CN104875113A - 一种研磨盘表面自生长的快速修复研磨机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种研磨盘表面自生长的快速修复研磨机构，主要包括研磨盘、UV光灯管、高频振动器，所述研磨盘下方装有水槽，所述水槽内装满混有磨粒的UV光固化涂料，所述水槽内装有两个搅拌机，所述研磨盘的转动轴穿过水槽并与带动所述转动轴转动的电动机连接，所述水槽下方安装有带动所述研磨盘下降并浸入到混有磨粒的UV光固化涂料中的大型气缸，所述高频振动器共有四个，它们均匀安装在研磨盘背面，所述UV光灯管安装在研磨盘上方的顶盖上，所述研磨盘浸入混有磨粒的UV光固化涂料之后，其表面覆盖一层混有磨粒的UV光固化涂料，然后进行研磨盘表面自生长。使用上述机构，使研磨盘的修复工作更加简单、耗时更短，且修复后的研磨盘表面更加平整。

Description

一种研磨盘表面自生长的快速修复研磨机构

技术领域

本发明涉及研磨/抛光领域，尤其是超精密研磨加工领域。

背景技术 

超精密研磨抛光是超精密加工领域的一种主要加工方法，近年来发展起来的超精密研磨抛光是一种可以实现先进材料工件高精度、高质量加工的方法。一般的研磨抛光方法采用的加工方式是：在表面平整均匀的研磨盘上铺设固着磨粒，加工工件安装于研磨盘上方的工件安装头上，研磨时，在工件安装头上施加压力，研磨盘转动，使工件与固着磨粒间有相对运动进行磨削从而完成研磨加工。另一方面，一般所用的研磨盘表面附着着大量的磨粒，并由于研磨盘制作工艺的局限，研磨盘表面会出现磨粒分布不均造成的凹槽，同时在加工过程中，由于压力等外部因素，使得研磨盘表面不同部位磨粒与工件间磨削程度不同，会造成局部磨粒磨损加剧，进一步造成研磨盘表面的局部凹陷及研磨盘表面的不平整，使得工件安装头和工件在与研磨盘接触的过程中，产生振动和跳动，危害工件加工质量和精度。

目前常用的研磨盘修复保养方法是：利用硬脂和硫为基础的各种浸渍剂来处理磨盘，即将研磨盘拆下来然后放入被加热到130-135℃的浸渍剂溶融物中，将研磨盘从浸渍剂溶融物中抽出来以后甩掉多余的浸渍剂溶融物，再利用电镀金刚石的修正轮修整，整个修复工作需要几个小时。使用常规方法修复研磨盘，需要将磨盘拆卸下来，而根据研磨盘的磨损速度一般需要5天对研磨盘修复一次，采用传统修复方法，修复繁琐麻烦耗费人力同时耗费时间，而所用修复材料对环境有污染，且修复效果不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够进行研磨盘一次成型快速修复、且使用方便原理简单、同时修复效果好修复时间短的研磨机构。

为了解决这一问题，本发明提出了一种研磨盘表面自生长的快速修复研磨机构，主要包括研磨盘、UV光灯管、高频振动器，所述研磨盘下方装有水槽，所述水槽内装满混有磨粒的UV光固化涂料，所述水槽内装有两个搅拌机，所述研 磨盘的转动轴穿过所述水槽并与带动所述转动轴转动的电动机连接，所述水槽下方安装有带动所述研磨盘下降并浸入到混有磨粒的UV光固化涂料中的大型气缸，所述高频振动器共有四个，它们均匀安装在所述研磨盘背面，所述UV光灯管安装在所述研磨盘上方的顶盖上，所述研磨盘浸入混有磨粒的UV光固化涂料之后，其表面覆盖一层混有磨粒的UV光固化涂料，然后进行研磨盘表面自生长。

所述研磨盘表面自生长是将一种UV光固化涂料均匀喷洒覆盖在研磨盘表面后，照射UV光引发它固化，从而在研磨盘表面生长出一层均匀平整的研磨层，其具体操作是：首先，在研磨盘下方的水槽内混合磨粒与UV光固化涂料，搅拌机进行搅拌，然后，研磨盘停止转动并下降到水槽内，使研磨盘表面完全浸入混有磨粒的UV光固化涂料中，接着抬起研磨盘，使混有磨粒的UV光固化涂料均匀摊开，最后照射UV光，引发UV光固化涂料固化生长成一层硬质均匀的平整面，同时使磨粒借助于UV光固化涂料均匀的固着于研磨盘表面，在修复研磨盘表面凹坑及刮痕的同时形了成更加平整均匀的研磨层。

所述的UV光固化涂料是一种新型环保型节能涂料，在UV光(紫外线)的照射下，液态涂料中的光引发剂受激发变为自由基或阳离子，从而引发UV光固化涂料中具有反应活性的物质间发生化学反应，最终导致体型结构的形成，从而使UV光固化涂料固化，其固化时间根据厚度不同而改变，具体固化时间可以控制在1分钟内。本发明利用UV光固化涂料的这种特性，将其喷洒在研磨盘表面，然后引发UV光固化涂料固化，即相当于让研磨盘表面生长出一层新的研磨层，形成的研磨层的硬度大、厚度可控，故称这种方法为研磨盘表面自生长技术。由于UV光固化涂料的固化时间很短且无需拆卸研磨盘，所以这种方法快捷简单。

进一步的，为了让覆盖于研磨盘表面的混有磨粒的UV光固化涂料能够更加均匀的摊开，在研磨盘背面装有四个小型的气动高频振动器，气动高频振动器体积小、质量轻、振动频率高，能够产生稳定的振动源，通过振动，使混有磨粒的UV光固化涂料快速摊开，且摊开的更均匀。

进一步的，为了保证在研磨盘升降时，所述研磨盘的转动轴与水槽间的密封性，在所述研磨盘的转动轴与所述研磨盘下方的水槽之间安装使用了机械密封，所述机械密封随转动轴上下升降，且防止UV光固化涂料漏出。

为了让混有磨粒的UV光固化涂料能够快速固化，在整个研磨盘上方的顶盖 上安装有UV光灯管，所述UV光灯管呈圆环状排列，保证照射的UV光覆盖在整个研磨盘上，加快了研磨盘表面自生长的速度，所述UV光灯管上装有灯罩，所述UV光灯管照射的UV光的范围可控。

研磨盘在浸入混有磨粒的UV光固化涂料再返回的过程中，研磨盘不转动，一次性完成混有磨粒的UV光固化涂料覆盖，覆盖速度快，修复时间更短。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)结构简单，便于加工生产；(2)采用UV光固化涂料，固化速度快，保证了加工效率，且污染小；(3)使研磨盘的修复工作更加简单快速，且无需拆卸研磨盘，耗时更短；(4)避免了因为研磨盘转动等因素引起的UV光固化涂料涂抹不均匀的问题；(5)研磨盘表面磨粒平整度更高，修复后研磨盘表面更加平整。

附图说明

图1为本发明研磨机构全剖视图。

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。

如图1所示，研磨盘7的转动轴15通过联轴器5与电动机4连接，整个电动机4安装在电动机座3上，为了保证电动机座3的稳定性，同时使电动机4能带动转动轴15转动，在电动机座3上四个角上安装了4根导杆2，在稳定住电动机座3的同时保证电动机座3能够升降。电动机座3与大型气缸1刚性连接，大型气缸1的作用是控制电动机4及研磨盘7的升降。由于整个研磨盘7下方的水槽12中会有磨粒与UV光固化涂料进行混合，为了保证研磨盘7的转动轴15与水槽12间的密封性，防止UV光固化涂料漏出，使用了机械密封14，机械密封14能够随转动轴升降。在机械密封14内装有两个深沟球轴承13，它们用来稳定住转动轴15，使研磨盘7转动更加平稳。在研磨盘7下方的水槽12内装有两个搅拌机6，在研磨盘7浸入混有磨粒的UV光固化涂料之前，搅拌机6搅拌磨粒与UV光固化涂料，使磨粒与UV光固化涂料均匀混合。在研磨盘7的上方 安装有工件安装头8，工件安装头8与小型气缸9连接，小型气缸9的作用是控制工件安装头8的升降以及工件与研磨盘7之间的贴合压力。在研磨盘7背面安装有四个小型的气动高频振动器11，气动高频振动器11体积小、质量轻、振动频率高，能够产生稳定的振动源。在研磨盘7上方的顶盖上装有一圈UV光灯管10，用于照射UV光，引发UV光固化涂料固化。由于本发明采用的方法是先修补好研磨盘7，之后再进行工件加工。因此，在UV光固化涂料固化过程中，可能会有不同区域固化速度不同，故在实际应用中，增加UV光照射时间，等待研磨盘7表面的全部区域完全固化好之后再安装工件，进行工件加工。

本发明提供一种具体实施例，其流程如下：

在电动机4未启动、研磨盘7转动前，将UV光固化涂料倒入研磨盘7下方的槽内，同时加入磨粒，根据待加工工件不同，控制磨粒的质量占比。

启动搅拌机6，搅拌UV光固化涂料，使磨粒与UV光固化涂料均匀混合。

控制大型气缸1带动电动机4与研磨盘7下降一定距离，使得研磨盘7的表面正好完全浸入混有磨粒的UV光固化涂料中。

待研磨盘7表面全部覆盖混有磨粒的UV光涂料后，控制大型气缸1带动电动机5与研磨盘7上升至原来位置。

启动气动高频振动器11，由于气动高频振动器11贴紧于研磨盘7背面，气动高频振动器11的振动将产生扩散的振动源，从而使混有磨粒的UV光固化涂料更加快速的摊开，且摊开的更均匀更彻底，保证了UV光覆盖于研磨盘7表面的均匀性与厚度。

启动UV光灯管10，照射UV光，引发混有磨粒的UV光固化涂料固化，完成研磨盘7的表面自生长。

待研磨盘7完成表面自生长之后，研磨盘7表面形成新的研磨层，启动电动机4，转动研磨盘7。

安装工件，并控制小型气缸9带动工件安装头8下降至适合位置，使工件与研磨盘7贴合，然后微调小型气缸9的压力，保证工件与研磨盘7间的贴合压力维持在合适范围内。

当工件加工一段时间，需要重新填补磨粒并修复研磨盘7表面缺陷时，重复上述过程。

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)

1.一种基于研磨盘表面自生长的快速修复研磨机构，主要包括研磨盘(7)、UV光灯管(10)、高频振动器(11)，其特征在于：所述研磨盘(7)下方装有水槽(12)，所述水槽(12)内装满混有磨粒的UV光固化涂料，所述水槽(12)内装有两个搅拌机(6)，所述研磨盘(7)的转动轴(15)穿过所述水槽(12)并与带动所述转动轴(15)转动的电动机(4)连接，所述水槽(12)下方安装有带动所述研磨盘(7)下降并浸入到混有磨粒的UV光固化涂料中的大型气缸(1)，所述高频振动器(11)共有四个，它们均匀安装在所述研磨盘(7)背面，所述UV光灯管(10)安装在研磨盘(7)上方的顶盖上，所述研磨盘(7)浸入混有磨粒的UV光固化涂料之后，其表面覆盖一层混有磨粒的UV光固化涂料，然后进行研磨盘(7)表面自生长。

2.根据权利要求1所述的一种基于研磨盘表面自生长的快速修复研磨机构，其特征在于：所述的研磨盘(7)表面自生长是将一种UV光固化涂料均匀喷洒覆盖在研磨盘(7)表面后，照射UV光引发它固化，从而在研磨盘(7)表面生长出一层均匀平整的研磨层，其具体操作是：首先，在研磨盘(7)下方的水槽内混合磨粒与UV光固化涂料，搅拌机(6)进行搅拌，然后，研磨盘(7)停止转动并下降到水槽内，使研磨盘(7)表面完全浸入混有磨粒的UV光固化涂料中，接着抬起研磨盘(7)，使混有磨粒的UV光固化涂料均匀摊开，最后照射UV光，引发UV光固化涂料固化生长成一层硬质均匀的平整面，同时使磨粒借助于UV光固化涂料均匀的固着于研磨盘(7)表面，保证修复研磨盘(7)表面凹坑及刮痕的同时形成了更加平整均匀的研磨层。

3.根据权利要求1所述的一种基于研磨盘表面自生长的快速修复研磨机构，其特征在于：所述高频振动器(11)体积小、质量轻、振动频率高，产生的振动源稳定，通过振动源使混有磨粒的UV光固化涂料快速摊开，且摊开的更均匀。

4.根据权利要求1所述的一种基于研磨盘表面自生长的快速修复研磨机构，其特征在于：所述研磨盘(7)的转动轴(15)与所述研磨盘(7)下方的水槽(12)之间安装使用了机械密封(14)，所述机械密封(14)随转动轴(15)上下升降，且防止UV光固化涂料漏出。

5.根据权利要求1所述的一种基于研磨盘表面自生长的快速修复研磨机构，其特征在于：所述UV光灯管(10)呈圆环状排列，保证照射的UV光覆盖在整个研磨盘(7)上，加快了研磨盘(7)表面自生长的速度，所述UV光灯管(10)上装有灯罩，所述UV光灯管(10)照射的UV光的范围可控。