CN105397574A - 一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，该装置分为两部分：升降部件和抛光部件。升降部件主要包括滚动导轨、滚珠丝杠、底座、中间支撑板、上盖板以及步进电机。步进电机通过滚珠丝杠来传递扭矩，带动中间支撑板升降。抛光部件主要包括抛光盘、滚珠花键轴、弹簧、微调旋钮、动板、中间支撑板、导轨、伺服电机等。伺服电机通过带轮使抛光盘高速旋转，弹簧克服动板、滚珠花键轴和抛光盘的重量，微调旋钮调节抛光盘和容器的距离。当液动压力增大时，抛光盘、花键轴和动板整体上浮；压力减小时，整体下降，实现抛光时抛光盘自适应悬浮。限位螺杆限制动板的运动，实现固定间隙的加工。本发明在提高加工效率的同时实现了加工间隙的可调。

Description

一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置
技术领域
本发明涉及抛光领域，提出了一种液动压悬浮抛光装置，主要应用于光学、电子、信息与通讯等领域。
背景技术
随着纳米科技的发展，微机电系统的设计、制造日益增多，制造技术与加工技术已由亚微米层次进入到原子、分子级的纳米层次。许多科技新领域的突破对纳米薄膜及其制备方法提出了更高的要求。常用的纳米薄膜制备方法，无论是物理气相沉积法、化学气相沉积法还是电沉积法，其薄膜的生长，都需要以原子级超光滑表面为衬底。
抛光加工是获得原子级超光滑衬底的主要途径，其中，非接触抛光的抛光工具与工件分离，虽然材料的去除率低，但工件亚表面损伤程度低，甚至没有亚表面损伤，面型精度高，表面粗糙度低，更有利于原子级超光滑表面的形成。
常见的非接触抛光，如浮法抛光，工件靠夹具加持，不能实现自悬浮；如动压浮离抛光，工件在保持架中，虽然能实现自悬浮，但不能实现可调节的加工间隙。而且浮法抛光的抛光盘上开有同心槽，动压效应小，动压浮离的抛光盘开有楔形槽，有一定动压效应，但液动压分布不均匀，且它们的抛光盘转速低，加工效率低。
发明内容
为了解决现有非接触抛光装置加工间隙不可调、加工效率低和加工后表面质量难以保证等问题，本发明提出了一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，能够提供初始的位置调节，实现微米级的定位精度，在抛光的整个过程中，能很好的保证平台的稳定性；同时也能提供稳定的液动压力，除了实现加工间隙可调外，还提高了加工效率，保证了液动压均匀性且具有很好延续性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，其特征在于：包括升降部分和抛光部分，升降部分用于上下调节抛光部分的位置，所述升降包括底座和上盖板，底座上装有滚动导轨和滚珠丝杠，滚动导轨和滚珠丝杠的上端与上盖板连接，所述支撑板上设有与所述滚动导轨和滚珠丝杠配合的滑动轴套和丝杠螺母，所述支撑板通过所述滑动轴套和丝杠螺母套装在滚动导轨和滚珠丝杠上，所述滚珠丝杠上端装有步进电机，步进电机固定在上盖板上，所述步进电机通过带动滚珠丝杠的转动从而带动所述支撑板的升降；所述抛光部分安装在所述支撑板上，所述抛光部分包括滚珠花键轴、固定板、动板、导轨、弹簧和伺服电机，滚珠花键轴的下端装有抛光盘，滚珠花键轴的上端通过轴承与动板连接，所述动板套装在导轨上，导轨上下两端分别固定在固定板和支撑板上，动板和支撑板之间设有弹簧，弹簧上端与动板的连接处设有微调旋钮；所述伺服电机通过带轮和同步带连接所述滚珠花键轴。
进一步的，所述伺服电机通过电机座固定在支撑座上。
进一步的，所述滚珠花键轴的上端通过深沟球轴承与动板配合连接。
进一步的，所述弹簧通过支撑块连接微调旋钮。
进一步的，所述步进电机通过第一联轴器连接滚珠丝杠。
进一步的，所述滚珠花键轴的下端通过第二联轴器连接抛光盘。
进一步的，所述滚珠花键轴的轴套上开有键槽和定位槽，滚珠花键轴通过第一键与第一带轮相连，伺服电机通过第二键与第二带轮相连，第一带轮和第一带轮通过同步带相连，伺服电机通过第二键传递扭矩给第二带轮，经过同步带带动第一带轮转动从而带动滚珠花键轴的高速转动。
进一步的，所述动板上滚珠花键轴的两侧设有止推轴承。
进一步的，所述动板的上端还设有限位螺杆。
进一步的，所述抛光盘正下方的底座上固定有装有抛光液的容器。
所述升降部件通过步进电机通过滚珠丝杠来传递扭矩，进而带动中间支撑板升降，步进电机的最小细分可以满足微米级的定位精度要求，且滚动导轨和滚珠丝杠灵敏度高，运动平稳，低速时不易出现爬行现象，因而也可以轻易达到微米级定位精度要求。
所述抛光部件通过伺服电机驱动带轮，通过同步带，传递给滚珠花键轴轴套，滚珠花键轴和抛光盘直接通过刚性联轴器紧固连接，从而实现抛光盘的高速旋转。依靠微调旋钮进行定位后的微调，以确保加工间隙，用弹簧克服动板和抛光盘以及轴的自重。当受到一定的液动压力时，抛光盘带动轴和动板同时上浮，实现自适应，限位螺杆可以对动板进行限位，从而实现抛光盘的固定间隙抛光。进一步的，为了保证上浮的平稳性，本发明采用导轨来支撑动板。
与现有的抛光装置相比，本发明具有以下优点：装置结构简单、设备成本低；电机通过带轮直接驱动抛光盘，加工效率高、液动压分布均匀；定位精度高、运行平稳；创新性地实现了抛光盘悬浮的自适应以及抛光间隙的可调节。
附图说明
图1为本发明抛光装置的结构示意图。
图2为本发明抛光装置升降部件的结构示意图。
图3为本发明抛光装置抛光部件的结构示意图。
图4为本发明抛光装置抛光部件的剖视图。
图5为本发明抛光部件滚珠花键副剖面示意图。
图6为本发明抛光部件滚珠花键副俯视图。
图中，1-支撑座、2-滚动导轨、3-支撑板、4-底座、5-滑动轴套、6-丝杠螺母、7-上盖板、8-步进电机、9-第一联轴器、10-滚珠丝杠、11-滚动导轨、12-动板、13-弹簧、14-带动轴套、15-深沟球轴承、16-止推轴承、17-第二联轴器、18-抛光盘、19-容器、20-第一支撑块、21-第二带轮、22-第二键、23-同步带、24-伺服电机、25-第二支撑块、26-微调旋钮、27-第一键、28-滚珠花键轴、29-止推轴承、30-深沟球轴承、31-挡圈、32-第一带轮、33-限位螺杆、34-滚珠。
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所示为本发明的抛光装置示意图，该发明主要包括两部分：升降部件和抛光部件。如图2所示为本发明的升降部件，滚动导轨2通过支撑座1与上盖板7和底座4连接，支撑板3与滚动导轨2的滑动轴套5和滚珠丝杠10的丝杠螺母6连接，电机8通过第一联轴器9连接滚珠丝杠10来传递扭矩，它们共同构成本发明的升降部件。升降时，由步进电机8接收脉冲信号，通过第一联轴器9带动滚珠丝杠10转动，期间将扭矩传递给滚珠丝杠螺母6，使螺母向上或向下运动，从而带动支撑板3一起升降。
参照图3、图4、图5和图6，滚珠花键轴28一端通过第二联轴器17与抛光盘18连接，另一端通过深沟球轴承30与动板12配合连接，为保证配合的稳定，动板12两侧布置了止推轴承29，弹簧13的两端各有一个支撑块，分别为第一支撑块20和第二支撑块25，第一支撑块20与支撑板3连接，动板12的重力通过微调旋钮26作用在第二支撑块25上，动板12的运动通过限位螺杆33来限制，为了实现微调的平稳，滚动导轨11设置了四根，滚珠花键轴28的轴套14上开有键槽和定位槽，通过第一键27与第一带轮32相连，挡圈31实现带轮的定位，深沟球轴承15和止推轴承16保证轴套14传动的稳定，伺服电机24通过第二键22传递扭矩给第二带轮21，两带轮通过同步带23相连，它们共同构成本发明的抛光部件。抛光时，伺服电机24通过第二带轮21、同步带23和带轮32传递高转速，带动轴套14、滚珠花键轴28和抛光盘18高速旋转，用弹簧13克服动板12、滚珠花键轴28和抛光盘18等的重量，微调旋钮26调节抛光盘18和容器19的距离，以确保可靠的抛光工作间隙，当形成液动压，压力增大时，抛光盘18、滚珠花键轴28和动板12受力整体上浮；压力减小时，整体下降，实现抛光时抛光盘自适应悬浮，除此之外，限位螺杆33也可以通过螺纹连接限制动板12的运动，实现固定间隙的加工。
滚珠花键轴28通过滚珠34与轴套14配合来传递扭矩或者直线运动，与花键副相比，此结构将滑动摩擦变为滚动摩擦，有效减小了上浮的阻力，更有利于抛光盘上浮的实现。
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 (10)

1.一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，其特征在于：包括升降部分和抛光部分，升降部分用于上下调节抛光部分的位置，所述升降包括底座和上盖板，底座上装有滚动导轨和滚珠丝杠，滚动导轨和滚珠丝杠的上端与上盖板连接，所述支撑板上设有与所述滚动导轨和滚珠丝杠配合的滑动轴套和丝杠螺母，所述支撑板通过所述滑动轴套和丝杠螺母套装在滚动导轨和滚珠丝杠上，所述滚珠丝杠上端装有步进电机，步进电机固定在上盖板上，所述步进电机通过带动滚珠丝杠的转动从而带动所述支撑板的升降；所述抛光部分安装在所述支撑板上，所述抛光部分包括滚珠花键轴、固定板、动板、导轨、弹簧和伺服电机，滚珠花键轴的下端装有抛光盘，滚珠花键轴的上端通过轴承与动板连接，所述动板套装在导轨上，导轨上下两端分别固定在固定板和支撑板上，动板和支撑板之间设有弹簧，弹簧上端与动板的连接处设有微调旋钮；所述伺服电机通过带轮和同步带连接所述滚珠花键轴。
2.根据权利要求1所述的一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述伺服电机通过电机座固定在支撑座上。
3.根据权利要求1所述的一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述滚珠花键轴的上端通过深沟球轴承与动板配合连接。
4.根据权利要求1所述的一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述弹簧通过支撑块连接微调旋钮。
5.根据权利要求1所述的一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述步进电机通过第一联轴器连接滚珠丝杠。
6.根据权利要求1所述的一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述滚珠花键轴的下端通过第二联轴器连接抛光盘。
7.根据权利要求1所述的一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述滚珠花键轴的轴套上开有键槽和定位槽，滚珠花键轴通过第一键与第一带轮相连，伺服电机通过第二键与第二带轮相连，第一带轮和第一带轮通过同步带相连，伺服电机通过第二键传递扭矩给第二带轮，经过同步带带动第一带轮转动从而带动滚珠花键轴的高速转动。
8.根据权利要求1所述的一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述动板上滚珠花键轴的两侧设有止推轴承。
9.根据权利要求1所述的一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述动板的上端还设有限位螺杆。
10.根据权利要求1所述的一种加工间隙可调的液动压悬浮抛光装置，其特征在于：所述抛光盘正下方的底座上固定有装有抛光液的容器。
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