CN106863109B - 一种工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机的抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机及其方法，包括机座机构、加压机构和研磨机构；加压机构由夹具高度调节器、气动压紧装置和随行夹具组成；研磨机构包括滑轨、偏心距调节器、摇杆机构、主动转轮、主动转轮驱动电机、研磨盘、研磨盘驱动电机、推杆、滑块和连接杆；本平面研磨抛光机可以实现通过偏心距调节器控制研磨盘运动的距离；通过传动系统来控制工件夹具的水平运动；通过研磨头高度调节器控制工件夹具的竖直方向升降；通过气动压紧装置将待抛光物压在研磨盘表面从而实现对不同材料的表面进行自动研磨抛光，研磨抛光效果好，加工质量高。

Description

一种工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机的抛光方法

技术领域

本发明属于研磨抛光领域,涉及一种研磨抛光装置，具体为一种工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机及其方法。

背景技术

平面研磨加工技术是是指将平面工件进行超精密加工，降低工件表面粗糙度、去除损伤层，祛除工件表面的划痕，斑点，塌边现象，使工件表面光亮，平滑，成镜面效果甚至达到某一精确的粗糙度值，获得高形状精度、表面精度和表面完整性的终加工手段。以不改变工件材料物理特性为前提的超精密加工需要使工件的形状精度和表面粗糙度分别达到亚微米级、纳米级，甚至追求更高表面完整性的无损伤抛光技术。可以加工不锈钢，钨钢，铝材，合金等金属材质的产品，也可以加工光学玻璃，硅片，导光板，亚克力，蓝宝石衬底，蓝宝石外延片，塑胶等非金属材质的产品。它支持着最新科学技术的进步，促进了超精密加工新技术的迅速发展。平面抛光机有砝码加压抛光机，适用于实验室精密加工；还有摆臂式平面抛光机，该抛光机气缸倾斜加压，工件夹具有偏转力矩，高速研磨条件下，容易造成工件跑飞；目前应用最广泛的行星式平面抛光机，对硅片，陶瓷片，蓝宝石等材料进行加工，但该加工方法不适应加工大型工件。

专利号201420289504.5的发明公开了一种平面研磨抛光机，在工作时，可以通过滚动机构来控制抛光工作台的左右向的水平移动；平面研磨抛光机的平面研磨抛光机构通过伸缩机构与横梁相连接，可以通过伸缩机构来控制平面研磨抛光机构的竖直方向升降；从而实现对不同面积金属材料的表面进行自动抛光。该平面研磨抛光机采用固定工件夹具，在抛光过程中，工件负载增大，稳定性差。本发明采用固定研磨盘，可以通过控制偏心距调节器，来改变工件在研磨盘上的运动行程，实现了工件在研磨盘各个位置的均匀研磨抛光。

专利号201210520591.6公开了一种平面研磨抛光机，它包括机座，电机，磨头，控制器，前后调整机构，升降机构和工件操作机构，该平面研磨抛光机结构复杂，耗能大，经济效益小。本发明公开的平面研磨抛光机，结构简单，耗能低，绿色节能，经济效益高。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机及其方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机，包括机座机构、加压机构和研磨机构；加压机构由夹具高度调节器、气动压紧装置和随行夹具组成；研磨机构包括滑轨、偏心距调节器、摇杆机构、主动转轮、主动转轮驱动电机、研磨盘、研磨盘驱动电机、推杆、滑块和连接杆；

加压机构安装在机座结构的运动导轨上，研磨机构固定在机座机构上，高度调节器、气动压紧装置固定在随行夹具上，主动转轮驱动电机驱动主动转轮作回转运动，主动转轮上有一个偏心距调节器，偏心距调节器通过锥形螺栓实现自锁，滑块与偏心距调节器铰链连接，摇杆机构在滑块内来回运动，摇杆机构的一端与连接杆铰链连接，另外一端与推杆铰链连接，推杆在滑轨内来回直线运动；摇杆机构将主传动轮圆周运动改变为推杆的往复直线运动，推杆与随行夹具固定，从而实现待抛光工件在研磨盘的往复直线运动。

优选的，所述的机座机构包括机座、机架、框体结构和抛光运动导轨，机架安装在机座上，框体结构安装在机架顶部，抛光运动导轨安装在框体结构上。

优选的，所述的气动压紧装置下方设置有气动压头，气动压头下方为研磨盘，研磨盘由研磨盘驱动电机驱动，研磨盘驱动电机位于机座机构上。

优选的，所述夹具高度调节器为控制夹具高度的调节机构，其调节方式为螺纹调节、垫片压紧调节或手动调节中的一种。

优选的，所述偏心距调节器由螺纹或齿轮调节偏心距，通过改变偏心距控制待加工件运动的轨迹长短。

本发明还公开了所述的工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机的抛光方法：所述平面研磨抛光机在工作时，先用夹具高度调节器调节夹具高度，再将气动压紧装置打开，气动压头往下压，顶住工件夹具，将待加工工件压在研磨盘上，然后打开主传动轮驱动电机和研磨盘驱动电机，电机驱动主传动轮做圆周运动，通过与其铰链连接的摇杆机构将运动传递给推杆，推杆做往复直线运动，推杆与随行夹具固定，所以随行夹具带动待加工工件在研磨盘上随推杆做直线运动，实现工件的均匀抛光。

本发明能对不同材料的表面进行自动研磨抛光，通过对连杆机构，使随动夹具沿着直线导轨往复直线运动，保证了工件表面研磨轨迹的均匀性，同时有利于气动垂直加压，保证了工件可以在高速研磨抛光条件下的设备运行稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图(立体图一)；

图2是本发明的结构示意图(立体图二)；

图3是本平面研磨抛光机压紧结构示意图；

图4是夹具直线往复运动结构示意图；

图5平面研磨抛光机平面结构简图；

图6研磨盘上一颗磨粒在工件表面轨迹；

图7工件表面一点在研磨盘表面轨迹。

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。

结合图1‐4，一种工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机，包括加压机构，平面研磨抛光机构和机座机构，如图1和2所示。

加压机构由夹具高度调节器1、气动压紧装置2和随行夹具3组成，如图3 所示。高度调节器1，气动压紧装置2都固定在随行夹具3上。夹具高度调节器 1为控制夹具高度调节机构，可以是螺纹调节，垫片压紧调节，手动调节中的一种调节夹具高度升降方法，当加工不同厚度工件时，可以调节夹具高度调节器1 让气动压头15和研磨盘保持合适的距离，在加工操作时，既能使工件夹具固定工件后可以放置在气动压头15和研磨盘3之间，又能使气动压头15可以将工件压紧在研磨盘3上；气动压紧装置2包括气缸，气动栓等原件组成，可以控制气动压头下压和抬起，通过气压阀可以调节气压的大小从而调节加工载荷的大小。为保证随行夹具可以运动起来，加压机构安装在运动导轨9上，可以随着运动导轨方向来回移动。

研磨机构包括滑轨4，偏心距调节器5，摇杆机构6，主动转轮7，主动转轮驱动电机8，研磨盘11，研磨盘驱动电机12，推杆16，滑块17，连接杆18，如图4所示。主动转轮驱动电机8可以驱动主动转轮7作回转运动，主动转轮7 上有一个偏心距调节器5，偏心距调节器5可以是螺纹调节，齿轮调节中的一种方式调节，通过改变偏心距控制滑块17到驱动主动转轮中心的距离，进而控制待加工件直线运动的距离长短，偏心距调节器5通过锥形螺栓实现自锁，滑块 17与偏心距调节器5铰链连接，可以在水平面内相互转动。摇杆机构6可以在滑块17内来回运动，摇杆机构6的一端与连接杆18铰链连接，另外一端与推杆 16铰链连接，推杆16可以在滑轨4内来回直线运动。当打开主动转轮驱动电机 8，可以驱动推杆的直线运动，进而驱动随动夹具的来回直线运动。同时打开研磨盘驱动电机12驱动研磨盘11做回转运动。实现对工件的研磨抛光加工。该平面研磨抛光机可以使工件在研磨盘上旋转的同时，在研磨盘上作来回直线运动，研磨轨迹更加均匀，可以获得良好的工件平面度。

图5是平面研磨抛光机平面结构简图，其中ω1是主动转轮的转速，ω2是连接杆的摆动速度，ω3是研磨盘驱动电机驱动研磨盘的转速，ω4是工件的转速。通过设定各部件的尺寸和位置关系，对研磨盘上一点在工件上的轨迹进行分析，具体参数如下表1所示。

表1 平面研磨抛光机运动部件具体参数

图6为研磨盘上一颗磨粒在圆形工件表面轨迹，从图中可以看出研磨盘上的磨粒在工件表面的研磨轨迹分布均匀，内侧和外侧的轨迹密度一致性好，形成表面包络，通过该研磨方式可以提高工件平面度。图7为工件表面一点在研磨盘表面轨迹，从图中可以看出工件表面一点在研磨盘上的轨迹也较为均匀，保证了研磨盘磨损的一致性，有利于提高研磨盘的使用寿命。

Claims (5)

1.一种工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机的抛光方法，其特征在于，所述工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机包括机座机构、加压机构和研磨机构；加压机构由夹具高度调节器（1）、气动压紧装置（2）和随行夹具（3）组成；研磨机构包括滑轨（4）、偏心距调节器（5）、摇杆机构（6）、主动转轮（7）、主动转轮驱动电机（8）、研磨盘（11）、研磨盘驱动电机（12）、推杆（16）、滑块（17）和连接杆（18）；

加压机构安装在机座机构的运动导轨（9）上，研磨机构固定在机座机构上，夹具高度调节器（1）、气动压紧装置（2）固定在随行夹具（3）上，主动转轮驱动电机（8）驱动主动转轮（7）作回转运动，主动转轮（7）上有一个偏心距调节器（5），偏心距调节器（5）通过锥形螺栓实现自锁，滑块（17）与偏心距调节器（5）铰链连接，摇杆机构（6）在滑块（17）内来回运动，摇杆机构（6）的一端与连接杆（18）铰链连接，另外一端与推杆（16）铰链连接，推杆（16）在滑轨（4）内来回直线运动；摇杆机构（6）将主动转轮圆周运动改变为推杆（16）的往复直线运动，推杆（16）与随行夹具（3）固定，从而实现待抛光工件在研磨盘的往复直线运动；

所述的工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机的抛光方法，具体为：

平面研磨抛光机在工作时，先用夹具高度调节器（1）调节夹具高度，再将气动压紧装置（2）打开，气动压头（15）往下压，顶住随行夹具，将待抛光工件压在研磨盘（11）上，然后打开主动转轮驱动电机（8）和研磨盘驱动电机（12），主动转轮驱动电机驱动主动转轮做圆周运动，通过与其铰链连接的摇杆机构（6）将运动传递给推杆，推杆做往复直线运动，推杆与随行夹具固定，所以随行夹具带动待抛光工件在研磨盘（11）上随推杆做直线运动，实现工件的均匀抛光。

2.根据权利要求1所述的工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机的抛光方法，其特征在于，所述的机座机构包括机座（14）、机架（13）、框体结构（10）和运动导轨（9），机架（13）安装在机座（14）上，框体结构（10）安装在机架（13）顶部，运动导轨（9）安装在框体结构（10）上。

3.根据权利要求 1 所述的工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机的抛光方法，其特征在于，所述的气动压紧装置（2）下方设置有气动压头（15），气动压头（15）下方为研磨盘（11），研磨盘（11）由研磨盘驱动电机（12）驱动，研磨盘驱动电机（12）位于机座机构上。

4.根据权利要求 1 所述的工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机的抛光方法，其特征在于，所述夹具高度调节器（1）为控制夹具高度的调节机构，其调节方式为螺纹调节或垫片压紧调节。

5.根据权利要求1 所述的工件夹具往复直线运动的平面研磨抛光机的抛光方法，其特征在于，所述偏心距调节器（5）由螺纹或齿轮调节偏心距，通过改变偏心距控制待抛光工件运动的轨迹长短。

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