CN103317422B - 一种动压浮离抛光装置 - Google Patents
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Abstract
一种动压浮离抛光装置，包括机架、抛光盘和研磨盘，所述抛光盘位于所述研磨盘的上方，所述抛光盘与主轴下端连接，所述抛光装置还包括电容测距模块、伺服微进给模块和动压盘浮离模块，其中，电容测距模块包括安装在主研磨盘上的三个电容传感器；所述伺服微进给模块包括伺服电机、伺服电机安装架、联轴器、丝杠和丝杠螺母；所述动压盘浮离模块包括直流电机、电机连接轴、限位轴套、主轴连接套、限位板和微动升降器。本发明在加工工件时既能降低表面粗糙度、改善表面质量，同时能够提高精度。
Description
技术领域
本装置涉及抛光领域，提出了一种动压浮离抛光装置。
背景技术
随着科学技术的发展，光学、机械、电子学科交叉的各种系统被制造出来。为了保证系统中关键元件的高质量和高性能,不仅要求元件有很高的加工精度，甚至要求元件有极高的平面度和无损伤超平滑表面，即要求工件无划痕、微裂纹、凹坑以及晶格畸变等损伤。光学及半导体零件的加工基本上包括铣磨成型、研磨、抛光这3道工序，最终的表面质量由抛光决定，因此抛光是最重要的工序。抛光通常使用1um以下的微粒磨粒，抛光盘用沥青、石蜡、合成树脂和人造革、锡等软质金属或非金属材料制成以来达到技术要求。但在调研过程中，发现现阶段国内的抛光加工设备精度低，抛光工艺人为因素多，造成产品合格率低、精度差及工作效率低下等。目前，国内现有设备已不能满足越来越高的超精密抛光加工要求，国外超精密抛光设备又非常昂贵，因而超精密抛光设备的研制已显得非常重要。
而从超光滑表面流体抛光技术国内外研究现状的诸多研究结果表明：磨料与加工表面的抛光压力是造成抛光缺陷的重要原因之一，接触式抛光表面粗糙度约为抛光粒子直径的1/5，亚表面的损伤层深度约为抛光粒子深度直径的1/2—1倍，位错密度范围为5×109cm2—4×1010cm2，与抛光面平行的局部应变值为0.1％。松散磨粒与流体混合，可构成液—固两相或气—固两相磨粒流，因此以磨粒流为代表的准/非接触式抛光加工方法有利于减少去除单位，改善磨粒与工件的接触状况，更容易实现少无损伤、低应力的抛光加工。
发明内容
为了克服传统的抛光机在加工工件时不能兼顾加工质量和加工精度的不足，本发明提供一种在加工工件时既能降低表面粗糙度、改善表面质量，同时能够提高精度的动压浮离抛光装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种动压浮离抛光装置，包括机架、抛光盘和研磨盘，所述抛光盘位于所述研磨盘的上方，所述抛光盘与主轴下端连接，其特征在于：所述抛光装置还包括电容测距模块、伺服微进给模块和动压盘浮离模块，其中，
电容测距模块包括安装在主研磨盘上的三个电容传感器；
所述伺服微进给模块包括伺服电机、伺服电机安装架、联轴器、丝杠和丝杠螺母，伺服电机通过联轴器与丝杠传动连接，丝杠与所述丝杠螺母配合，丝杠螺母通过螺栓与滑台相连接，所述伺服电机安装在所述伺服电机安装架，所述伺服电机安装架安装在机架上，所述滑台的两端设有滑套，所述滑套可上下滑动地套装在立柱上，所述立柱安装在机架上；
所述动压盘浮离模块包括直流电机、电机连接轴、限位轴套、主轴连接套、主轴和抛光盘，所述直流电机的输出轴通过普通平键与电机连接轴连接，所述电机连接轴通过导向平键带动限位轴套转动，所述限位轴套再通过导向平键依次将动力传递给主轴连接套和主轴，所述主轴与抛光盘连接，所述动压盘浮离模块还包括限位板、微动升降器、电机连接架、定圈、推力球轴承、弹簧和锁紧螺母，所述微动升降器与限位板相连接，通过粗调和精调旋钮对限位板进行调节，所述限位板依次通过推力球轴承和限位轴套对弹簧施加不同的预紧力，所述定圈与电机连接架连接，所述推力球轴承安装在电机连接轴上并通过所述定圈和限位轴套进行支撑固定，所述锁紧螺母安装在主轴上端，所述弹簧套在主轴上端。
本发明的技术效果为：1.本发明能够去除抛光工艺中工件表面的微小划痕以及改善工件的平面度；2.本发明作为一种新式的非接触抛光，在加工精度上相比传统的接触式抛光有很大的提高；3.本发明通过伺服微进给模块和微动限位模块，能够调节抛光盘与研磨盘之间的初始距离，而且解决了动压浮离抛光中因抛光盘浮离位置变动影响到抛光精度的难题；4.本发明通过电容传感器可以检测到抛光盘的浮离位移变化。
附图说明
图1是电容测距装置示意图。
图2是伺服微进给工作原理示意图。
图3是动压浮离抛光装置的结构示意图。
图4是抛光盘动压浮离工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图1～图4，一种动压浮离抛光装置，包括：伺服电机1、上轴承座2、直流电机3、立柱4、定圈5、微动升降器6、滑套7、电容传感器8、联轴器9、丝杠10、限位板11、限位轴套12、花键轴13、丝杠螺母14、下轴承座15、主轴16、滑台17、抛光盘18、研磨盘19。所述的伺服电机1通过联轴器9与丝杠10传动连接，所述的丝杠10通过丝杠螺母14与滑台17连接，所述的滑台17与下轴承座15连接，所述的滑台17还与微动升降器6连接，所述的微动升降器6与限位板11连接。所述的直流电机3与主轴16通过联轴器连接，所述的主轴16通过键与花键轴13连接，实现同步旋转，所述的主轴还与抛光盘连接。所述伺服电机1启动，通过所述联轴器9带动所述丝杠10转动，从而使所述丝杠螺母14上下移动，从而带动所述滑台17进行上下平移，从而达到对所述抛光盘18的初始位置的调节。调节所述微动升降器6，带动所述限位板11上下移动，从而间接推动所述限位轴套12的上下移动。随着所述抛光盘18的浮离位置的变动，所述电容传感器8的电容量发生变化，实现实时检测目的。
参照图4，来阐述动压浮离抛光的主要过程。首先调节所述调节微动升降器6，使所述驱动限位板11上下运动，从而依次推动所述推力球轴承23和所述限位轴套12的上下运动，使弹簧产生不同的预紧力。再启动所述直流电机3，通过普通平键22和紧定螺钉方式将动力传递给所述电机连接轴20，再通过导向平键依次传递给所述限位轴套12、主轴连接套21和主轴16，从而带动所述抛光盘18转动。当所述抛光盘18与研磨盘在液体中存在足够的相对速度时，会产生液体动压，使保持环中的工件浮离研磨盘表面，通过浮动间隙的粉末颗粒对工件进行抛光。而所述抛光盘18和所述主轴16也会受到楔形液体的冲击而向上浮动，从而挤压滑台和抛光盘18、限位轴套12和锁紧螺母24之间的弹簧，弹簧具有一定的预紧力，进而会产生抵抗作用，吸收所述抛光盘18和所述主轴16的浮动的能量，使得他们快速回复到理想的工作位置，确保所述抛光盘18动压浮离位置的稳定。
本实施例中抛光盘直径指标为180mm，工作转速指标为500～3000r/min，伺服进给定位精度指标为1um，电容测距精度指标为0.2um，微动限位精度指标为0.5um，动压浮离行程具体指标为30um。
Claims (1)
1.一种动压浮离抛光装置，包括机架、抛光盘和研磨盘，所述抛光盘位于所述研磨盘的上方，所述抛光盘与主轴下端连接，其特征在于：所述抛光装置还包括电容测距模块、伺服微进给模块和动压盘浮离模块，其中，
电容测距模块包括安装在主研磨盘上的三个电容传感器；
所述伺服微进给模块包括伺服电机、伺服电机安装架、联轴器、丝杠和丝杠螺母，伺服电机通过联轴器与丝杠传动连接，丝杠与所述丝杠螺母配合，丝杠螺母通过螺栓与滑台相连接，所述伺服电机安装在所述伺服电机安装架，所述伺服电机安装架安装在机架上，所述滑台的两端设有滑套，所述滑套可上下滑动地套装在立柱上，所述立柱安装在机架上；
所述动压盘浮离模块包括直流电机、电机连接轴、限位轴套、主轴连接套、限位板和微动升降器，所述直流电机的输出轴与电机连接轴连接，所述电机连接轴通过导向平键带动限位轴套转动，所述限位轴套再通过导向平键依次将动力传递给主轴连接套和主轴，所述主轴与抛光盘连接，所述动压盘浮离模块还包括限位板、微动升降器、电机连接架、定圈、推力球轴承、弹簧和锁紧螺母，所述微动升降器与限位板相连接，通过粗调和精调旋钮对限位板进行调节，所述限位板依次通过推力球轴承和限位轴套对弹簧施加不同的预紧力，所述定圈与电机连接架连接，所述推力球轴承安装在电机连接轴上并通过所述定圈和限位轴套进行支撑固定，所述锁紧螺母安装在主轴上端，所述弹簧套在主轴上端。
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