定向排列。砂轮充分凝固成型后脱模就可以得到磁控金刚石微粉砂轮。这样的砂轮磨粒排布均匀，在超精密磨削加工时可以使被磨削表面质量均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种砂轮的制造方法，磁场控制磨粒排布砂轮适于对微小非球面光学零部件及其模具进行精密磨削。
背景技术
在高精度的光学***中，广泛使用高质量的非球面镜。在硬脆材料的微小非球面透镜及其光学模具的制造技术中，最为有效的保持高形状精度和高表面质量创成的手段是采用微小直径的微粉砂轮进行斜轴透镜纳米磨削方法。为适应于微小非球面等微结构微产品磨削的要求，微结构斜轴镜面磨削工艺对砂轮有以下要求：1)为了获得超光滑的表面，并保证表面质量均匀，必须保证砂轮粒径均匀，尽可能使磨粒均匀分布；2)加工的砂轮直径必须小，由于直径小，易于变形而影响面型精度，砂轮刚性必须达到一定的要求；3)要达到纳米级的表面粗糙度和极低的亚表面损伤，必须采用微粉砂轮。
目前砂轮普遍存在的一个问题是砂轮磨料层磨粒排布不均匀，由于磨粒分布不均与从而造成表面粗糙度不均匀。获得磨料有序排布，是微细砂轮制造研究需要考虑的。日本名古屋大学梅原德次和国内西安交通大学朱永生研究了一种固态的磁性复合抛光体。在高温时融化成为一种磁流体或磁流变液，在外加磁场的作用下冷却固化后可作为研磨体或抛光体，但没有利用旋转磁场控制磨粒的均匀排布。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有小口径微粉砂轮制造中存在磨粒排布不均匀的不足之处，提出一种磁场控制磨粒排布砂轮制造方法。
本发明的技术方案是，一种磁场控制磨粒排布砂轮的制造方法，将调速电机安装在电机座上，电机轴套安装的调速电机轴上；电机轴套与电机轴采用过渡配合，并用螺钉锁紧，在安装好后还应进行调整使圆跳动尽可能小；砂轮杆在安装到模具上面时采用一圆饼定位以方便确定砂轮杆在模具中的位置，然后也使用螺钉锁紧；将装配好的模具及砂轮杆安装到电机轴套上，以电机轴套的上端面作为定位面，测试圆跳动，采用塞纸片等方式调整，使圆跳动尽可能小，然后锁紧螺钉；电机座及电机轴套均采用45钢制造使其有足够的刚度；采用方形汝铁硼材料的磁体，安装在磁力表座和自行设计的长杆上；磁场控制磨粒排布砂轮配方采用微粉金刚石、羟基铁粉、树脂等材料，磁场控制磨粒排布砂轮浓度为75％；装置装配调试好后，使调速电机旋转转速在30-60r/min，将配置好的金刚石微粉砂轮混合体浇注到模具型腔内，等待完全凝固后脱模，得到磁场控制磨粒排布砂轮。
所述的磁场控制磨粒排布砂轮制造方法，在浇注砂轮时施加一固定或旋转的磁场，使砂轮成分内的磁性物质由于磁场作用而规则排列，从而使金刚石微粉磨粒也规则排列。
所述的磁场控制磨粒排布砂轮的制造方法，施加的固定磁场可以有两种方式获得：一是使用固定或旋转永磁体来获得，二是使用电磁场来获得。
所述的磁场控制磨粒排布砂轮制造方法，所述磁场控制磨粒排布砂轮成型装置的磁场强度和磁场的旋转速度可调，从而调节磁性物质的排布进而调节磨粒的排布。
所述的磁场控制磨粒排布砂轮制造方法磁场控制磨粒排布砂轮的配方可以根据实际需要进行调整，以制造出满足需要的磁场控制磨粒排布砂轮。
本发明的有益效果在于：由于磨粒分布规格化，这样在实际磨削加工时可以获得很高的工件表面质量。通过实验验证，本发明制造的磁场控制磨粒排布砂轮可以对直径小于10mm的各种光学零部件及模具进行超精密磨削加工。
附图说明
图1为本发明一种实施例的装置示意图；
图2为本发明未加磁场时的磨粒分布示意图；
图3是本发明施加固定永磁体磁场的磨粒分布示意图；
图4是本发明施加旋转永磁体后的磨粒分布示意图；
在图中：
1—电机座，2—调速电动机，3—电机轴套，
4—螺钉，5—砂轮杆，6—模具形腔，
7—模具，8—螺钉，9—螺钉，
10—电机轴，11—高度调节块，12—长杆，
13—磁力表座，14—永磁体，15—定位圆饼。
具体实施方式
将调速电机2安装到电机座1上，将电机轴套3安装到电机轴10上，在调好圆跳动后用螺钉9拧紧，使用定位圆饼15确定砂轮杆5在模具7中的位置，用螺钉8拧紧。然后把砂轮杆5***到电机轴套3里，调整好圆跳动后用螺钉4拧紧。将磁力表座固定在电机座上，调节长杆12的高度及伸长位置，使模具形腔6位于两永磁体的中间。将砂轮成分配置好，并加热到合适温度。启动调速电机，使其转速在40-60r/min之间，然后缓缓向模具形腔6中浇注流体。完成浇注后，等待砂轮冷却成型，在此过程中调速电机一直旋转。砂轮成型脱模后，经过修整便可使用。
配备一定成份比例的砂轮微粉成份，利用旋转磁场来控制砂轮成型过程，通过旋转磁场的作用使砂轮内部的磨粒在成型过程中均匀排布。旋转磁场的分布比传统砂轮中的磨粒分布均匀，而这种均匀性主要通过磁性颗粒在外加旋转磁场作用下形成的特殊排列来保证。
本发明的实施方式参见图1，首先把磁性粒子、金刚石微粉磨粒、添加剂、树脂等混合均匀，加热使其液化，然后倒入砂轮模具形腔6之中。没有外加磁场时，磨粒与磁性粒子随机分布，如图2所示；当加热液化后的混合流体在外加的水平磁场作用下，水平磁场形成磁场等高线，磁性粒子分布及排列呈水平一层一层分布，只要存在磁场梯度，磁性粒子就会将非磁场的磨粒排出，使其呈截面水平均匀的线性分布，如图3所示。对于小直径的微粉砂轮加工微小非球面时，外加旋转磁场使砂轮中的磨粒呈截面圆周型均匀分布则可以获得磨粒均匀性好的砂轮，如图4所示。本发明中旋转磁场是通过相对运动获得的，即调速电机带动模具旋转，永磁体固定不动。
本发明的磁场控制磨粒排布砂轮的制造方法及装置不仅仅局限于图1中一种，旋转磁场还可以选用电磁场，相较于永磁体磁场，电磁场更便于各种参数的调节，且不用使用调速电机，这样可以减少旋转过程中产生的离心力，磁场控制磨粒排布砂轮的制造原理与前述基本一致。
本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡与上述实施例结构相同，或者采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均属于本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种磁场控制磨粒排布砂轮的制造方法，其包括以下步骤：将调速电机(2)安装在电机座(1)上，电机轴套(3)安装的调速电机轴(10)上；电机轴套(3)与电机轴(10)采用过渡配合，并用螺钉(9)锁紧，在安装好后还应进行调整使圆跳动尽可能小；砂轮杆(5)在安装到模具(7)上面时采用一圆饼(15)定位以方便确定砂轮杆在模具中的位置，然后也使用螺钉(8)锁紧；将装配好的模具及砂轮杆安装到电机轴套(3)上，以电机轴套(3)的上端面作为定位面，测试圆跳动，采用塞纸片等方式调整，使圆跳动尽可能小，然后锁紧螺钉(4)；电机座(1)及电机轴套(3)均采用45钢制造使其有足够的刚度；采用方形汝铁硼材料的磁体(14)，安装在磁力表座(13)和自行设计的长杆(12)上；磁场控制磨粒排布砂轮配方采用微粉金刚石、羟基铁粉、树脂等材料，磁场控制磨粒排布砂轮浓度为75％；装置装配调试好后，使调速电机2旋转转速在30-60r/min，将配置好的金刚石微粉砂轮混合体浇注到模具型腔6内，等待完全凝固后脱模，得到磁场控制磨粒排布砂轮。
2.根据权利要求1所述的磁场控制磨粒排布砂轮制造方法，其特征在于：在浇注砂轮时施加一固定或旋转的磁场，使砂轮成分内的磁性物质由于磁场作用而规则排列，从而使金刚石微粉磨粒也规则排列。
3.根据权利要求1所述的磁场控制磨粒排布砂轮的制造方法，其特征在于：施加的固定磁场可以有两种方式获得：一是使用固定或旋转永磁体来获得，二是使用电磁场来获得。
4.根据权利要求1所述的磁场控制磨粒排布砂轮制造方法，其特征在于：所述磁场控制磨粒排布砂轮成型装置的磁场强度和磁场的旋转速度可调，从而调节磁性物质的排布进而调节磨粒的排布。
5.根据权利要求1所述的磁场控制磨粒排布砂轮制造方法，其特征在于：磁场控制磨粒排布砂轮的配方可以根据实际需要进行调整，以制造出满足需要的磁场控制磨粒排布砂轮。
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