CN104907918B - 一种基于研磨带表面自生长的连续研磨机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于研磨带表面自生长的连续研磨机构，主要包括研磨带、水槽、磨粒喷射头、UV光灯管、工件安装头、双向气缸、基座台，所述水槽内装满UV光固化涂料，所述水槽内装有一个滚轮，所述水槽两侧装有两个高于它的滚轮，所述研磨带运动时首先进入水槽，从水槽中出来后研磨带运动至水平且表面覆盖有UV光固化涂料，然后进行研磨带表面自生长，所述磨粒喷射头安装在研磨带水平位置上方，所述UV光灯管安装在磨粒喷射头后面，所述工件安装头可以通过双向气缸调节高度且始终保持工件被加工直至加工完成。使用上述机构，对研磨带修复更加简单快捷且无需拆卸研磨带，可实现研磨带修复与工件加工同步进行，且修复后的研磨带表面更加平整。

Description

一种基于研磨带表面自生长的连续研磨机构

技术领域

本发明涉及一种研磨/抛光领域，尤其是超精密研磨/抛光领域。

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。超精密研磨抛光一般分为研磨带研磨抛光和研磨带研磨抛光，采用研磨带研磨抛光时，在表面平整均匀的研磨带上喷洒研磨液，加工工件安装于研磨带上方的工件安装头上，研磨时，在工件安装头施加压力，研磨带匀速移动，使工件与固着研磨带间有相对运动进行磨削从而完成研磨加工。相比于研磨带加工，研磨带加工能够同时加工多个工件，且可加工工件尺寸范围更广，因此研磨带加工渐渐被大量使用。但是，由于研磨带制作工艺的局限，研磨带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，使得研磨带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，进一步造成研磨带表面的局部凹陷及研磨带表面的不平整，使得工件在与研磨带接触的过程中，产生振动和跳动，危害工件加工质量和精度。

目前常用的研磨带修复保养方法是：将研磨带拆卸下来，然后放入以硬脂和硫为基础的被加热到130‐135℃的浸渍剂溶融物中，将研磨带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，由于研磨带较研磨带硬度低，研磨带的修复时间稍短，一般需要一到两个小时。

使用传统方法修复研磨带，需要将研磨带拆卸下来导致工件无法继续加工，并且由于研磨带硬度较软，磨损速度比研磨带更快，因此对研磨带的修复更加频繁；同时，使用传统方法时，用电镀金刚石的修正轮修整研磨带时，会导致由于研磨带硬度不够而引起的过量修整，这样会导致研磨带变薄甚至损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既可以进行工件研磨加工又能够快速对研磨带进行修复、且使用方便原理简单、同时在修复时工件能够继续加工的研磨机构。

为了解决这一问题，本发明提供了一种基于研磨带表面自生长的连续研磨机构，主要包括研磨带、水槽、磨粒喷射头、UV光灯管、工件安装头、双向气缸、基座台，所述水槽内装满UV光固化涂料，所述水槽内装有一个滚轮，所述水槽两侧装有两个高于水槽的滚轮，所述研磨带运动时首先进入所述水槽，从所述水槽中出来后所述研磨带运动至水平且表面覆盖有UV光固化涂料，然后进行研磨带表面自生长，所述磨粒喷射头安装在所述研磨带水平位置上方，所述UV光灯管安装在所述磨粒喷射头后面，所述工件安装头可以通过所述双向气缸调节高度且始终保持工件被加工直至加工完成，所述基座台安装在研磨带下方并与研磨带贴合。

所述研磨带表面自生长是将一种UV光固化涂料均匀覆盖在研磨带表面后，照射UV光引发它固化，从而在研磨带表面生长出一层均匀平整的研磨层，其具体操作是：首先，研磨带运动时先进入装满UV光固化涂料的水槽，让研磨带浸入UV光固化涂料，然后倾斜从水槽中出去并运动至水平，待UV光固化涂料摊平后再喷射磨粒在研磨带表面，最后照射UV光，引发UV光固化涂料固化，使UV光固化涂料生长成坚硬的平整面，同时使磨粒借助于UV光固化涂料均匀的固着于研磨带表面，在修复研磨带表面缺陷及刮痕的同时，形成一层均匀平整的研磨层。

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，将其喷洒在研磨带表面，然后引发UV光固化涂料固化，即相当于让研磨带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带表面自生长技术。由于UV光固化涂料的固化时间很短且无需拆卸研磨带，所以这种方法快捷简单。

为了实现研磨机构的研磨带表面自生长与工件加工同时进行，将研磨机构分成两部分：整个机构的前半部分的部分为修复区，主要进行研磨带表面自生长工作，所述水槽安装在整个机构的前半部分，所述研磨盘在开始进行自生长之前首先进入所述水槽内；在其之后的部分为工作区，主要进行工件的加工工作。控制所述研磨带的移动速度以及UV光固化涂料的固化时间，可以保证当研磨带移动到工作区之前，正好完成研磨带表面修复工作。

由于研磨带在在研磨工作时一般会在研磨带表面涂抹磨粒，其作用是使磨粒与工件磨削，增加研磨带对工件的磨削速度，因此，本发明在进行研磨带自生长时，将磨粒通过磨粒喷射头喷射到UV光固化涂料上使磨粒镶嵌于UV光固化涂料中，这样磨粒分散更加均匀，且使更多的磨粒位于UV光固化涂料表面上，从而保证研磨时的磨削速度。

由于所述研磨带的移动速度需要与所述研磨带的修复相配合，考虑到研磨带的速度可能较低，这样工件与研磨带之间的相对运动较缓，影响磨削速度，因此，所述双向气缸上方装有旋转电机，在加工时，所述旋转电机带动所述双向气缸及所述工件安装头旋转，加剧工件与研磨带之间的相对运动。

进一步的，由于所述研磨带在移动过程中会出现微小振动，影响工件加工质量及效率，因此，整个机构工作区的所述研磨带下方安装了基座台，研磨带与基座台贴合，所述基座台的作用是减少研磨带的振动，使研磨带在移动时更加平稳，同时，给研磨带提供足够的支撑力以保证工件能够紧密贴合在研磨带表面。

进一步的，由于整个机构的工作机理是：所述研磨带一边进行自生长修复，一边进行工件的加工。这样，会导致所述研磨带表面研磨层的厚度不断增加，从而使工件与研磨带之间的贴合压力增加影响工件的加工量，所述工件安装头上方安装有双向气缸，所述双向气缸控制所述工件安装头的升降以及工件与所述研磨带之间的贴合压力，保证工件与所述研磨带之间的贴合压力在合适范围内，所述工件安装头夹持工件，保持工件在所述研磨带进行表面自生长时始终被所述研磨带加工，直至工件加工完成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)机构结构简单，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)避免由于研磨盘转动时圆盘径向各处线速度不同、径向各处接受喷洒时间不同等因素，造成的圆盘表面修复难度增加的问题，使得研磨机构的表面修复工作更加简单快捷；(4)采用研磨带进行加工，可以一次加工多个工件，同时可加工工件的尺寸范围更大，应用面广；(5)对研磨带修复更加简单快捷且无需拆卸研磨带；(6)实现研磨带修复与工件加工同步进行，使得整个机构的效率更高。(7)修复后的研磨带表面更加平整。

附图说明

图1为本发明研磨机构整体结构图。

其中，1为水槽，2为磨粒喷射头，3为UV光灯管，4为旋转电机，5为双向气缸，6为工件安装头，7为基座台，8为研磨带。

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所示为研磨机构整体结构图，整个研磨机构分成两部分：修复区、加工区。在研磨机构的前半部分，首先安装的是水槽1，在水槽1后，安装有磨粒喷射头2、UV光灯管3，它们共同组成机构的修复区。在水槽1内装有滚轮，在水槽1两端装有两个高于水槽1的滚轮，研磨带8运动时首先倾斜进入水槽1后再倾斜从水槽1中出去最后呈水平运动，在研磨带8从倾斜到水平的过程中，由于重力作用，使UV光固化涂料自然的摊开。磨粒喷射头2和UV光灯管3安装在研磨带8进入水平位置后的上方，磨粒喷射头2的作用是喷射磨粒于UV光固化涂料表面，并保证磨粒喷射时的均匀性；UV光灯管3的作用是照射UV光，引发UV光固化涂料固化，完成研磨带8的表面自生长，进而完成研磨带8表面修复工作，UV光灯管3采用的是线光源，整个UV光灯管3横向安装在研磨带8上方，保证其照射的UV光能够覆盖整个研磨带8，一共使用了4排UV光灯管3。

在机构的后半部分，装有工件安装头6、双向气缸5、旋转电机4、基座台7，它们共同组成工作区。旋转电机4安装在机架上，在旋转电机4下方安装双向气缸5，工件安装头6安装在双向气缸5下方。在研磨带8的下方安装有基座台7，研磨带8在基座台7表面运动并与基座台7贴合，这样，基座台7能够提供研磨带8足够的支持力用于保证工件能够与研磨带紧密贴合，同时基座台7减小了研磨带8移动时的跳动及振动。

本发明提供一种具体实施案例，其具体流程如下：

根据具体加工情况，研磨带8以0.1m/s的速度匀速运动，保证研磨带8有充足的时间进行修复，研磨带8首先倾斜下沉进入水槽1中，水槽1中装满UV光固化涂料，研磨带8浸入UV光固化涂料，然后研磨带8从水槽1中出去并倾斜上升运动至水平，在倾斜上升的过程中，由于UV光固化涂料呈液态且受重力作用，UV光固化涂料会向下流动并摊平。

研磨带8运动至水平位置，此时，其表面的UV光固化涂料均匀摊开，磨粒喷射头2均匀喷射磨粒于UV光固化涂料表面。

启动UV光灯管3，照射UV光，引发UV光固化涂料固化，本实施例中，提供足够的空间与时间用以照射UV光，引发UV光固化涂料固化。

由于UV光固化涂料在UV光照射后的固化时间在2s左右，根据研磨带8的运动速度，可以保证在UV光固化涂料固化完成的同时，正好进入机构的加工部分。

启动旋转电机4使工件开始旋转，同时控制双向气缸5，使工件与研磨带8贴合，开始加工工件。

在整个加工过程中，基座台7能够保证研磨带8平稳运动不会产生跳动，同时能够提供足够的支撑力使研磨带8与工件贴合。同时，当研磨带8多次修复后，其表面UV光固化涂料层厚度增加，此时，控制双向气缸5使工件与研磨带8之间的距离，保证两者间的贴合压力维持在合理范围内。

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)

1.一种基于研磨带表面自生长的连续研磨机构，主要包括研磨带(8)、水槽(1)、磨粒喷射头(2)、UV光灯管(3)、工件安装头(6)、双向气缸(5)、基座台(7)，其特征在于：所述水槽(1)内装满UV光固化涂料，所述水槽(1)内装有一个滚轮，所述水槽(1)两侧装有两个高于水槽的滚轮，所述研磨带(8)的运动路径由所述三个滚轮进行约束，所述研磨带(8)运动时首先进入所述水槽(1),从所述水槽(1)中出来后所述研磨带(8)运动至水平且表面覆盖有UV光固化涂料，然后进行研磨带(8)表面自生长，所述磨粒喷射头(2)安装在所述研磨带(8)的水平位置上方，所述UV光灯管(3)安装在所述磨粒喷射头(2)后面，所述工件安装头(6)可以通过所述双向气缸(5)调节高度且始终保持工件被加工直至加工完成，所述基座台(7)安装在研磨带(8)下方并与研磨带(8)贴合。

2.根据权利要求1所述的一种基于研磨带表面自生长的连续研磨机构，其特征在于：所述的研磨带(8)表面自生长，是将一种UV光固化涂料均匀覆盖在研磨带(8)表面后，照射UV光引发它固化，从而在研磨带(8)表面生长出一层均匀平整的研磨层，其具体操作是：首先，研磨带(8)运动时先进入装满UV光固化涂料的水槽(1)，让研磨带(8)浸入UV光固化涂料，然后倾斜从水槽(1)中出去并运动至水平，待UV光固化涂料摊平后再喷射磨粒在研磨带(8)表面，最后照射UV光，引发UV光固化涂料固化，使UV光固化涂料生长成坚硬的平整面，同时使磨粒借助于UV光固化涂料均匀的固着于研磨带(8)表面，在修复研磨带(8)表面缺陷及刮痕的同时，形成一层均匀平整的研磨层。

3.根据权利要求1所述一种基于研磨带表面自生长的连续研磨机构，其特征在于：所述工件安装头(6)上方安装有双向气缸(5)，所述双向气缸(5)控制所述工件安装头(6)的升降以及工件与所述研磨带(8)之间的贴合压力，保证工件与所述研磨带(8)之间的贴合压力在合适范围内，所述工件安装头(6)夹持工件，保持工件在所述研磨带(8)进行表面自生长时始终被所述研磨带(8)加工，直至工件加工完成。

4.根据权利要求1所述一种基于研磨带表面自生长的连续研磨机构，其特征在于：所述水槽(1)安装在整个机构的前半部分，所述研磨盘(8)在开始进行自生长之前首先进入所述水槽(1)内。

5.根据权利要求1所述一种基于研磨带表面自生长的连续研磨机构，其特征在于：所述双向气缸(5)上方装有旋转电机(4)，在加工时，所述旋转电机(4)带动所述双向气缸(5)及所述工件安装头(6)旋转，加剧工件与研磨带(8)之间的相对运动。