本發(fā)明屬于研磨拋光領域,涉及一種研磨拋光裝置，具體為一種工件夾具往復直線運動的平面研磨拋光機及其方法。

背景技術：

平面研磨加工技術是是指將平面工件進行超精密加工，降低工件表面粗糙度、去除損傷層，祛除工件表面的劃痕，斑點，塌邊現(xiàn)象，使工件表面光亮，平滑，成鏡面效果甚至達到某一精確的粗糙度值，獲得高形狀精度、表面精度和表面完整性的終加工手段。以不改變工件材料物理特性為前提的超精密加工需要使工件的形狀精度和表面粗糙度分別達到亞微米級、納米級，甚至追求更高表面完整性的無損傷拋光技術。可以加工不銹鋼，鎢鋼，鋁材，合金等金屬材質的產品，也可以加工光學玻璃，硅片，導光板，亞克力，藍寶石襯底，藍寶石外延片，塑膠等非金屬材質的產品。它支持著最新科學技術的進步，促進了超精密加工新技術的迅速發(fā)展。平面拋光機有砝碼加壓拋光機，適用于實驗室精密加工；還有擺臂式平面拋光機，該拋光機氣缸傾斜加壓，工件夾具有偏轉力矩，高速研磨條件下，容易造成工件跑飛；目前應用最廣泛的行星式平面拋光機，對硅片，陶瓷片，藍寶石等材料進行加工，但該加工方法不適應加工大型工件。

專利號201420289504.5的發(fā)明公開了一種平面研磨拋光機，在工作時，可以通過滾動機構來控制拋光工作臺的左右向的水平移動；平面研磨拋光機的平面研磨拋光機構通過伸縮機構與橫梁相連接，可以通過伸縮機構來控制平面研磨拋光機構的豎直方向升降；從而實現(xiàn)對不同面積金屬材料的表面進行自動拋光。該平面研磨拋光機采用固定工件夾具，在拋光過程中，工件負載增大，穩(wěn)定性差。本發(fā)明采用固定研磨盤，可以通過控制偏心距調節(jié)器，來改變工件在研磨盤上的運動行程，實現(xiàn)了工件在研磨盤各個位置的均勻研磨拋光。

專利號201210520591.6公開了一種平面研磨拋光機，它包括機座，電機，磨頭，控制器，前后調整機構，升降機構和工件操作機構，該平面研磨拋光機結構復雜，耗能大，經濟效益小。本發(fā)明公開的平面研磨拋光機，結構簡單，耗能低，綠色節(jié)能，經濟效益高。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種工件夾具往復直線運動的平面研磨拋光機及其方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提供了一種工件夾具往復直線運動的平面研磨拋光機，包括機座機構、加壓機構和研磨機構；加壓機構由夾具高度調節(jié)器、氣動壓緊裝置和隨行夾具組成；研磨機構包括滑軌、偏心距調節(jié)器、搖桿機構、主動轉輪、主動轉輪驅動電機、研磨盤、研磨盤驅動電機、推桿、滑塊和連接桿；

加壓機構安裝在機座結構的運動導軌上，研磨機構固定在機座機構上，高度調節(jié)器、氣動壓緊裝置固定在隨行夾具上，主動轉輪驅動電機驅動主動轉輪作回轉運動，主動轉輪上有一個偏心距調節(jié)器，偏心距調節(jié)器通過錐形螺栓實現(xiàn)自鎖，滑塊與偏心距調節(jié)器鉸鏈連接，搖桿機構在滑塊內來回運動，搖桿機構的一端與連接桿鉸鏈連接，另外一端與推桿鉸鏈連接，推桿在滑軌內來回直線運動；搖桿機構將主傳動輪圓周運動改變?yōu)橥茥U的往復直線運動，推桿與隨行夾具固定，從而實現(xiàn)待拋光工件在研磨盤的往復直線運動。

優(yōu)選的，所述的機座機構包括機座、機架、框體結構和拋光運動導軌，機架安裝在機座上，框體結構安裝在機架頂部，拋光運動導軌安裝在框體結構上。

優(yōu)選的，所述的氣動壓緊裝置下方設置有氣動壓頭，氣動壓頭下方為研磨盤，研磨盤由研磨盤驅動電機驅動，研磨盤驅動電機位于機座機構上。

優(yōu)選的，所述夾具高度調節(jié)器為控制夾具高度的調節(jié)機構，其調節(jié)方式為螺紋調節(jié)、墊片壓緊調節(jié)或手動調節(jié)中的一種。

優(yōu)選的，所述偏心距調節(jié)器由螺紋或齒輪調節(jié)偏心距，通過改變偏心距控制待加工件運動的軌跡長短。

本發(fā)明還公開了所述的工件夾具往復直線運動的平面研磨拋光機的拋光方法：所述平面研磨拋光機在工作時，先用夾具高度調節(jié)器調節(jié)夾具高度，再將氣動壓緊裝置打開，氣動壓頭往下壓，頂住工件夾具，將待加工工件壓在研磨盤上，然后打開主傳動輪驅動電機和研磨盤驅動電機，電機驅動主傳動輪做圓周運動，通過與其鉸鏈連接的搖桿機構將運動傳遞給推桿，推桿做往復直線運動，推桿與隨行夾具固定，所以隨行夾具帶動待加工工件在研磨盤上隨推桿做直線運動，實現(xiàn)工件的均勻拋光。

本發(fā)明能對不同材料的表面進行自動研磨拋光，通過對連桿機構，使隨動夾具沿著直線導軌往復直線運動，保證了工件表面研磨軌跡的均勻性，同時有利于氣動垂直加壓，保證了工件可以在高速研磨拋光條件下的設備運行穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖(立體圖一)；

圖2是本發(fā)明的結構示意圖(立體圖二)；

圖3是本平面研磨拋光機壓緊結構示意圖；

圖4是夾具直線往復運動結構示意圖；

圖5平面研磨拋光機平面結構簡圖；

圖6研磨盤上一顆磨粒在工件表面軌跡；

圖7工件表面一點在研磨盤表面軌跡。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結合具體實施方式并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。

結合圖1‐4，一種工件夾具往復直線運動的平面研磨拋光機，包括加壓機構，平面研磨拋光機構和機座機構，如圖1和2所示。

加壓機構由夾具高度調節(jié)器1、氣動壓緊裝置2和隨行夾具3組成，如圖3所示。高度調節(jié)器1，氣動壓緊裝置2都固定在隨行夾具3上。夾具高度調節(jié)器1為控制夾具高度調節(jié)機構，可以是螺紋調節(jié)，墊片壓緊調節(jié)，手動調節(jié)中的一種調節(jié)夾具高度升降方法，當加工不同厚度工件時，可以調節(jié)夾具高度調節(jié)器1讓氣動壓頭15和研磨盤保持合適的距離，在加工操作時，既能使工件夾具固定工件后可以放置在氣動壓頭15和研磨盤3之間，又能使氣動壓頭15可以將工件壓緊在研磨盤3上；氣動壓緊裝置2包括氣缸，氣動栓等原件組成，可以控制氣動壓頭下壓和抬起，通過氣壓閥可以調節(jié)氣壓的大小從而調節(jié)加工載荷的大小。為保證隨行夾具可以運動起來，加壓機構安裝在運動導軌9上，可以隨著運動導軌方向來回移動。

研磨機構包括滑軌4，偏心距調節(jié)器5，搖桿機構6，主動轉輪7，主動轉輪驅動電機8，研磨盤11，研磨盤驅動電機12，推桿16，滑塊17，連接桿18，如圖4所示。主動轉輪驅動電機8可以驅動主動轉輪7作回轉運動，主動轉輪7上有一個偏心距調節(jié)器5，偏心距調節(jié)器5可以是螺紋調節(jié)，齒輪調節(jié)中的一種方式調節(jié)，通過改變偏心距控制滑塊17到驅動主動轉輪中心的距離，進而控制待加工件直線運動的距離長短，偏心距調節(jié)器5通過錐形螺栓實現(xiàn)自鎖，滑塊17與偏心距調節(jié)器5鉸鏈連接，可以在水平面內相互轉動。搖桿機構6可以在滑塊17內來回運動，搖桿機構6的一端與連接桿18鉸鏈連接，另外一端與推桿16鉸鏈連接，推桿16可以在滑軌4內來回直線運動。當打開主動轉輪驅動電機8，可以驅動推桿的直線運動，進而驅動隨動夾具的來回直線運動。同時打開研磨盤驅動電機12驅動研磨盤11做回轉運動。實現(xiàn)對工件的研磨拋光加工。該平面研磨拋光機可以使工件在研磨盤上旋轉的同時，在研磨盤上作來回直線運動，研磨軌跡更加均勻，可以獲得良好的工件平面度。

圖5是平面研磨拋光機平面結構簡圖，其中ω1是主動轉輪的轉速，ω2是連接桿的擺動速度，ω3是研磨盤驅動電機驅動研磨盤的轉速，ω4是工件的轉速。通過設定各部件的尺寸和位置關系，對研磨盤上一點在工件上的軌跡進行分析，具體參數(shù)如下表1所示。

表1 平面研磨拋光機運動部件具體參數(shù)

圖6為研磨盤上一顆磨粒在圓形工件表面軌跡，從圖中可以看出研磨盤上的磨粒在工件表面的研磨軌跡分布均勻，內側和外側的軌跡密度一致性好，形成表面包絡，通過該研磨方式可以提高工件平面度。圖7為工件表面一點在研磨盤表面軌跡，從圖中可以看出工件表面一點在研磨盤上的軌跡也較為均勻，保證了研磨盤磨損的一致性，有利于提高研磨盤的使用壽命。