CN102658520B - 基于分级结构化复合弹性研抛盘的动压光整系统 - Google Patents

Abstract

基于分级结构化复合弹性研抛盘的动压光整系统，包括工作台和架设在工作台上的研抛盘，所述研抛盘连接研抛盘驱动装置，所述研抛盘驱动装置由电机和减速器组成，用于控制研抛盘转动，所述的研抛盘由外向内具有研磨圈和抛光内圈；研抛盘表面布设有用于流通抛光液的流道；动压调节装置将工件压在研抛盘上。本发明的有益效果在于：该系统自动化程度高，通过电磁装置对工件所受压力进行动态调节，实现压力的无级变化，根据工件所处的不同加工阶段自动调节施加的压力，提高了工件加工质量并减少了人为因素的影响。

Description

基于分级结构化复合弹性研抛盘的动压光整系统

技术领域

本发明涉及一种基于分级结构化复合弹性研抛盘的动压光整系统，适用于光学元件、非晶薄膜衬底等工件表面的研磨与抛光加工。

背景技术

光整加工是指从待加工工件上不切除或切除极薄材料层，用以改善工件表面粗糙度或强化其表面的加工过程，采用的方法包括抛光和研磨。传统的利用研磨盘或抛光盘的光整系统将研磨与抛光工序分开，使得由研磨过度到抛光时系统需要将研磨盘更换为抛光盘，很难提升加工效率。即使是单一的研磨加工，单一磨粒粒度的研磨盘也并不能使工件完全达到所需的表面粗糙度或者需要很长的加工时间。且传统的研磨和抛光系统，加工时需要人为添加砝码或由工件和承托工件的器件本身的重力来决定施加于工件表面与研磨盘(或抛光盘)表面的压力，这使得所施加的压力不能根据加工需求得到动态调节而且无法得到低于工件和承托工件的器件本身的重力的压力，在更换研磨盘或抛光盘后需添加或者更换砝码，由于砝码的质量固定，很难实现施加压力的连续变化，从而影响了加工质量，并且受人为因素影响大，很难实现自动化。利用传统的研磨盘(或抛光盘)加工，由于研磨盘(或抛光盘)表面为纯平面，而工件表面紧贴在其表面，使得工件待加工表面很难与冷却液(或抛光液)充分接触，这不仅不利于工件待加工表面的冷却与加工，而且不利于磨屑的去除，从而影响了工件的加工质量与加工效率。

发明内容

为了克服现有的光整技术中存在的加工效率低、资源利用率低、自动化程度不高等缺点，本发明提出一种基于分级结构化复合弹性研抛盘，具有高加工效率、资源利用率、自动化程度和加工质量特性的动压光整系统。

基于分级结构化复合弹性研抛盘的动压光整系统包括工作台和架设在工作台上的研抛盘，所述研抛盘连接研抛盘驱动装置，所述研抛盘驱动装置由电机和减速器组成，用于控制研抛盘转动，其特征在于：所述的研抛盘由外向内具有粗磨圈9、细磨圈、精磨圈和抛光内圈；所述的研抛盘表面布设有用于流通抛光液的流道；动压调节装置将工件压在研抛盘上；

所述动压调节装置的支撑导向体一端安装在工作台上；所述动压调节装置连接有驱动其在研抛盘表面移动的转动装置和用于提供动压的动压控制装置。

所述动压调节装置包括支撑导向体，所述支撑导向体为带有支撑臂的圆筒结构，所述支撑导向体上安装有应力检测元件，所述支撑导向体的圆筒内从上到下依次安装有电磁装置、磁性运动块和加压块，所述电磁装置固定在支撑导向体的圆筒上，包括电磁线圈和铁芯，所述电磁线圈套在铁芯外围，所述磁性运动块可在支撑导向体的圆筒内上下运动，具有永磁性，所述加压块通过轴承与磁性运动块相连，将研抛盘和加压块之间的工件压在研抛盘上。

进一步，所述转动装置由电机和减速器组成，并与用于控制电机转速的转动控制机构相连。

进一步，所述工作台上配有液体喷射装置，所述液体喷射装置的总导管通过旋转头分出数根支导管，所述支导管与均布在研抛盘结构化表面上的流道相连。

进一步，所述的动压调节装置数量可有1到8个。

进一步，所述的动压调节装置采用圆弧运动方式。

本发明的技术构思为：利用一种分级结构化复合弹性研抛盘对工件进行光整加工，工件安装在研抛盘与加压块之间。加工时，工件表面受到的压力可通过支撑导向体上的反馈应力换算得到，通过将所得到的实时压力与该加工工序所设定的压力进行比较得到压力差值，动压控制系统利用该压力差值对电磁装置中的电流进行动态调节，动态电流使电磁装置产生动态磁场，在动态磁场影响下磁性运动块和加压块的受力状况发生改变，进而使工件表面所受压力改变并达到所需值，便可实现压力的动态控制。为达到加工的最优效果，工件在粗磨、细磨、精磨和抛光时所需的压力各不相同，因此在工件移动到研抛盘的不同加工圈加工时，动压调节装置便可对工件的压力进行实时调节。动压光整系统所使用的分级结构化复合弹性研抛盘由外向内具有粗磨圈、细磨圈、精磨圈和抛光内圈，当工件在研抛盘的粗磨圈上经过设定时间的加工后，动压调节装置的支撑导向体所连接的转动装置便驱动动压调节装置同时带动工件移动到细磨圈再进行细磨加工，以此类推，工件依次进行精磨和抛光加工过程，便可实现工件在研抛盘上由粗磨圈逐渐向抛光内圈移动，实现工件由研磨到抛光的光滑过渡，因此在一个研抛盘上便可实现工件的研磨与抛光加工工序。由于研抛盘的转动，将带动加压块作自转运动。工件在研抛盘转动和加压块自转的共同作用下可实现待加工表面的加工纹理无序化。同时，在加工过程中，液体喷射系统通过支导管对分级结构化复合弹性研抛盘上的流道喷射冷却液(或抛光液)，对加工部位进行冷却并去除磨屑等。支导管与研抛盘固定，跟随研抛盘转动，使支导管始终对着流道喷射冷却液(或抛光液)，有助于流道中磨屑的去除、液体的流动和温度场的平衡。

本发明的有益效果在于：该系统自动化程度高，通过电磁装置对工件所受压力进行动态调节，实现压力的无级变化，根据工件所处的不同加工阶段自动调节施加的压力，提高了工件加工质量并减少了人为因素的影响。工件随着动压调节装置依次经过研磨和抛光，实现从研磨到抛光的快速衔接，避免了加工过程中更换设备或工具，充分提高了加工效率与设备的利用率，节约了资源。加工中，喷射冷却液(或抛光液)的支导管随研抛盘转动，有利于磨屑从结构化表面上去除和液体的流动，并增加了冷却液(或抛光液)与工件的接触，提高了光整加工的效率与质量。

附图说明

图1是本发明所涉及的动压光整系统结构示意图。

图2是本发明所涉及的动压调节装置的结构示意图。

图3是本发明所涉及的一种分级结构化复合弹性研抛盘示意图。

图4是本发明所涉及的工件在研抛盘上的运动形式示意图。

具体实施方式

参照图1～4，基于分级结构化复合弹性研抛盘的动压光整系统，包括工作台1和架设在工作台1上的研抛盘9，所述研抛盘9连接研抛盘驱动装置10，所述研抛盘驱动装置10由电机和减速器组成，用于控制研抛盘9转动，其特征在于：所述的研抛盘9由外向内具有粗磨圈9323、细磨圈9322、精磨圈9321和抛光内圈931；所述的研抛盘9表明布设有用于流通抛光液的流道94；动压调节装置8将工件S1压在研抛盘9上；

所述动压调节装置8的支撑导向体81一端安装在工作台1上；所述动压调节装置8连接有驱动其在研抛盘9表面移动的转动装置3和用于提供动压的动压控制装置4。

所述动压调节装置8包括支撑导向体81，所述支撑导向体81为带有支撑臂的圆筒结构，所述支撑导向体81上安装有应力检测元件82，所述支撑导向体81的圆筒内从上到下依次安装有电磁装置83、磁性运动块86和加压块84，所述电磁装置83固定在支撑导向体81的圆筒上，包括电磁线圈831和铁芯832，所述电磁线圈831套在铁芯832外围，所述磁性运动块86可在支撑导向体81的圆筒内上下运动，具有永磁性，所述加压块84通过轴承85与磁性运动块86相连，将研抛盘9和加压块84之间的工件S1压在研抛盘9上。

所述转动装置3由电机和减速器组成，并与用于控制电机转速的转动控制机构2相连。

所述动压控制装置4与动压调节装置8中的电磁线圈831相连，用于控制动压调节装置8内电磁线圈831的电流大小。

所述工作台1上配有液体喷射装置5，所述液体喷射装置5的总导管6通过旋转头分出数根支导管7，所述支导管7与均布在研抛盘9结构化表面上的流道94相连。

所述动压光整系统的动压调节装置8数量理论上可有1到8个。

所述动压光整系统的动压调节装置8采用圆弧运动方式。

本发明的技术构思为：利用一种分级结构化复合弹性研抛盘对工件进行光整加工，工件S1安装在研抛盘9与加压块84之间。加工时，工件S1表面受到的压力可通过支撑导向体81上的反馈应力换算得到，通过将所得到的实时压力与该加工工序所设定的压力进行比较得到压力差值，动压控制装置4依据该压力差值对电磁装置83中的电流进行动态调节，动态电流使电磁装置83产生动态磁场，在动态磁场影响下磁性运动块86和加压块84的受力状况发生改变，进而使工件S1表面所受压力改变并达到所需值，便可实现压力的动态控制。为达到加工的最优效果，工件S1在粗磨、细磨、精磨和抛光时所需的压力各不相同，因此在工件S1移动到研抛盘的不同加工圈加工时，动压调节装置8便可对工件S1的压力进行实时调节。动压光整系统所使用的分级结构化复合弹性研抛盘9由外向内具有粗磨圈9323、细磨圈9322、精磨圈9321和抛光内圈931，当工件S1在研抛盘9的粗磨圈9323上经过设定时间的加工后，动压调节装置8的支撑导向体81所连接的转动装置3便驱动动压调节装置8同时带动工件S1移动到细磨圈9322再进行细磨加工，以此类推，工件依次进行精磨和抛光加工过程，便可实现工件在研抛盘9上由粗磨圈9323逐渐向抛光内圈931移动，实现工件S1由研磨到抛光的光滑过渡，因此在一个研抛盘9上便可实现工件S1的研磨与抛光加工工序。由于研抛盘9的转动，将带动加压块84作自转运动。工件S1在研抛盘9转动和加压块84自转的共同作用下可实现待加工表面的加工纹理无序化。同时，在加工过程中，液体喷射系统5通过支导管7对分级结构化复合弹性研抛盘9上的流道94喷射冷却液(或抛光液)，对加工部位进行冷却并去除磨屑等。支导管7与研抛盘9固定，跟随研抛盘9转动，使支导管7始终对着流道94喷射冷却液(或抛光液)，有助于流道94中磨屑的去除、液体的流动和温度场的平衡。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.基于分级结构化复合弹性研抛盘的动压光整系统，其特征在于：包括工作台和架设在工作台上的研抛盘，所述研抛盘连接研抛盘驱动装置，所述研抛盘驱动装置由电机和减速器组成，用于控制研抛盘转动，其特征在于：所述的研抛盘由外向内具有粗磨圈9、细磨圈、精磨圈和抛光内圈；所述的研抛盘表面布设有用于流通抛光液的流道；动压调节装置将工件压在研抛盘上；

所述动压调节装置的支撑导向体一端安装在工作台上；所述动压调节装置连接有驱动其在研抛盘表面移动的转动装置和用于提供动压的动压控制装置；

所述动压调节装置包括支撑导向体，所述支撑导向体为带有支撑臂的圆筒结构，所述支撑导向体上安装有应力检测元件，所述支撑导向体的圆筒内从上到下依次安装有电磁装置、磁性运动块和加压块，所述电磁装置固定在支撑导向体的圆筒上，包括电磁线圈和铁芯，所述电磁线圈套在铁芯外围，所述磁性运动块可在支撑导向体的圆筒内上下运动，具有永磁性，所述加压块通过轴承与磁性运动块相连，将研抛盘和加压块之间的工件压在研抛盘上。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述转动装置由电机和减速器组成，并与用于控制电机转速的转动控制机构相连。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述工作台上配有液体喷射装置，所述液体喷射装置的总导管通过旋转头分出数根支导管，所述支导管与均布在研抛盘结构化表面上的流道相连。

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