一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤，適用于光學(xué)元件、非晶薄膜襯底等工件表面的研拋加工，它包括研磨拋光盤、滑臺(tái)、工件安裝軸和工件安裝頭，滑臺(tái)裝在研磨拋光盤的上方并可以沿著水平方向移動(dòng)，工件安裝軸裝在滑臺(tái)上；研磨拋光盤上設(shè)有多層環(huán)形的擋板，擋板將研磨拋光盤從內(nèi)到外分成多個(gè)環(huán)形區(qū)域，磨料涂覆于環(huán)形區(qū)域內(nèi)，環(huán)形區(qū)域內(nèi)磨料的粒度由外至內(nèi)逐漸增加。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，成本較低，自動(dòng)化程度高，通過控制每一圈的磨料粒度，可以對工件進(jìn)行不同程度的加工；在加工的過程中利用無摩擦氣缸給工件施加恒定的向下的力，根據(jù)工件不同的加工階段自動(dòng)調(diào)節(jié)施加的壓力，提高了工件加工質(zhì)量并且減少了人為因素對加工質(zhì)量的影響。
【專利說明】 一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤，適用于光學(xué)元件、非晶薄膜襯底等工件表面的研磨與拋光加工。
【背景技術(shù)】
[0002]研磨是利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒，通過研具與工件在一定壓力下的相對運(yùn)動(dòng)對加工表面進(jìn)行的精整加工(如切削加工)。研磨可用于加工各種金屬和非金屬材料，加工的表面形狀有平面，內(nèi)、外圓柱面和圓錐面，凸、凹球面，螺紋，齒面及其他型面。加工精度可達(dá)IT5?01，表面粗糙度可達(dá)Ra0.63?0.01微米。
[0003]拋光是指利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。利用柔性拋光工具和磨料顆粒或其他拋光介質(zhì)對工件表面進(jìn)行的修飾加工。拋光不能提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度，而是以得到光滑表面或鏡面光澤為目的，有時(shí)也用以消除光澤(消光)。
[0004]當(dāng)我們需要對代加工工件進(jìn)行光整加工，用以改善工件表面粗糙度或強(qiáng)化其表面的加工過程，通常同時(shí)采用研磨和拋光。傳統(tǒng)的利用研磨盤或者拋光盤的光整系統(tǒng)將研磨與拋光工序分開，使得由研磨過度到拋光時(shí)系統(tǒng)需要將研磨盤更換為拋光盤，很難提升加工效率。即使是單一的研磨加工，單一磨粒粒度的研磨盤也并不能使工件完全達(dá)到所需的表面粗糙度或者需要很長的加工時(shí)間。且傳統(tǒng)的研磨和拋光系統(tǒng)，加工時(shí)需要人為添加砝碼或由工件和承托工件的器件本身的重力來決定施加于工件表面與研磨盤(或拋光盤)表面的壓力，這使得所是施加的壓力不能根據(jù)加工需求得到動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)而且無法得到低于工件和承托工件的器件本身的重力的壓力，在更換研磨盤或拋光盤后需添加或者更換砝碼，由于砝碼的質(zhì)量固定，很難實(shí)現(xiàn)施加壓力的連續(xù)變化，從而影響了加工質(zhì)量，并且受人為因素影響大，很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
[0005]專利號(hào)CN201110200490.6公開了一種氣浮式無摩擦氣缸，它包括氣缸體以及、活塞以及活塞桿，前端蓋包括前端蓋殼體和空氣軸承，前端蓋殼體上設(shè)有軸承進(jìn)氣口和前端進(jìn)氣口，后端蓋包括后端蓋殼體，后端蓋殼體上設(shè)有后端進(jìn)氣口，活塞桿穿過空氣軸承與活塞連接；活塞由活塞主體、活塞前端蓋和活塞后端蓋組成，活塞主體圓周方向上設(shè)有若干出氣孔，出氣孔內(nèi)設(shè)有噴氣嘴，活塞前端蓋和活塞后端蓋上均設(shè)有單向閥機(jī)構(gòu)。本發(fā)明通過空氣軸承有效地實(shí)現(xiàn)了活塞桿與前端蓋的零摩擦，通過帶出氣孔的活塞有效的實(shí)現(xiàn)了活塞外壁與氣缸缸筒內(nèi)壁之間的零摩擦，極大地提高了本發(fā)明的工作效率，節(jié)省了能耗。本發(fā)明采用了無摩擦氣缸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)加工中存在的加工效率低、自動(dòng)化程度不高、拋光和研磨加工需要分開等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種可以集粗磨、精磨、粗拋、精拋為一體的一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤。[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤，包括研磨拋光盤、滑臺(tái)、工件安裝軸、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、無摩擦氣缸和工件安裝頭，滑臺(tái)裝在研磨拋光盤的上方并可以沿著水平方向移動(dòng)，滑臺(tái)上設(shè)有安裝孔，工件安裝軸穿過安裝孔，研磨拋光盤的底部連接轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，所述研磨拋光盤上設(shè)有多層環(huán)形的擋板，所有擋板均與研磨拋光盤同軸心，擋板固定在研磨拋光盤上，擋板由內(nèi)到外半徑逐漸增加，擋板將研磨拋光盤從內(nèi)到外分成多個(gè)環(huán)形區(qū)域，磨料涂覆于環(huán)形區(qū)域內(nèi)，環(huán)形區(qū)域內(nèi)磨料的粒度由外至內(nèi)逐漸增加；
[0008]每個(gè)擋板上均設(shè)有開關(guān)門；工件安裝軸的底部通過軸承連接葉輪，葉輪底部連接工件安裝頭；工件安裝軸的頂端連接無摩擦氣缸的氣缸塞，氣缸塞套裝在無摩擦氣缸內(nèi)；無摩擦氣缸固定在滑臺(tái)上；滑臺(tái)連接水平放置的滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌，滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌平行放置，滾珠絲杠的一端連接驅(qū)動(dòng)裝置，滑臺(tái)在滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌的作用下水平移動(dòng)；滑臺(tái)上裝有噴液管，噴液管的噴液嘴正對葉輪的葉片，噴液管噴出的冷卻液帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)對工件冷卻；研磨拋光盤表面布設(shè)有用于流通冷卻液的導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽通過開關(guān)門相互連通。
[0009]進(jìn)一步的，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由電機(jī)和減速器組成，并與用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)相連。
[0010]進(jìn)一步的,粗磨圈、精磨圈、粗拋圈和精拋圈的磨料粒度均不相同。
[0011]進(jìn)一步的，驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器和控制器組成。
[0012]進(jìn)一步的，雙向受力氣缸通過氣缸座固定在滑臺(tái)上。
[0013]進(jìn)一步的，滑臺(tái)與工件安裝軸通過空氣軸承連接。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:利用在研磨拋光盤上設(shè)有多層環(huán)形的擋板，將研磨拋光盤從內(nèi)到外分成多個(gè)環(huán)形區(qū)域，環(huán)形區(qū)域內(nèi)磨料的粒度由外至內(nèi)逐漸增加，擋板將研磨拋光盤分開防止不同區(qū)域的磨料之間相互流動(dòng)，同時(shí)防止了加工過程中廢料飛濺到相鄰的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，從而導(dǎo)致的對下一步的加工精度產(chǎn)生的影響。研磨拋光盤在其底部連接的電機(jī)和減速器下帶動(dòng)自轉(zhuǎn)，工件安裝軸底部的葉輪在噴液管噴出的液體的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)整個(gè)工件安裝軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，工件安裝軸頂部連接無摩擦氣缸的活塞桿，無摩擦氣缸可以給工件提供加工時(shí)需要的下壓力，同時(shí)提供工件安裝軸足夠的旋轉(zhuǎn)自由度?；_(tái)與工件安裝軸之間通過空氣軸承連接，滑臺(tái)與工件安裝軸之間幾乎無摩擦力，因此兩者之間產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致的卡死。當(dāng)工件開始研磨時(shí)，在研磨拋光盤轉(zhuǎn)動(dòng)和工件本身自轉(zhuǎn)的共同作用下可實(shí)現(xiàn)待加工表面的加工紋理無序化。工件安裝軸安裝在滑臺(tái)上，會(huì)隨著滑臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)，同時(shí)工件安裝軸的頂端通過聯(lián)軸器連接無摩擦氣缸，可以帶動(dòng)工件的上下移動(dòng)；通過控制系統(tǒng)控制滑臺(tái)水平移動(dòng)和無摩擦氣缸作用的時(shí)間，即可控制工件的水平方向和豎直方向的移動(dòng)，從而進(jìn)行粗磨到精拋的不成程度的加工。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，成本較低，自動(dòng)化程度高，通過控制每一圈的磨料粒度，可以對工件分別進(jìn)行不同程度精度的加工；在加工的過程中利用無摩擦氣缸給工件施加恒定的向下的力，根據(jù)工件不同的加工階段自動(dòng)調(diào)節(jié)施加的壓力，提高了工件加工質(zhì)量并且減少了人為因素對加工質(zhì)量的影響。工件依次經(jīng)過粗磨、精磨、粗拋和精拋等工序，實(shí)現(xiàn)了從研磨到拋光的快速銜接，避免了加工過程中剛更換設(shè)備或工具，充分提高了加工效率與設(shè)備的利用率，節(jié)約了資源?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖的剖面圖。
[0017]圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0019]結(jié)合圖1、圖2，一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤，包括研磨拋光盤1、滑臺(tái)2、工件安裝軸3、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和工件安裝頭14，滑臺(tái)2裝在研磨拋光盤I的上方并可以沿著水平方向移動(dòng)，滑臺(tái)2上設(shè)有安裝孔，工件安裝軸3穿過安裝孔，研磨拋光盤I的底部連接轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括裝在研磨拋光盤底部的電機(jī)和減速器，研磨拋光盤I在電機(jī)和減速器的作用下進(jìn)行自轉(zhuǎn)。
[0020]研磨拋光盤I上設(shè)有多層環(huán)形的擋板12，所有擋板12均與研磨拋光盤同軸心，擋板12由內(nèi)到外半徑逐漸增加，擋板12將研磨拋光盤I從內(nèi)到外分成多個(gè)環(huán)形區(qū)域，磨料涂覆于環(huán)形區(qū)域內(nèi)，環(huán)形區(qū)域內(nèi)磨料的粒度由外至內(nèi)逐漸增加；擋板12可以防止加工的過程中產(chǎn)生的磨屑飛濺到臨近的加工區(qū)域引起干擾。每個(gè)擋板12上均設(shè)有開關(guān)門13，當(dāng)每一圈的加工完成時(shí)打開開關(guān)門13將工件移動(dòng)到下一個(gè)加工圈再關(guān)閉開關(guān)門13即可進(jìn)行下一步的加工。
[0021]工件安裝軸3的底部裝有葉輪5，葉輪5通過軸承連接工件安裝軸3，葉輪5底部連接工件安裝頭14 ;滑臺(tái)2上裝有噴液管4，噴液管4的噴液嘴正對葉輪5的葉片，噴液管4噴出的冷卻液帶動(dòng)葉輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，葉輪5轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)工件安裝頭14的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)加工時(shí)工件的轉(zhuǎn)動(dòng)，在研磨拋光盤I轉(zhuǎn)動(dòng)和工件本身自轉(zhuǎn)的共同作用下可實(shí)現(xiàn)待加工表面的加工紋
理無序化。
[0022]滑臺(tái)2水平放置，滑臺(tái)2上設(shè)有安裝孔，工件安裝軸3穿過安裝孔，并且通過空氣軸承15與滑臺(tái)2連接，空氣軸承15可以防止工件在加工的過程中工件安裝軸3左右竄動(dòng)對加工的精度產(chǎn)生影響。滑臺(tái)2內(nèi)設(shè)有兩個(gè)水平通孔，滾軸絲杠7和直線導(dǎo)軌6分別穿過兩個(gè)水平通孔，滾軸絲杠7穿過的通孔內(nèi)設(shè)有與滾軸絲杠配合的內(nèi)螺紋，滾軸絲杠7的一端連接驅(qū)動(dòng)裝置8，當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置8帶動(dòng)滾軸絲杠7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)滑臺(tái)2在直線導(dǎo)軌6和滾珠絲杠7的導(dǎo)向下水平移動(dòng)?；_(tái)2水平移動(dòng)，即可帶動(dòng)工件的水平移動(dòng)。
[0023]工件安裝軸3的上端連接無摩擦氣缸10的氣缸塞9，無摩擦氣缸10通過螺栓固定在氣缸座11上，氣缸座11通過螺栓固定在滑臺(tái)2上，無摩擦氣缸10可以提供工件研磨加工時(shí)需要的壓力，同時(shí)使工件安裝軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生摩擦力，從而避免工件安裝軸因摩擦而無法轉(zhuǎn)動(dòng)的問題。
[0024]轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由電機(jī)和減速器組成，并與用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)相連。驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器和控制器組成。
[0025]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述【具體實(shí)施方式】僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【權(quán)利要求】
1.一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤，包括研磨拋光盤、滑臺(tái)、工件安裝軸、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、無摩擦氣缸和工件安裝頭，滑臺(tái)裝在研磨拋光盤的上方并可以沿著水平方向移動(dòng)，滑臺(tái)上設(shè)有安裝孔，工件安裝軸穿過安裝孔，研磨拋光盤的底部連接轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于:所述研磨拋光盤上設(shè)有多層環(huán)形的擋板，所述所有擋板均與研磨拋光盤同軸心，所述擋板固定在研磨拋光盤上，所述擋板由內(nèi)到外半徑逐漸增加，所述擋板將研磨拋光盤從內(nèi)到外分成多個(gè)環(huán)形區(qū)域，所述磨料涂覆于環(huán)形區(qū)域內(nèi)，所述環(huán)形區(qū)域內(nèi)磨料的粒度由外至內(nèi)逐漸增加； 所述每個(gè)擋板上均設(shè)有開關(guān)門；所述工件安裝軸的底部通過軸承連接葉輪，葉輪底部連接工件安裝頭；所述工件安裝軸的頂端連接無摩擦氣缸的氣缸塞，氣缸塞套裝在無摩擦氣缸內(nèi)；所述無摩擦氣缸固定在滑臺(tái)上；所述滑臺(tái)連接水平放置的滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌，所述滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌平行放置，滾珠絲杠的一端連接驅(qū)動(dòng)裝置，滑臺(tái)在滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌的作用下水平移動(dòng)；所述滑臺(tái)上裝有噴液管，噴液管的噴液嘴正對葉輪的葉片，噴液管噴出的冷卻液帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)對工件冷卻；所述研磨拋光盤表面布設(shè)有用于流通冷卻液的導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽通過開關(guān)門相互連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤，其特征在于:所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由電機(jī)和減速器組成，并與用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤，其特征在于:所述粗磨圈、精磨圈、粗拋圈和精拋圈的磨料粒度均不相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器和控制器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤，其特征在于:所述無摩擦氣缸通過氣缸座固定在滑臺(tái)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤，其特征在于:所述滑臺(tái)與工件安裝軸通過空氣軸承連接。
【文檔編號(hào)】B24B37/16GK103878683SQ201410079948
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】金明生, 計(jì)時(shí)鳴, 張利, 張人杰, 張瑞 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)