CN103878676B - 一种锥螺旋形研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锥螺旋形研磨装置，包括机架底座、研磨盘、工件进给机构和工件安装头，工件安装头与研磨盘贴合，所述研磨盘盘体为锥螺旋形，所述研磨盘盘面上的磨料粒度随着盘体的螺旋线梯度式变化，越靠近锥螺旋线的顶端，磨料粒度越高；工件安装头与电机直接连接，电机控制工件安装头的自转，工件进给机构可以控制工件安装头沿着锥螺旋形轨道移动，锥螺旋形研磨盘的转动和工件安装头的自转共同作用可实现待加工表面的加工纹理无序化从而提高了加工效率与质量。同时本发明结构简单紧凑，成本较低，自动化程度高，通过控制研磨盘不同部分的磨料粒度，可以对工件分别进行粗不同程度精度的加工。

Description

一种锥螺旋形研磨装置

技术领域

本发明涉及一种锥螺旋形研磨装置，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

研磨是利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工(如切削加工)。研磨可用于加工各种金属和非金属材料，加工的表面形状有平面，内、外圆柱面和圆锥面，凸、凹球面，螺纹，齿面及其他型面。加工精度可达IT5～01，表面粗糙度可达Ra0.63～0.01微米。

抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。利用柔性抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。抛光不能提高工件的尺寸精度或几何形状精度，而是以得到光滑表面或镜面光泽为目的，有时也用以消除光泽(消光)。

当我们需要对代加工工件进行光整加工，用以改善工件表面粗糙度或强化其表面的加工过程，通常同时采用研磨和抛光。传统的利用研磨盘或者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，这使得所是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。

发明内容

为了克服现有技术加工中存在的加工效率低、自动化程度不高、抛光和研磨加工需要分开等缺点，本发明提供一种可以集粗磨、精磨、粗抛、精抛为一体的一种锥螺旋形研磨装置。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种锥螺旋形研磨装置，包括机架底座、研磨盘、工件进给机构和工件安装头，工件安装头与研磨盘贴合，所述研磨盘盘体为锥螺旋形，所述研磨盘盘面上的磨料粒度随着盘体的螺旋线梯度式变化，越靠近锥螺旋线的顶端，磨料粒度越高；

所述研磨盘的中心轴与研磨盘内壁通过直杆固接；所述中心轴通过联轴器连接第一电机，所述第一电机装在机架底座上；

所述工件进给机构包括滚轴丝杠、直线导轨、竖直导杆、滑块、连杆、移动块、第二电机和第三电机，所述第三电机装在移动块内，第三电机倒置，第三电机连接工件安装头；所述移动块与连杆通过固定销固接，所述连杆的另一端固接滑块，所述滑块装在竖直导杆上，滑块能够沿着竖直导杆上下滑动；所述滚轴丝杠和直线导轨水平平行放置，并且滚轴丝杠和直线导轨均穿过竖直导杆，所述直线导轨的一端固定在机架底座上，所述滚轴丝杠的一端连接第二电机，所述第二电机固定在机架底座上。

进一步的，所述工件安装头底面设有工件安装孔，工件安装在工件安装孔内，所述工件安装孔设在工件安装头的正中心。

进一步的，所述工件安装头底面设有工件安装孔，工件安装在工件安装孔内，所述工件安装孔设有多个，均匀分布在工件安装头的底面上。

进一步的，所述工件安装头的四周装有滚轮，工件安装头通过滚轮与研磨盘的侧壁接触。

进一步的，所述竖直导杆上设有U型槽，滑块上设有凸起卡在U型槽内，滑块只能沿着竖直导杆上下运动，不能相对于竖直导杆发生转动或扭动。

本发明的技术构思为：本方案采用圆锥盘能独立旋转，即圆锥盘自转，其转速可控，同时我们控制连杆在竖直方向及水平方向上转动。这里主要考虑的是连杆得转动与圆锥盘旋转之间的配合问题。(1)圆锥盘转速可控，工件安装头从圆锥底部开始向上运动，圆锥盘的磨料粒度从圆锥底部到圆锥顶部是依次递增的，即在不同的高度上研磨盘可进行的加工精度均不相同，至下向上分别经过粗磨、细磨、精磨、抛光，我们可控制圆锥盘驱动电机在每一个部分内的转动速度即控制圆锥盘在不同阶段内的转动速度，从而控制研磨时间。(2)由于工件安装头与研磨盘贴合，工件安装头会随着研磨盘的转动位置发生变动，工件安装头与安装在移动块内的第三电机连接，可以在第三电机的控制下进行自转。移动块通过连杆固接滑块，滑块又只能沿着竖直导杆上下移动，因此工件安装头、第三电机、连杆和滑块组成的系统无法偏转，即竖直导杆和工件安装头的距离会一直保持不变，通过控制安装在竖直导杆底部的直线导轨和滚轴丝杠控制竖直导杆水平方向的移动，控制工件安装头的运动轨迹，在这里我们设计的圆锥盘，使得工件安装头在运动的过程中始终保持在螺旋盘的两内壁之间。(3)由于工件安装头上加载了第三电机，电机的自身重力即可作为工件的施力方式。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明结构简单紧凑，成本较低，自动化程度高，通过控制研磨盘不同部分的磨料粒度，可以对工件分别进行粗不同程度精度的加工；研磨盘转动的同时工件安装头也会在电机的带动下自转，二者的共同作用下可实现待加工表面的加工纹理无序化从而提高了加工效率与质量。

附图说明

图1是本发明结构示意图的主视图。

图2是本发明结构示意图的右视图。

图3是本发明结构示意图的俯视图。

图4是本发明结构示意图的立体图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1：

结合图1、图2、图3和图4，一种锥螺旋形研磨装置，包括机架底座4、研磨盘1、工件进给机构和工件安装头6，工件安装头6与研磨盘1贴合，研磨盘1盘体为锥螺旋形，研磨盘盘面上的磨料粒度随着盘体的螺旋线梯度式变化，越靠近锥螺旋线的顶端，磨料粒度越高；工件安装头6上的工件在不同位置停留的时间不同，磨料粒度也不同，加工的精度会跟着不同。因为工件是从锥螺旋形研磨盘的底部开始加工，锥螺旋形底部的磨料粒度最低，因此可以开始最开始的粗磨，越往顶端加工的精度越高。

研磨盘1的中心轴2与研磨盘1内壁通过直杆固接；中心轴2通过联轴器3连接第一电机，第一电机装在机架底座4上。中心轴固定不会发生偏转，研磨盘1的转动也会保持稳定。

工件进给机构包括滚轴丝杠12、直线导轨11、竖直导杆10、滑块9、连杆8、移动块5、第二电机13和第三电机7，移动块7上设有倒置的凹槽，第三电机7装在移动块7的凹槽内，第三电机7倒置，第三电机7与工件安装头6连接，第三电机7使用时会带动工件安装头6的自转，即可带动安装在工件安装头6底部的工件自转。移动块5与连杆8通过固定销固接，连杆8的另一端固接滑块9，移动块5、连杆8、滑块9组成一个整体，移动的时候会同时进行移动。滑块9装在竖直导杆10上，滑块9能够沿着竖直导杆10上下滑动；滚轴丝杠12和直线导轨11水平平行放置，并且滚轴丝杠12和直线导轨11均穿过竖直导杆10，竖直导杆滚轴丝杠12和直线导轨11的作用下沿着水平放向移动，直线导轨11的一端固定在机架底座4上，滚轴丝杠12的一端连接第二电机13，第二电机13固定在机架底座4上。

工件安装头6底面设有工件安装孔，工件安装在工件安装孔内，工件安装孔设在工件安装头的正中心。

工件安装头6的四周装有滚轮，工件安装头通过滚轮与研磨盘的侧壁接触，通过滚轮与研磨盘的侧壁接触，可以防止工件安装头与研磨盘侧壁直接接触时的摩擦力过大倒置整个系统出现剧烈晃动。

竖直导杆10上设有U型槽，滑块9上设有凸起卡在U型槽内，滑块9只能沿着竖直导杆10上下运动，不能相对于竖直导杆10发生相对转动或扭动。

实施例2：

本实施例与实施例1的方案基本保持一致，唯一的区别在于工件安装头6底面设有工件安装孔，工件安装在工件安装孔内，工件安装孔设有多个，均匀分布在工件安装头的底面上。该模式可以进行多个工件同时进行加工，更进一步的提高了加工效率。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种锥螺旋形研磨装置，其特征在于：包括机架底座、研磨盘、工件进给机构和工件安装头，工件安装头与研磨盘贴合，所述研磨盘盘体为锥螺旋形，所述研磨盘盘面上的磨料粒度随着盘体的螺旋线梯度式变化，越靠近锥螺旋线的顶端，磨料粒度越高；

所述研磨盘的中心轴与研磨盘内壁通过直杆固接；所述中心轴通过联轴器连接第一电机，所述第一电机装在机架底座上；

所述工件进给机构包括滚轴丝杠、直线导轨、竖直导杆、滑块、连杆、移动块、第二电机和第三电机，所述第三电机装在移动块内，第三电机倒置，第三电机连接工件安装头；所述移动块与连杆通过固定销固接，所述连杆的另一端固接滑块，所述滑块装在竖直导杆上，滑块能够沿着竖直导杆上下滑动；所述滚轴丝杠和直线导轨水平平行放置，并且滚轴丝杠和直线导轨均穿过竖直导杆，所述直线导轨的一端固定在机架底座上，所述滚轴丝杠的一端连接第二电机，所述第二电机固定在机架底座上。

2.根据权利要求1所述的一种锥螺旋形研磨装置，其特征在于：所述工件安装头底面设有工件安装孔，工件安装在工件安装孔内，所述工件安装孔设在工件安装头的正中心。

3.根据权利要求1所述的一种锥螺旋形研磨装置，其特征在于：所述工件安装头底面设有工件安装孔，工件安装在工件安装孔内，所述工件安装孔设有多个，均匀分布在工件安装头的底面上。

4.根据权利要求1所述的一种锥螺旋形研磨装置，其特征在于：所述工件安装头的四周装有滚轮，工件安装头通过滚轮与研磨盘的侧壁接触。

5.根据权利要求1所述的一种锥螺旋形研磨装置，其特征在于：所述竖直导杆上设有U型槽，滑块上设有凸起卡在U型槽内，滑块只能沿着竖直导杆上下运动，不能相对于竖直导杆发生转动或扭动。