CN108214116B - 一种超声振动抛光加工装置 - Google Patents
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Abstract
一种超声振动抛光加工装置，超声振动换能器固定在气囊刀柄点端面内，导波线连接换能器和橡胶气囊内表面，橡胶气囊通过气囊压块和锁紧螺母与气囊刀柄固定，气囊刀柄、换能器、导波线、橡胶气囊、气囊压块、锁紧螺母共同组成超声振动气囊头；超声振动气囊头固定在主轴下端，防水罩固定在超声振动气囊头上，电机下端盖固定在摆臂上，冷却环与电机下端盖配合固定，主轴与主轴电机转子固定，主轴电机定子与主轴电机座配合，主轴电机座与电机上下端盖固定在摆臂上，轴承固定在主轴的上端固定在电机上端盖上，电刷支架固定在主轴上端盖上，电刷固定在电刷支架上，电刷罩分别固定在摆臂和电机上端盖上，摆臂盖板固定在摆臂上，调整垫圈固定在摆臂。
Description
技术领域
本发明涉及硬脆性材料抛光加工，尤其是涉及在光学产业与半导体产业硬脆性材料加工的一种超声振动抛光加工装置。
背景技术
熔石英玻璃元件具有耐高温、热膨胀系数低、耐热震性和电绝缘性能良好等特性，被广泛应用于制作光学检测设备和半导体通信装置等。近年来，大尺寸熔石英玻璃元件的精密加工引起了越来越多的关注，其通常的加工步骤是采用金刚石砂轮进行精密磨削，然后利用精密抛光技术进行抛光加工。
目前，精密抛光在快速抛光阶段的主要目的为快速去除磨削后加工元件的表面与亚表面缺陷，为下一阶段的保形抛光提高良好面形精度。快速抛光阶段普遍采用CCOS抛光技术，其原理是使用尺寸小于抛光元件1/8的抛光工具，在抛光液中掺入抛光颗粒，通过抛光工具对加工元件施加压力和旋转运动，依靠抛光颗粒的磨削作用进行抛光材料去除。
气囊抛光以橡胶气囊作为抛光工具，在橡胶气囊内充入一定压力的气体通过控制气囊充气压力、气囊转速、气囊下压量等参数控制抛光加工的材料去除。由于橡胶气囊具有一定的柔性且可以实现气囊高速旋转，气囊可以贴合球面与非球面表面，获得更高的加工精度和材料去除效率。
英国伦敦光学实验室设计了一种气囊抛光装置可以实现光学元件的气囊抛光，见参考文献《The‘Precessions’tooling for polishing and figuring flat,sphericaland aspheric surfaces》和《Recent development of precessions polishing forlarge components and free-form surfaces》。在现阶段，由于抛光工具与加工元件的贴合过紧，存在抛光接触区内抛光颗粒数量较少的现象，会导致加工效率降低；如果采用提高抛光液浓度的方法，容易造成材料浪费、增加环境污染等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有精密抛光中接触区抛光颗粒数量少导致材料去除效率降低的不足，提供利用超声振动保证抛光工具与加工元件表面间抛光液浓度，提高抛光材料去除效率的一种超声振动抛光加工装置。
本发明设有调整垫圈、摆臂、摆臂盖板、电刷罩、电刷、电刷支架、主轴上端盖、电机上端盖、电机下端盖、冷却环、主轴下端盖、主轴、防水罩、超声振动气囊头、主轴电机转子、主轴电机定子、主轴电机座、轴承、气囊刀柄、超声振动换能器、导波线、橡胶气囊、气囊压块和锁紧螺母；所述超声振动换能器固定在气囊刀柄点端面内，所述导波线分别连接超声振动换能器和橡胶气囊的内表面，橡胶气囊通过气囊压块和锁紧螺母与气囊刀柄固定，气囊刀柄、超声振动换能器、导波线、橡胶气囊、气囊压块、锁紧螺母共同组成超声振动气囊头；所述超声振动气囊头固定在主轴下端，防水罩固定在超声振动气囊头上，电机下端盖固定在摆臂上，冷却环通过主轴下端盖与电机下端盖配合固定，主轴与主轴电机转子固定，主轴电机定子与主轴电机座配合，主轴电机座与电机上端盖和电机下端盖固定在摆臂上，轴承固定在主轴的上端通过主轴上端盖固定在电机上端盖上，电刷支架固定在主轴上端盖上，电刷固定在电刷支架上，电刷罩分别固定在摆臂和电机上端盖上，摆臂盖板固定在摆臂上，调整垫圈固定在摆臂。
所述超声振动换能器可通过螺钉固定在气囊刀柄点端面内。
所述超声振动气囊头可通过螺钉固定在主轴下端，防水罩可通过螺钉固定在超声振动气囊头上。
所述电机下端盖可通过螺钉固定在摆臂上。
所述冷却环通过主轴下端盖与电机下端盖的法兰面配合固定，主轴可通过过盈配合与主轴电机转子固定，主轴电机定子可通过平键与主轴电机座配合，主轴电机座可通过螺钉与电机上端盖和电机下端盖固定在摆臂上。
所述电刷支架可通过螺钉固定在主轴上端盖上，电刷可通过螺钉固定在电刷支架上，电刷罩可通过螺钉分别固定在摆臂和电机上端盖上。
所述摆臂盖板可通过螺钉固定在摆臂上，调整垫圈可通过螺钉固定在摆臂。
与现有技术相比，本发明具有以下突出技术效果：
结构简单，调整方便，可以通过与调整垫圈相连的旋转电机调整抛光主轴的角度。超声振动换能器产生的超声振动通过导波线传递至橡胶气囊内部，形成超声振动运动；超声振动气囊头与主轴连接，由主轴电机驱动主轴形成抛光加工的主运动。本发明可以根据不同尺寸元件的加工需求更换抛光工具；橡胶气囊被分成多个独立区域，由多个换能器独立或者同步控制各区域的振动运动状态。
附图说明
图1本发明实施例的等轴侧视图。
图2本发明实施例的分解视图。
图3本发明实施例的主轴及电机部分的分解视图。
图4本发明实施例的超声振动气囊头的分解视图。
图5本发明实施例的橡胶气囊与导波线连接的分解轴侧视图。
以下给出图1～5中各主要部件的代号：
1-调整垫圈、2-摆臂、3-摆臂盖板、4-电刷罩、5-电刷、6-电刷支架、7-主轴上端盖、8-电机上端盖、9-电机下端盖、10-冷却环、11-主轴下端盖、12-主轴、13-防水罩、14-超声振动气囊头、15-主轴电机转子、16-主轴电机定子、17-主轴电机座、18-轴承、19-气囊刀柄、20-超声振动换能器、21-导波线、22-橡胶气囊、23-气囊压块、24-锁紧螺母。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进一步阐述。
如图1～5所示，本发明实施例设有调整垫圈1、摆臂2、摆臂盖板3、电刷罩4、电刷5、电刷支架6、主轴上端盖7、电机上端盖8、电机下端盖9、冷却环10、主轴下端盖11、主轴12、防水罩13、超声振动气囊头14、主轴电机转子15、主轴电机定子16、主轴电机座17、轴承18、气囊刀柄19、超声振动换能器20、导波线21、橡胶气囊22、气囊压块23和锁紧螺母24。
所述超声振动换能器20通过螺钉固定在气囊刀柄19点端面内、导波线21通过焊接分别连接超声振动换能器20和橡胶气囊22的内表面，橡胶气囊22通过气囊压块23和锁紧螺母24与气囊刀柄19固定，气囊刀柄19、超声振动换能器20、导波线21、橡胶气囊22、气囊压块23、锁紧螺母24共同组成超声振动气囊头14；超声振动气囊头14通过螺钉固定在主轴12下端，防水罩13通过螺钉固定在超声振动气囊头14上，电机下端盖9通过螺钉固定在摆臂2上，冷却环10通过主轴下端盖11与电机下端盖9的法兰面配合固定，主轴12通过过盈配合与主轴电机转子15固定，主轴电机定子16通过平键与主轴电机座17配合，主轴电机座17通过螺钉与电机上端盖8和电机下端盖9固定在摆臂2上，轴承18固定在主轴12的上端通过主轴上端盖7固定在电机上端盖8上，电刷支架6通过螺钉固定在主轴上端盖7上，电刷5通过螺钉固定在电刷支架6上，电刷罩4通过螺钉分别固定在摆臂2和电机上端盖8上，摆臂盖板3通过螺钉固定在摆臂2上，调整垫圈1通过螺钉固定在摆臂2。
当进行超声振动抛光时，首先将超声振动抛光装置通过调整垫圈1固定在旋转电机上，然后将加工元件固定在加工装置的下方，旋转电机带动抛光主轴进行一定角度的旋转使主轴与抛光点的法线成一个固定的角度，将气囊充入一定压力的空气完成对刀。超声电源产生的超声信号通过电刷5传递给超声振动换能器20，换能器产生的超声振动通过焊接的导波线21传递给橡胶气囊22，使气囊产生20kHz的高频振动；主轴电机通过主轴12带动气囊头14进行旋转形成抛光的主运动。通过橡胶气囊的超声振动运动和气囊头14的旋转运动合成为超声振动抛光加工运动。
根据不同材料和表面精度的加工需求，可以将橡胶气囊表面粘贴多个数量的固结磨料，在气囊内部充入一定压力的空气，调整超声振动气囊头14内超声振动换能器20的数量以实现分区独立控制超声振动抛光。
Claims (8)
1.一种超声振动抛光加工装置，设有超声振动换能器，其特征在于设有调整垫圈、摆臂、摆臂盖板、电刷罩、电刷、电刷支架、主轴上端盖、电机上端盖、电机下端盖、冷却环、主轴下端盖、主轴、防水罩、超声振动气囊头、主轴电机转子、主轴电机定子、主轴电机座、轴承、气囊刀柄、导波线、橡胶气囊、气囊压块和锁紧螺母；所述超声振动换能器固定在气囊刀柄点端面内，所述导波线分别连接超声振动换能器和橡胶气囊的内表面，橡胶气囊通过气囊压块和锁紧螺母与气囊刀柄固定，气囊刀柄、超声振动换能器、导波线、橡胶气囊、气囊压块、锁紧螺母共同组成超声振动气囊头；所述超声振动气囊头固定在主轴下端，防水罩固定在超声振动气囊头上，电机下端盖固定在摆臂上，冷却环通过主轴下端盖与电机下端盖配合固定，主轴与主轴电机转子固定，主轴电机定子与主轴电机座配合，主轴电机座与电机上端盖和电机下端盖固定在摆臂上，轴承固定在主轴的上端通过主轴上端盖固定在电机上端盖上，电刷支架固定在主轴上端盖上，电刷固定在电刷支架上，电刷罩分别固定在摆臂和电机上端盖上，摆臂盖板固定在摆臂上，调整垫圈固定在摆臂。
2.如权利要求1所述一种超声振动抛光加工装置，其特征在于所述超声振动换能器通过螺钉固定在气囊刀柄点端面内。
3.如权利要求1所述一种超声振动抛光加工装置，其特征在于所述超声振动气囊头通过螺钉固定在主轴下端，防水罩通过螺钉固定在超声振动气囊头上。
4.如权利要求1所述一种超声振动抛光加工装置，其特征在于所述电机下端盖通过螺钉固定在摆臂上。
5.如权利要求1所述一种超声振动抛光加工装置，其特征在于所述冷却环通过主轴下端盖与电机下端盖的法兰面配合固定。
6.如权利要求1所述一种超声振动抛光加工装置，其特征在于所述主轴通过过盈配合与主轴电机转子固定，主轴电机定子通过平键与主轴电机座配合，主轴电机座通过螺钉与电机上端盖和电机下端盖固定在摆臂上。
7.如权利要求1所述一种超声振动抛光加工装置，其特征在于所述电刷支架通过螺钉固定在主轴上端盖上，电刷通过螺钉固定在电刷支架上，电刷罩通过螺钉分别固定在摆臂和电机上端盖上。
8.如权利要求1所述一种超声振动抛光加工装置，其特征在于所述摆臂盖板通过螺钉固定在摆臂上，调整垫圈通过螺钉固定在摆臂。
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