CN103878681B - 一种具有加载装置的多级抛光盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有加载装置的多级抛光盘，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。它包括研磨抛光盘、滑台、工件安装轴、转动装置和工件安装头，滑台装在研磨抛光盘的上方并可以沿着水平方向移动，工件安装轴装在滑台上；研磨抛光盘上设有多层环形的挡板，所有挡板均与研磨抛光盘同轴心，将研磨抛光盘从内到外分成多个环形区域，不同区域的磨料粒度不同。本发明结构简单紧凑，成本较低，自动化程度高，通过控制每一圈的磨料粒度，可以对工件分别多种不同程度精度的研磨加工；研磨抛光盘转动的时候工件也会跟着自转运动，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。

Description

一种具有加载装置的多级抛光盘

技术领域

本发明涉及一种具有加载装置的多级抛光盘，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、精抛为一体的一种具有加载装置的多级抛光盘。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种具有加载装置的多级抛光盘，包括研磨抛光盘、滑台、工件安装轴、转动装置和工件安装头，滑台装在研磨抛光盘的上方并可以沿着水平方向移动，滑台上设有安装孔，工件安装轴穿过安装孔，研磨抛光盘的底部连接转动装置；

研磨抛光盘上设有多层环形的挡板，所有挡板均与研磨抛光盘同轴心，挡板固定在研磨抛光盘上，挡板由内到外半径逐渐增加，挡板将研磨抛光盘从内到外分成多个环形区域，所述环形区域内涂覆有不同粒度的磨料，环形区域内磨料的粒度由外至内逐渐增加；

工件安装头连接摩擦块，摩擦块通过轴承连接工件安装轴的底部；工件安装轴的上端通过联轴器连接双向受力气缸，双向受力气缸固定在滑台上，双向气缸作用是通过联轴器控制工件安装轴沿着竖直方向的运动，从而控制工件安装头的上下移动并提供研磨抛光过程中需要的下压力；滑台连接水平放置的滚珠丝杠和直线导轨，滚珠丝杠和直线导轨平行放置，滚珠丝杠的一端连接驱动装置，滑台在滚珠丝杠和直线导轨的作用下水平移动。

进一步的，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。

进一步的，驱动装置由电机、减速器和控制器组成。

进一步的，双向受力气缸通过气缸座固定在滑台上。

进一步的，滑台与工件安装轴通过轴承连接。

本发明的技术构思为：利用具有多级结构的研磨抛光盘对工件进行连续加工，将研磨抛光盘分为不同磨料粒度的多个部分，通过控制每一圈的磨料粒度，可以对工件分别进行粗磨、精磨、粗抛、精抛等不同程度的加工。

研磨抛光盘上设有多层环形的挡板，将研磨抛光盘从内到外分成多个环形区域，在此我们将研磨抛光盘从内到外分别命名为第一环形区域、第二环形区域……第N环形区域，其中第N环形区域为研磨抛光盘最外层的环形区域。第一环形区域、第二环形区域……第N环形区域的环形区域内磨料粒度逐渐减小。研磨抛光盘上的环形挡板作用是防止加工时产生的废料飞溅到相邻区域，在进行下一步加工时对加工精度产生影响。

研磨抛光盘在其底部连接的电机和减速器下带动自转，工件安装轴底部的摩擦块与挡板贴合时会被带动进行自转，而工件安装轴与摩擦块通过轴承连接，摩擦块的转动不会带动工件安装轴带动，而是会带动安装在摩擦块底部的工件安装头自转，当工件开始研磨时，在研磨抛光盘转动和工件本身自转的共同作用下可实现待加工表面的加工纹理无序化。工件安装轴安装在滑台上，会随着滑台水平运动，同时工件安装轴的顶端通过联轴器连接双向受力气缸，可以带动工件的上下移动并提供工件加工时需要的下压力。

驱动电机的转速保持不变，整个研磨抛光盘的角速度保持不变，滑台在水平方向移动到研磨抛光盘的内圈时，由于内圈的半径变小，因此内圈研磨时的线速度降低，从外至内的线速度会越来越慢，在抛光的时候，抛光精度要求越高，要求的线速度就越低，因此可以进一步的实现不同程度的抛光效果。

双向受力气缸的作用是施加研磨时需要的力和将工件安装头的抬起，从而实现工件安装头的垂直方向的进给。

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，通过控制每一圈的磨料粒度，可以对工件分别进行粗磨、精磨、粗抛、精抛等多种不同程度的加工；研磨抛光盘转动的时候工件也会跟着自转运动，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；加工时随着滑台的移动，加工的线速度越来越慢，磨料粒度越来越高，越来越适合精抛，实现了工件加工的无级变速。

附图说明

图1是本发明结构示意图的剖面图。

图2是本发明结构示意图的俯视图。

图3是本发明工件安装头部分的局部放大图。

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。

结合图1、图2和图3，一种具有加载装置的多级抛光盘，包括研磨抛光盘1、滑台2、工件安装轴3、转动装置和工件安装头4，滑台2装在研磨抛光盘1的上方并可以沿着水平方向移动，滑台2上设有安装孔，工件安装轴穿3过安装孔，研磨抛光盘1的底部连接转动装置。转动装置包括装在研磨抛光盘底部的电机和减速器，研磨抛光盘1在电机和减速器的作用下进行自转。

研磨抛光盘1上设有多层环形的挡板5，所有挡板5均与研磨抛光盘1同轴心，挡板5由内到外半径逐渐增加，挡板5将研磨抛光盘从内到外分成多个环形区域，环形区域内涂覆有不同粒度的磨料，环形区域内磨料的粒度由外至内逐渐增加；挡板5可以防止加工的过程中产生的磨屑飞溅到临近的加工区域引起干扰，同时研磨抛光盘1自转的同时挡板5也跟着一起转动，这时贴合在挡板5上的摩擦块6可以跟着一起转动，从而带动连接在摩擦块6底部的工件安装头4的转动。

滑台2水平放置，滑台2上设有安装孔，工件安装轴3穿过安装孔，并且通过轴承与滑台2连接。滑台2内设有两个水平通孔，滚轴丝杠10和直线导轨11分别穿过两个水平通孔，滚轴丝杠10穿过的通孔内设有与滚轴丝杠10配合的内螺纹，滚轴丝杠10的一端连接驱动装置，当驱动装置带动滚轴丝杠10转动时，会带动滑台在直线导轨11和滚珠丝杠10的导向下水平移动。滑台2水平移动，即可带动工件的左右移动。

工件安装轴3的上端通过联轴器7连接双向受力气缸8，双向受力气缸8通过螺栓固定在气缸座9上，气缸座9通过螺栓固定在滑台2上，双向受力气缸8通过联轴器7控制工件安装轴沿着竖直方向的运动，从而控制工件安装头4的上下移动。工件向下移动，接触到研磨抛光盘不同的加工圈，即可进行不同的加工；当加工完毕后，控制双向受力气缸反方向运动，工件向上移动脱离出挡板范围，再通过驱动装置控制滑台水平移动，将工件移动到下一个加工圈，再将工件向下移动，进行下一步的加工。

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。驱动装置由电机、减速器和控制器组成。

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)

1.一种具有加载装置的多级抛光盘，其特征在于：包括研磨抛光盘、滑台、工件安装轴、转动装置和工件安装头，滑台装在研磨抛光盘的上方并可以沿着水平方向移动，滑台上设有安装孔，工件安装轴穿过安装孔，研磨抛光盘的底部连接转动装置；

所述研磨抛光盘上设有多层环形的挡板，所述所有挡板均与研磨抛光盘同轴心，所述挡板固定在研磨抛光盘上，所述挡板由内到外半径逐渐增加，所述挡板将研磨抛光盘从内到外分成多个环形区域，所述磨料涂覆于环形区域内，所述环形区域内磨料的粒度由外至内逐渐增加；

所述工件安装头连接摩擦块，摩擦块通过轴承连接工件安装轴的底部；所述工件安装轴的上端通过联轴器连接双向受力气缸，所述双向受力气缸固定在滑台上，双向气缸作用是通过联轴器控制工件安装轴沿着竖直方向的运动，从而控制工件安装头的上下移动并提供研磨抛光过程中需要的下压力；所述滑台连接水平放置的滚珠丝杠和直线导轨，所述滚珠丝杠和直线导轨平行放置，滚珠丝杠的一端连接驱动装置，滑台在滚珠丝杠和直线导轨的作用下水平移动。

2.根据权利要求1所述的一种具有加载装置的多级抛光盘，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1所述的一种具有加载装置的多级抛光盘，其特征在于：所述驱动装置由电机、减速器和控制器组成。

4.根据权利要求1所述的一种具有加载装置的多级抛光盘，其特征在于：所述双向受力气缸通过气缸座固定在滑台上。

5.根据权利要求1所述的一种具有加载装置的多级抛光盘，其特征在于：所述滑台与工件安装轴通过轴承连接。