CN108581815A - 一种液态金属柔性精磨抛光设备 - Google Patents

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袁智敏
夏卫海
傅昱斐
王亚良
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Abstract

本发明提出了一种液态金属柔性精磨抛光设备，包括支撑架、液态金属抛光液、工件、主轴、回收管、液体循环装置、供液管道、底座、加热丝和抛光槽，所述主轴竖直设置，主轴上端固定在机床上，主轴通过轴承安装在支撑架的顶部中心位置，工件被夹持在主轴的底部；支撑架内部设置有环带状的抛光槽，抛光槽内部盛有液态金属抛光液；本发明使被加工表面与抛光槽内液面自适应吻合，进行柔性和可塑性面研磨，可以在一定的范围加工制造不同曲率半径面形的光学零件，具有通用性，加工效率高，易于操作和控制。

Description

一种液态金属柔性精磨抛光设备
技术领域
本发明涉及光学零件精密加工制造技术领域，更具体的说，尤其涉及一种液态金属柔性精磨抛光设备，主要用于光学零件制造，还可用于其它需要光滑表面的零件的制造。
背景技术
目前，公知的光学精磨抛光制造技术，是利用和工件面型吻合的磨具或抛光盘进行精磨抛光制造光学零件。资料和实践表明，它们有简便、易于实现和加工效率高的特点，是目前光学精磨抛光技术中普遍采用的制造方法，广泛应用于工业生产。这类方法中的精磨抛光用具是用包括金刚石丸片、树脂，聚氨脂，柏油，毛毡等材料粘接在与被加工零件面形相近的金属模具上制造而成，它们有一个相同的特征，有相对较硬和固定不变的面型。
传统方法制造出的光学零件，它的表面是一个粗糙度在十几纳米左右量级的光学面，在常规的光学技术领域里应用是足可以满足要求；但在激光技术和其它有超光滑表面要求的技术领域里，这种十几纳米左右量级的光学面是不能够满足使用要求，目前的工业生产实际中客观需要粗糙度小于几个纳米的光学面，即达到超光滑的光学面水平。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题而提供一种液态金属柔性精磨抛光设备，该方法和设备使被加工表面与柔性精磨抛光磨具自适应吻合，进行柔性和可塑性面研磨，还可以在一定的范围加工制造不同曲率半径面形的光学零件。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种液态金属柔性精磨抛光设备，包括支撑架、液态金属抛光液、工件、主轴、回收管、液体循环装置、供液管道、底座、加热丝和抛光槽，所述主轴竖直设置，主轴上端固定在机床上，主轴通过轴承安装在支撑架的顶部中心位置，工件被夹持在主轴的底部；支撑架内部设置有环带状的抛光槽，抛光槽内部盛有液态金属抛光液；环带状的抛光槽中部为凸起的加工部，所述加工部的中心部位设置有进液口，抛光槽的底部开有出液口，回收管的一端连接抛光槽底部的出液口，回收管的另一端连接液体循环装置的入口，供液管道的一端连接液体循环装置的出口，供液管道的另一端与加工部上的进液口连通，液体循环装置工作时通过供液管道和回收管与之间抛光槽形成液态金属抛光液内循环；所述抛光槽下方设置有环带状的加热丝，加热丝与底座固定在一起。
进一步的，所述底座与加热丝和抛光槽固定位一体，且底座为三自由度自由运动的底座，需要时移动底座位置调整抛光槽的高度以及水平位置。
进一步的，所述抛光槽内还设置有浸没在液体金属抛光液中的冷却管，所述冷却管连接冷却循环装置。
进一步的，工作时，通过加热丝和回收管调节液态金属抛光液的温度，使得液态金属抛光液的温度大于熔点，但不超过液态金属抛光液熔点10℃以上，以保证液态金属抛光液的粘度，形成环带状的液态金属抛光区。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明使被加工表面与抛光槽内液面自适应吻合，进行柔性和可塑性面研磨，还可以在一定的范围加工制造不同曲率半径面形的光学零件，具有通用性，加工效率高，易于操作和控制。
(2)本发明同时还具有结构简单，成本低，实现超光滑的表面加工，无需更换磨具就可对不同曲率或不同型面的工件进行加工等特点。
(3)本发明精研磨具的设计改变了现有抛光技术的方法，不需要采用与被加工对象相对应的系列固定面形抛光工具，也不采用点接触方式进行加工，无需超精密数控机床控制工件或磨头的移动精度。
(4)环带状的液态金属柔性精磨抛光磨具与运动工件紧密接触，可塑性固态状物体的表面随着工件表面形状变化，实现了可塑性，因此有较大面积的面接触，具有较高的去除效率。
(5)在工件运动时，液态金属抛光液中的金属离子在工件表面产生剪切力，实现对工件表面材料的去除，可适应不同曲率半径面形的加工且达到了超精加工的目的。
附图说明
图1是本发明一种液态金属柔性精磨抛光设备的结构示意图。
图中，1-支撑架、2-液态金属抛光液、3-主轴、4-工件、5-回收管、6-液体循环装置、7-供液管道、8-底座、9-加热丝、10-工作槽、11-冷却管、12-冷却循环装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种液态金属柔性精磨抛光设备，包括支撑架1、液态金属抛光液2、工件4、主轴3、回收管5、液体循环装置6、供液管道7、底座8、加热丝9和抛光槽10，所述主轴3竖直设置，主轴3上端固定在机床上，主轴3通过轴承安装在支撑架1的顶部中心位置，工件4被夹持在主轴3的底部；支撑架1内部设置有环带状的抛光槽10，抛光槽10内部盛有液态金属抛光液2；环带状的抛光槽10中部为凸起的加工部，所述加工部的中心部位设置有进液口，抛光槽10的底部开有出液口，回收管5的一端连接抛光槽10底部的出液口，回收管5的另一端连接液体循环装置6的入口，供液管道7的一端连接液体循环装置6的出口，供液管道7的另一端与加工部上的进液口连通，液体循环装置6工作时通过供液管道7和回收管5与之间抛光槽10形成液态金属抛光液2内循环；所述抛光槽10下方设置有环带状的加热丝9，加热丝9与底座8固定在一起。
所述底座8与加热丝9和抛光槽10固定位一体，且底座8为三自由度自由运动的底座8，需要时移动底座8位置调整抛光槽10的高度以及水平位置。
所述抛光槽10内还设置有浸没在液体金属抛光液中的冷却管11，所述冷却管11连接冷却循环装置12。
工作时，通过加热丝9和回收管5调节液态金属抛光液2的温度，使得液态金属抛光液2的温度大于熔点，但不超过液态金属抛光液2熔点10℃以上，以保证液态金属抛光液2的粘度，形成环带状的液态金属抛光区。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种液态金属柔性精磨抛光设备，其特征在于：包括支撑架(1)、液态金属抛光液(2)、工件(4)、主轴(3)、回收管(5)、液体循环装置(6)、供液管道(7)、底座(8)、加热丝(9)和抛光槽(10)，所述主轴(3)竖直设置，主轴(3)上端固定在机床上，主轴(3)通过轴承安装在支撑架(1)的顶部中心位置，工件(4)被夹持在主轴(3)的底部；支撑架(1)内部设置有环带状的抛光槽(10)，抛光槽(10)内部盛有液态金属抛光液(2)；环带状的抛光槽(10)中部为凸起的加工部，所述加工部的中心部位设置有进液口，抛光槽(10)的底部开有出液口，回收管(5)的一端连接抛光槽(10)底部的出液口，回收管(5)的另一端连接液体循环装置(6)的入口，供液管道(7)的一端连接液体循环装置(6)的出口，供液管道(7)的另一端与加工部上的进液口连通，液体循环装置(6)工作时通过供液管道(7)和回收管(5)与之间抛光槽(10)形成液态金属抛光液(2)内循环；所述抛光槽(10)下方设置有环带状的加热丝(9)，加热丝(9)与底座(8)固定在一起。
2.根据权利要求1所述的一种液态金属柔性精磨抛光设备，其特征在于：所述底座(8)与加热丝(9)和抛光槽(10)固定位一体，且底座(8)为三自由度自由运动的底座(8)，需要时移动底座(8)位置调整抛光槽(10)的高度以及水平位置。
3.根据权利要求1所述的一种液态金属柔性精磨抛光设备，其特征在于：所述抛光槽(10)内还设置有浸没在液体金属抛光液中的冷却管(11)，所述冷却管(11)连接冷却循环装置(12)。
4.根据权利要求1所述的一种液态金属柔性精磨抛光设备，其特征在于：工作时，通过加热丝(9)和回收管(5)调节液态金属抛光液(2)的温度，使得液态金属抛光液(2)的温度大于熔点，但不超过液态金属抛光液(2)熔点10℃以上，以保证液态金属抛光液(2)的粘度，形成环带状的液态金属抛光区。
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