一种基于径向跳动量在位监测的永磁半球端抛光头粘接工艺方法技术

本发明专利技术提供一种基于径向跳动量在位监测的永磁半球端抛光头粘接工艺方法，涉及超精密加工技术领域，为解决现有方法得到的永磁半球端抛光头的径向跳动量过高，无法适用于高精度抛光加工的问题

【技术实现步骤摘要】
一种基于径向跳动量在位监测的永磁半球端抛光头粘接工艺方法


[0001]本专利技术涉及超精密加工
，具体而言，涉及一种基于径向跳动量在位监测的永磁半球端抛光头粘接工艺方法
。

技术介绍

[0002]随着科学技术的迭代与制造水平的进步，各类新一代高性能仪器设备在减轻重量
、
缩小体积
、
高度集成化与紧凑化的同时，其工作寿命
、
可靠性与精度等使役性能也在逐渐提升
。
在这类仪器设备中，具有三维复杂结构的小型零件通常是提高仪器设备集成度与使役性能的关键核心零件，例如半球谐振陀螺仪中的半球谐振子
。
这类具有三维复杂结构的小型零件的表面结构尺寸通常为毫米级，传统的抛光加工方法难以胜任其加工需求，为此，产生了以小尺寸永磁半球端抛光头为抛光工具的永磁小球头磁流变抛光方法
。
小尺寸永磁半球端抛光头由半球端永磁体和支撑杆所组成，其中，半球端永磁体的最大直径仅有
4mm
，长度仅有
5mm
，支撑杆的直径为
3mm
，长度为
50mm。
在抛光过程中，永磁半球端抛光头与工件表面之间保持约
0.1mm
的抛光间隙，随着永磁半球端抛光头的高速旋转，磁流变抛光液持续从抛光间隙中流动，在流动过程中，磁流变抛光液中的磨粒持续剪切工件表面，从而实现材料去除
。
可见，永磁半球端抛光头牢固可靠的组合方式是保证稳定持续抛光的前提
。r/>[0003]半球端永磁体的材料为烧结钕铁硼，在温度超过
80℃
后，其磁场会产生不可逆衰退，甚至消失，故难以采用焊接方法将半球端永磁体和支撑杆焊接在一起
。
因此，半球端永磁体与支撑杆之间属于过渡配合，半球端永磁体的径向跳动量变化幅度较大，不利于后续直接使用或使用砂轮进行修型
。
而且，为了提高熔融石英材料的抛光效率，通常将碱性物质加入磁流变抛光液中，使其具有较强的碱性，若将半球端永磁体与支撑杆进行粘接，则需考虑抛光过程中粘接部位被强碱性磁流变抛光液腐蚀松动
、
粘接后径向跳动量过大的问题
。
且现有的永磁半球端抛光头在装配和粘接往往直接手动进行粘接，导致永磁半球端抛光头的径向跳动量过高，无法在加工过程中使抛光材料去除率保持稳定，从而造成材料去除不均匀，影响工件抛光后的表面质量与面形精度，这使得粘接后的抛光头无法直接用于抛光加工，后续需要修型或直接报废，增加了生产成本；在后续使用砂轮对抛光头进行磨削修型时，过高的跳动量意味着磨削去除量更多，导致砂轮磨损严重
、
抛光头修型效率低
、
产量不足
。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：
[0005]现有的永磁半球端抛光头装配和粘接方法，得到的永磁半球端抛光头的径向跳动量过高，无法适用于高精度抛光加工的问题
。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种基于径向跳动量在位监测的永磁半球端抛光头粘接工艺方法，
采用辅助粘接设备，所述辅助粘接设备设有用于装夹抛光头的工件主轴，通过驱动电机使抛光头持续旋转，并设有用于监测抛光头径向跳动量的激光位移传感器，并通过激光传感器微调平台调节激光位移传感器照射位置；
[0008]所述抛光头粘接工艺方法包括如下步骤：
[0009]S1、
将永磁半球端抛光头的支撑杆装夹在辅助粘接设备的工件主轴上，调整激光位移传感器的高度，使激光射出窗口与支撑杆安装轴段的轴线位于同一高度；
[0010]S2、
开启辅助粘接设备，在支撑杆持续旋转状态下，通过激光位移传感器监测支撑杆旋转过程中的径向跳动量，控制支撑杆的径向跳动量低于跳动量预设值，停止旋转；
[0011]S3、
将永磁半球端抛光头的半球端永磁体安装于支撑杆的安装轴上，调整激光位移传感器位置，使激光光束照射在半球端永磁体圆柱表面，在永磁半球端抛光头持续旋转状态下，通过激光位移传感器监测半球端永磁体圆柱表面多个位置的径向跳动量，控制半球端永磁体圆柱表面各位置径向跳动量低于跳动量预设值，停止旋转；
[0012]S4、
采用树脂粘合剂将永磁半球端抛光头的半球端永磁体与支撑杆粘合固定，在永磁半球端抛光头持续旋转状态下，通过激光位移传感器监测半球端永磁体圆柱表面多个位置的径向跳动量，控制半球端永磁体圆柱表面各位置径向跳动量低于跳动量预设值，停止旋转，将粘接好的永磁半球端抛光头从工件主轴上拆下并保存
。
[0013]进一步地，
S2
中支撑杆持续旋转的转速为
30rpm。
[0014]进一步地，
S2
中所述的跳动量预设值为
1.5
μ
m
，若内支撑杆的径向跳动量高于
1.5
μ
m
，则换个角度重新装夹支撑杆，再通过激光位移传感器监测支撑杆旋转过程中的径向跳动量，直至径向跳动量低于
1.5
μ
m。
[0015]进一步地，
S2
中所述通过激光位移传感器监测支撑杆旋转过程中的径向跳动量，具体为通过激光位移传感器采集待测支撑杆旋转过程中的相对位移数据，在整周位移数据中，将最大值的最小值的差值即为径向跳动量
。
[0016]进一步地，
S3
中永磁半球端抛光头持续转转的转速为
30rpm。
[0017]进一步地，
S3
中所述通过激光位移传感器监测半球端永磁体圆柱表面多个位置径向跳动量，监测位置的数量不少于三个
。
[0018]进一步地，
S3
中所述的跳动量预设值
30
μ
m
，若存在任一位置的径向跳动量超过
30
μ
m
，则换个角度重新安装半球端永磁体，再通过激光位移传感器监测半球端永磁体圆柱表面多个位置径向跳动量，直至各位置径向跳动量低于
30
μ
m。
[0019]进一步地，
S4
中采用树脂粘合剂将永磁半球端抛光头的半球端永磁体与支撑杆粘合固定，包括如下步骤：
[0020]S41、
将液体环氧树脂胶和固化剂按照
1:1
的比例混合作为粘合剂；
[0021]S42、
取少量粘合剂将永磁半球端抛光头的半球端永磁体与支撑杆粘接，静值
24
小时，使环氧树脂胶完全固化；
[0022]S43、
再次配制环氧树脂胶，并将其滴在半球端永磁体与支撑杆没有粘接的交界处，开启抛光设备，使支撑杆连同半球端永磁体持续旋转，在旋转过程中，使用刮板将滴加的环氧树脂胶涂抹均匀，使半球端永磁体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于径向跳动量在位监测的永磁半球端抛光头粘接工艺方法，其特征在于，采用辅助粘接设备，所述辅助粘接设备设有用于装夹抛光头的工件主轴，通过驱动电机使抛光头持续旋转，并设有用于监测抛光头径向跳动量的激光位移传感器，并通过激光传感器微调平台调节激光位移传感器照射位置；所述抛光头粘接工艺方法包括如下步骤：
S1、
将永磁半球端抛光头的支撑杆装夹在辅助粘接设备的工件主轴上，调整激光位移传感器的高度，使激光射出窗口与支撑杆安装轴段的轴线位于同一高度；
S2、
开启辅助粘接设备，在支撑杆持续旋转状态下，通过激光位移传感器监测支撑杆旋转过程中的径向跳动量，控制支撑杆的径向跳动量低于跳动量预设值，停止旋转；
S3、
将永磁半球端抛光头的半球端永磁体安装于支撑杆的安装轴上，调整激光位移传感器位置，使激光光束照射在半球端永磁体圆柱表面，在永磁半球端抛光头持续旋转状态下，通过激光位移传感器监测半球端永磁体圆柱表面多个位置的径向跳动量，控制半球端永磁体圆柱表面各位置径向跳动量低于跳动量预设值，停止旋转；
S4、
采用树脂粘合剂将永磁半球端抛光头的半球端永磁体与支撑杆粘合固定，在永磁半球端抛光头持续旋转状态下，通过激光位移传感器监测半球端永磁体圆柱表面多个位置的径向跳动量，控制半球端永磁体圆柱表面各位置径向跳动量低于跳动量预设值，停止旋转，将粘接好的永磁半球端抛光头从工件主轴上拆下并保存
。2.
根据权利要求1所述的基于径向跳动量在位监测的永磁半球端抛光头粘接工艺方法，其特征在于，
S2
中支撑杆持续旋转的转速为
30rpm。3.
根据权利要求2所述的基于径向跳动量在位监测的永磁半球端抛光头粘接工艺方法，其特征在于，
S2
中所述的跳动量预设值为
1.5
μ
m
，若内支撑杆的径向跳动量高于
1.5
μ
m
，则换个角度重新装夹支撑杆，再通过激光位移传感器监测支撑杆旋转过程中的径向跳动量，直至径向跳动量低于
1.5
μ
m。4.
根据权利要求3所述的基于径向跳动量在位监测的永磁半球端抛光头粘接工艺方法，其特征在于，
S2
中所述通过激光位移传感器监测支撑杆旋转过程中的径向跳动量，具体为通过激光位移传感器采集待测支撑杆旋转过程中的相对位移数据，在整周位移数据中，将最大值的最小值的差值即为径向跳动量
。5.
根据权利要求4所述的基于径向跳动量在位监测的永磁半球端抛光头粘接工艺方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明君，田金川，刘赫男，程健，吴春亚，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：