CN104786128B - 基于三相磨粒流的超光滑表面精密流体圆盘抛光装置 - Google Patents

基于三相磨粒流的超光滑表面精密流体圆盘抛光装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三相磨粒流的超光滑表面流体精密圆盘抛光装置，包括圆盘形抛光工具和工件装夹台，被加工工件装夹在工件装夹台上，圆盘形抛光工具固定安装在工件装夹台的正上方且与被加工工件的上表面形成大面积的微距缝隙；圆盘形抛光工具设有内腔，圆盘形抛光工具的顶面设有与上述内腔连通的磨粒注入通道；圆盘形抛光工具的侧面设有对称分布的抛光液注入孔通道，抛光液注入孔通道与上述内腔连通并用于向上述内腔中注入抛光液；圆盘形抛光工具的内腔侧面还设有微尺寸气泡发生器。通过气液固的三相磨粒流形成高速湍流涡旋，大幅度提高了气液固三相磨粒流中抛光磨粒的运动速度，进而提升了圆盘形抛光工具对被加工工件的加工效率。

Description

基于三相磨粒流的超光滑表面精密流体圆盘抛光装置
技术领域
本发明涉及超光滑研磨抛光领域，更具体的说，涉及一种基于三相磨粒流的超光滑表面流体精密圆盘抛光装置。
背景技术
在现代光学、电子信息及薄膜科学等高新技术领域，需要在精密光学零件和功能晶体材料表面实现超光滑表面加工(Ultrasmooth Surface Manufacturing)，例如软X射线光学系统、激光陀螺反射镜、高密度波分复用器、高能激光反射镜、功能光学器件、光学窗口等。
精密光学零件和功能晶体材料零件均属于高端光学装备和电子制造装备的关键零部件，而超光滑表面加工装备本身则属于超精密加工高端装备，因此，针对超光滑表面加工的关键科学问题开展研究，探索超光滑表面加工的新原理，新工艺和新装备，符合国家战略性新兴产业(高端装备制造)发展的需求。
目前现有的流体抛光方法中，存在流体相对工件表面的流速偏低、流动方向单一，流体相对工件表面的法向冲击力过大或者作用力与工件表面的夹角不合理等不足，从而造成抛光效率低下，工件质量难以达到预想目标。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中流体相对工件表面的流速偏低、流动方向单一、流体相对于工件表面的法向冲击力过大或作用力与工件表面的夹角不合理等不足造成的工件抛光效率低下、工件质量难以达到预想目标的问题，为了实现对精密光学零件和功能晶体材料超光滑表面加工的目标，提出了一种基于三相磨粒流的超光滑表面流体精密圆盘抛光装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：基于三相磨粒流的超光滑表面流体精密圆盘抛光装置，包括圆盘形抛光工具和工件装夹台，被加工工件装夹在工件装夹台上，圆盘形抛光工具固定安装在工件装夹台的正上方，所述圆盘形抛光工具与被加工工件的上表面形成大 面积的微距缝隙；所述圆盘形抛光工具设有内腔，所述圆盘形抛光工具的顶面设有与上述内腔连通的用于注入抛光磨粒的磨粒注入通道；所述圆盘形抛光工具的侧面设有对称分布的抛光液注入孔通道，所述抛光液注入孔通道与上述内腔连通并用于向上述内腔中注入抛光液；所述圆盘形抛光工具的内腔侧面还设有微尺寸气泡发生器。
进一步的，所述圆盘形抛光工具的侧面还设有均匀分布的至少两个气流注入通道，所述气流注入通道与所述内腔连通并用于向所述内腔注入高速气流。该高速气流驱动内腔内的流体形成气液固三相磨粒流高速湍流漩涡，该气液固三相磨粒流高速湍流漩涡在大面积微距缝隙中对被加工工件表面进行超光滑精密抛光。
进一步的，所述磨粒注入通道设有四个，四个磨粒注入通道均匀分布在圆盘形抛光工具的顶面。
进一步的，所述抛光液注入孔通道设有四个，四个抛光液注入孔通道均匀分布在圆盘形抛光工具的侧面上。
本发明的有益效果在于：本发明结构简单紧凑，生产成本低；通过气液固的三相磨粒流形成高速湍流涡旋，大幅度提高了所述气液固三相磨粒流中所述抛光磨粒的运动速度，进而提升了所述圆盘形抛光工具对所述被加工工件的加工效率；同时气液固三相磨粒流高速湍流涡旋克服了流体方向单一性，可以实现大面积超光滑精密抛光加工。
附图说明
图1是本发明基于三相磨粒流的超光滑表面流体精密圆盘抛光装置的剖面示意图。
图2是本发明基于三相磨粒流的超光滑表面流体精密圆盘抛光装置的俯视图。
图中，1-圆盘形抛光工具、2-气流注入通道、3-抛光液注入孔通道、4-磨粒注入通道、5-微尺寸气泡发生器、6-被加工工件、7-工件装夹台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1～2所示，基于三相磨粒流的超光滑表面流体精密圆盘抛光装置，包括圆盘形抛光 工具1和工件装夹台7，被加工工件6装夹在工件装夹台7上，圆盘形抛光工具1固定安装在工件装夹台7的正上方，圆盘形抛光工具1与被加工工件6的上表面形成大面积的微距缝隙；圆盘形抛光工具1设有内腔，圆盘形抛光工具1的顶面设有与上述内腔连通的用于注入抛光磨粒的磨粒注入通道4；圆盘形抛光工具1的侧面设有对称分布的抛光液注入孔通道3，抛光液注入孔通道3与上述内腔连通并用于向上述内腔中注入抛光液；圆盘形抛光工具1的内腔侧面还设有微尺寸气泡发生器5。
圆盘形抛光工具1的侧面还设有均匀分布的至少两个气流注入通道2，气流注入通道2与内腔连通并用于向内腔注入高速气流。
磨粒注入通道4最好设有四个，四个磨粒注入通道均匀分布在圆盘形抛光工具1的顶面。
抛光液注入孔通道3最好设有四个，四个抛光液注入孔通道3均匀分布在圆盘形抛光工具1的侧面上。
从圆盘形抛光工具1顶面设有的磨粒注入通道4注入抛光磨粒到圆盘形抛光工具1的内腔中，同时从圆盘形抛光工具1侧面设有的抛光液注入孔通道3注入抛光液到圆盘形抛光工具1的内腔中，形成由抛光磨粒和抛光液混合形成的固液二相磨粒流；在形成固液二相磨粒流的同时，由设在圆盘形抛光工具1的内腔侧壁的微尺寸气泡发生器5向固液二相磨粒流中激发产生微尺寸气泡，微尺寸气泡与固液二相磨粒流形成气液固三相磨粒流。
在气液固三相磨粒流形成后，由圆盘形抛光工具1侧面的气流注入通道2向圆盘形抛光工具1的内腔中注入高速气流，此高速气流驱动气液固三相磨粒流形成气液固三相磨粒流高速湍流漩涡，该气液固三相磨粒流高速湍流漩涡在大面积微距缝隙中对被加工工件6上表面进行超光滑精密抛光。
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里。

Claims (4)

1.基于三相磨粒流的超光滑表面流体精密圆盘抛光装置，其特征在于：包括圆盘形抛光工具(1)和工件装夹台(7)，被加工工件(6)装夹在工件装夹台(7)上，圆盘形抛光工具(1)固定安装在工件装夹台(7)的正上方，所述圆盘形抛光工具(1)与被加工工件(6)的上表面形成大面积的微距缝隙；所述圆盘形抛光工具(1)设有内腔，所述圆盘形抛光工具(1)的顶面设有与上述内腔连通的用于注入抛光磨粒的磨粒注入通道(4)；所述圆盘形抛光工具(1)的侧面设有对称分布的抛光液注入孔通道(3)，所述抛光液注入孔通道(3)与上述内腔连通并用于向上述内腔中注入抛光液；所述圆盘形抛光工具(1)的内腔侧面还设有微尺寸气泡发生器(5)。
2.根据权利要求1所述的基于三相磨粒流的超光滑表面流体精密圆盘抛光装置，其特征在于：所述圆盘形抛光工具(1)的侧面还设有均匀分布的至少两个气流注入通道(2)，所述气流注入通道(2)与所述内腔连通并用于向所述内腔注入高速气流。
3.根据权利要求1所述的基于三相磨粒流的超光滑表面流体精密圆盘抛光装置，其特征在于：所述磨粒注入通道(4)设有四个，四个磨粒注入通道均匀分布在圆盘形抛光工具(1)的顶面。
4.根据权利要求1所述的基于三相磨粒流的超光滑表面流体精密圆盘抛光装置，其特征在于：所述抛光液注入孔通道(3)设有四个，四个抛光液注入孔通道(3)均匀分布在圆盘形抛光工具(1)的侧面上。
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