CN101422872A - 一种气浮式机械抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气浮式机械抛光方法，主要适合于对金属零件、光学玻璃、锗晶体、单晶硅片、宝石、石英晶体等进行精磨及超光滑表面的加工。其主要技术特征是：采用一块均匀喷气的磨盘，贴近底盘上转动的工件表面，磨盘和工件浸在含有一定磨料的抛光溶液中，磨盘沿工件的反方向转动，也可以不转动，抛光过程中磨盘的喷气表面与工件表面之间，自然形成一层气液膜，夹在磨盘与工件之间的气液膜中的磨料对工件进行均匀的柔性抛光。本发明通过实际应用证明：从根本上提高和稳定了工件超光滑表面机械抛光的质量，工件的工序合格率大幅度上升，克服了原抛光工序对操作人员技术水平、经验要求高的缺陷。

Description

一种气浮式机械抛光方法
一、技术领域
本发明涉及一种机械抛光方法，主要适合于对金属零件、光学玻璃、锗晶体、单晶硅片、宝石、石英晶体等进行精磨及超光滑表面的加工。
二、背景技术
在现有技术中，对一些精密工件的加工，最终的表面质量由抛光决定，因此抛光是一些精密工件加工十分重要的工序。通常高质量的光滑表面的抛光是以压沙平板、沥青或纤维等弹性材料作磨盘，配以抛光液加工来达到技术要求。这是一项对加工者的技术水平、经验依赖性较大的工作，同时存在着对抛光质量不稳定，有些特殊的工件难以达到技术要求，合格率低，不能满足批量生产的需求。
三、发明内容
本发明的任务和主要解决的主要技术问题是：针对目前机械抛光中存在的不足，寻找一种气浮式的抛光方法，在此方法的指导下，制作出相应的抛光装置，投入生产使用。以便稳定和提高工件质量，降低生产成本。
本发明的主要技术方案是：采用一块均匀喷气的磨盘，贴近底盘上转动的工件表面，磨盘和工件浸在含有一定磨料的抛光溶液中，磨盘沿工件的反方向转动，也可以不转动，抛光过程中磨盘的喷气表面与工件加工表面之间，有一个自然形成的空隙，空隙中也自然形成一层气液膜，使得磨盘浮在工件上，保持软接触，夹在磨盘与工件之间的气液膜中的磨料对工件进行均匀的柔性摩擦抛光，根据抛光时间决定工件加工是否合格。
按本发明制作的抛光装置通过实际应用证明：从根本上提高和稳定了工件超光滑表面机械抛光的质量，技术指标明显高于普通抛光方法，工件的工序合格率大副度上升，对操作人员的水平要求不高，只须普通机加技术工人即可。
四、附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细地描述。
图1，是本发明的示意图。
图2，是按本发明制作成的抛光装置结构示意图。
图3，是图2的A向视图。
图4，是本发明的喷气磨盘全剖视图。
图5，是图4的B向视图。
图6，是本发明的气动控制机构图。
五、具体实施方式
参照图1，本发明的主要技术方案说明：采用一块均匀喷气的磨盘1，贴近底盘4上转动的工件3表面，磨盘和工件浸在含有一定磨料的抛光溶液5中，磨盘1沿工件的反方向转动，也可以不转动，抛光过程中磨盘1的喷气表面与工件3加工表面之间，有一个自然形成的空隙，空隙中也自然形成一层气液膜2，使得磨盘浮在工件上，保持软接触，夹在磨盘与工件之间的气液膜中的磨料对工件进行均匀的柔性摩擦抛光，根据抛光时间决定工件加工是否合格。
参照图2、3、6，按本发明制作的抛光装置由：直插式旋转接头7、单向节流阀8、过渡接头9、上压盘10、上密封盘11、密封垫圈12、喷气磨盘1、底盘4、溶液5、溶液盒5—1、主轴13、联轴器14、减速电机15、机架16、电机24、机轮和传动带23、电机支架25、支架17及气动控制机构等组成。其主要结构是：由一个普通的抛光设备(底盘4以下的结构)，在其底盘4上焊接一个溶液盒5—1，盒内装入一定量的抛光溶液5，溶液盒上方通过支架25、17安装连接1--3套气浮式抛光机构(磨盘1以上单向节流阀8以下的结构)，在上压盘10上方，连接一套气动控制机构(单向节流阀8、旋转接头7等结构)，气浮式抛光机构可以是固定的，也可以设计成可以摆动的。
参照图1、2，本发明的工作原理：由直插式旋转接头7接入，通过单向节流阀8、上压盘10、上密封盘11、喷气磨盘1，当通气时，磨盘1与工件3在气压的作用下，磨盘浮在工件表面上，调节单向节流阀的大小可控制磨盘1与工件3之间的间隙(工件与底盘粘结固定)，从而可实现对磨盘、工件的气浮控制。抛光时，在溶液盒5—1内装入抛光溶液5，溶液浸过工件3、磨盘1表面为宜；底盘上的工件3转动，磨盘1可以不动，或往相反的方向转动，或在抛光溶液的带动下被动地转动；由于磨盘的气浮作用，工件与磨盘之间形成一层气液膜2，使得磨盘浮在工件上，保持软接触；由于气液膜旋转时的离心作用，使抛光溶液中粒度稍大的颗粒被甩到四周，并渐渐沉到底部，这样夹在磨盘与工件之间的气液膜中的磨料越来越精细均匀；被加工工件表面抛光光滑，最后达到超光滑。如果提高抛光效率，就启动电机24，带动磨盘1向工件相反的方向转动，加大抛光溶液与工件的相对磨擦。
抛光过程中，主轴的运转必须保证转速均匀、平稳、无震动，转速在40--200转/分范围内，能进行无级调速。
参照图6，本发明的气动控制机构由：球阀18、空气过滤器19、减压阀20、二位二通电磁阀21、单向节流阀22、旋转接头7等组成。
参照图4、5，喷气磨盘1采用锡材料制取，其纯度在99.99％以上，也可以采用铜或铅制取。具体制作要求：先在厚度为15—30mm的锡盘上表面车出2mm宽、1--2mm深的同心圆槽；再在每个圆槽之间钻出均匀分布的小孔；对上表面进行精车加工；用磨料粒度约为0.01μm的SiO2或CeO2微粉对上表面进行精研，使其平面度达到0.5μm以下，表面粗糙度Ra0.005μm。
参照图2，溶液盒5--1内装的抛光溶液，是由纯水与磨料微粉混合而成的浓度约2--7％的悬浮液，磨料主要采用粒度约为7nm的SiO2微粉，或粒度小于5nm的人造金刚石微粉。

Claims (2)

1、一种气浮式机械抛光方法，含普通抛光设备、抛光溶液(5)，其特征在于：采用一块均匀喷气的磨盘(1)，贴近底盘(4)上转动的工件(3)表面，磨盘和工件浸在含有一定磨料的抛光溶液(5)中，磨盘(1)沿工件的反方向转动，也可以不转动，抛光过程中磨盘(1)的喷气表面与工件(3)加工表面之间，有一个自然形成的空隙，空隙中也自然形成一层气液膜(2)，使得磨盘浮在工件上，保持软接触，夹在磨盘与工件之间的气液膜中的磨料对工件进行均匀的柔性摩擦抛光，根据抛光时间决定工件加工是否合格。
2、根据权利要求1所述的气浮式机械抛光方法，其特征在于：喷气磨盘(1)的制作要求是，a、采用锡材料制取，其纯度在99.99％以上，b、先在厚度为15—30mm的锡盘上表面车出2mm宽、1--2mm深的同心圆槽，c、再在每个圆槽之间钻出均匀分布的小孔，d、对上表面进行精车加工，e、再用磨料粒度约为0.01μm的SiO2或CeO2微粉对磨盘上表面进行精研，使其平面度达到0.5μm以下，表面粗糙度Ra0.005μm。
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