CN103878683A - 一种具有多级结构的研磨抛光盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多级结构的研磨抛光盘，适用于光学元件、非晶薄膜衬底等工件表面的研抛加工，它包括研磨抛光盘、滑台、工件安装轴和工件安装头，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，挡板将研磨抛光盘从内到外分成多个环形区域，磨料涂覆于环形区域内，环形区域内磨料的粒度由外至内逐渐增加。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，可以对工件进行不同程度的加工；在加工的过程中利用无摩擦气缸给工件施加恒定的向下的力，根据工件不同的加工阶段自动调节施加的压力，提高了工件加工质量并且减少了人为因素对加工质量的影响。

Description

一种具有多级结构的研磨抛光盘

技术领域

本发明涉及一种具有多级结构的研磨抛光盘，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。

专利号CN201110200490.6公开了一种气浮式无摩擦气缸，它包括气缸体以及、活塞以及活塞杆，前端盖包括前端盖壳体和空气轴承，前端盖壳体上设有轴承进气口和前端进气口，后端盖包括后端盖壳体，后端盖壳体上设有后端进气口，活塞杆穿过空气轴承与活塞连接；活塞由活塞主体、活塞前端盖和活塞后端盖组成，活塞主体圆周方向上设有若干出气孔，出气孔内设有喷气嘴，活塞前端盖和活塞后端盖上均设有单向阀机构。本发明通过空气轴承有效地实现了活塞杆与前端盖的零摩擦，通过带出气孔的活塞有效的实现了活塞外壁与气缸缸筒内壁之间的零摩擦，极大地提高了本发明的工作效率，节省了能耗。本发明采用了无摩擦气缸。

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多级结构的研磨抛光盘。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种具有多级结构的研磨抛光盘，包括研磨抛光盘、滑台、工件安装轴、转动装置、无摩擦气缸和工件安装头，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，磨料涂覆于环形区域内，环形区域内磨料的粒度由外至内逐渐增加；

每个挡板上均设有开关门；工件安装轴的底部通过轴承连接叶轮，叶轮底部连接工件安装头；工件安装轴的顶端连接无摩擦气缸的气缸塞，气缸塞套装在无摩擦气缸内；无摩擦气缸固定在滑台上；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；滑台上装有喷液管，喷液管的喷液嘴正对叶轮的叶片，喷液管喷出的冷却液带动叶轮转动同时对工件冷却；研磨抛光盘表面布设有用于流通冷却液的导流槽，导流槽通过开关门相互连通。

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，粗磨圈、精磨圈、粗抛圈和精抛圈的磨料粒度均不相同。

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空气轴承连接。

本发明的技术构思为：利用在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，环形区域内磨料的粒度由外至内逐渐增加，挡板将研磨抛光盘分开防止不同区域的磨料之间相互流动，同时防止了加工过程中废料飞溅到相邻的环形区域内，从而导致的对下一步的加工精度产生的影响。研磨抛光盘在其底部连接的电机和减速器下带动自转，工件安装轴底部的叶轮在喷液管喷出的液体的带动下转动，从而带动整个工件安装轴的转动，工件安装轴顶部连接无摩擦气缸的活塞杆，无摩擦气缸可以给工件提供加工时需要的下压力，同时提供工件安装轴足够的旋转自由度。滑台与工件安装轴之间通过空气轴承连接，滑台与工件安装轴之间几乎无摩擦力，因此两者之间产生摩擦导致的卡死。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无摩擦气缸，可以带动工件的上下移动；通过控制系统控制滑台水平移动和无摩擦气缸作用的时间，即可控制工件的水平方向和竖直方向的移动，从而进行粗磨到精抛的不成程度的加工。

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不同程度精度的加工；在加工的过程中利用无摩擦气缸给工件施加恒定的向下的力，根据工件不同的加工阶段自动调节施加的压力，提高了工件加工质量并且减少了人为因素对加工质量的影响。工件依次经过粗磨、精磨、粗抛和精抛等工序，实现了从研磨到抛光的快速衔接，避免了加工过程中刚更换设备或工具，充分提高了加工效率与设备的利用率，节约了资源。

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。

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2，一种具有多级结构的研磨抛光盘，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14，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3穿过安装孔，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12，所有挡板12均与研磨抛光盘同轴心，挡板12由内到外半径逐渐增加，挡板12将研磨抛光盘1从内到外分成多个环形区域，磨料涂覆于环形区域内，环形区域内磨料的粒度由外至内逐渐增加；挡板12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。每个挡板12上均设有开关门13，当每一圈的加工完成时打开开关门13将工件移动到下一个加工圈再关闭开关门13即可进行下一步的加工。

工件安装轴3的底部装有叶轮5，叶轮5通过轴承连接工件安装轴3，叶轮5底部连接工件安装头14；滑台2上装有喷液管4，喷液管4的喷液嘴正对叶轮5的叶片，喷液管4喷出的冷却液带动叶轮5转动，叶轮5转动带动工件安装头14的转动从而带动加工时工件的转动，在研磨抛光盘1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。

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，并且通过空气轴承15与滑台2连接，空气轴承15可以防止工件在加工的过程中工件安装轴3左右窜动对加工的精度产生影响。滑台2内设有两个水平通孔，滚轴丝杠7和直线导轨6分别穿过两个水平通孔，滚轴丝杠7穿过的通孔内设有与滚轴丝杠配合的内螺纹，滚轴丝杠7的一端连接驱动装置8，当驱动装置8带动滚轴丝杠7转动时，会带动滑台2在直线导轨6和滚珠丝杠7的导向下水平移动。滑台2水平移动，即可带动工件的水平移动。

工件安装轴3的上端连接无摩擦气缸10的气缸塞9，无摩擦气缸10通过螺栓固定在气缸座11上，气缸座11通过螺栓固定在滑台2上，无摩擦气缸10可以提供工件研磨加工时需要的压力，同时使工件安装轴在转动时不会产生摩擦力，从而避免工件安装轴因摩擦而无法转动的问题。

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 (6)

1.一种具有多级结构的研磨抛光盘，包括研磨抛光盘、滑台、工件安装轴、转动装置、无摩擦气缸和工件安装头，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，其特征在于：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；

所述每个挡板上均设有开关门；所述工件安装轴的底部通过轴承连接叶轮，叶轮底部连接工件安装头；所述工件安装轴的顶端连接无摩擦气缸的气缸塞，气缸塞套装在无摩擦气缸内；所述无摩擦气缸固定在滑台上；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；所述滑台上装有喷液管，喷液管的喷液嘴正对叶轮的叶片，喷液管喷出的冷却液带动叶轮转动同时对工件冷却；所述研磨抛光盘表面布设有用于流通冷却液的导流槽，所述导流槽通过开关门相互连通。

2.根据权利要求1所述的一种具有多级结构的研磨抛光盘，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所述的一种具有多级结构的研磨抛光盘，其特征在于：所述粗磨圈、精磨圈、粗抛圈和精抛圈的磨料粒度均不相同。

4.根据权利要求1所述的一种具有多级结构的研磨抛光盘，其特征在于：所述驱动装置由电机、减速器和控制器组成。

5.根据权利要求1所述的一种具有多级结构的研磨抛光盘，其特征在于：所述无摩擦气缸通过气缸座固定在滑台上。

6.根据权利要求1所述的一种具有多级结构的研磨抛光盘，其特征在于：所述滑台与工件安装轴通过空气轴承连接。

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