CN110549214A - 一种精密研磨抛光装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种精密研磨抛光装置，其包括包括底座、用于保持工件的保持架、研磨盘和抛光盘，研磨盘设置于底座上，抛光盘被吊置研磨盘上方，保持架被架设在研磨上，保持架上设置有滚柱以使得被放置在研磨盘上的工件在研磨盘上能够形成自转，抛光盘进一步被设置为使得其旋转轴线和工件的自转轴线相互偏离一定距离，同时抛光盘至少接触工件的一部分。通过研磨盘、抛光盘与工件的相对位置和旋转加工方式的设置，提高研磨抛光的精密度和加工效率。

Description

一种精密研磨抛光装置

技术领域

本发明涉及研磨加工的技术领域，并且特别涉及一种精密研磨抛光装置。

背景技术

目前，对工件中的高精度平面加工中有多种方法如人工修磨、刮研等，在众多的研磨抛光方式中，平面研磨机加工高精度平面无疑是一种精度高、劳动强度低的方式。平面研磨机广泛用于蓝宝石衬底、光学玻璃晶片、石英晶片、硅片、诸片、模具、导光板、光扦接头等各种材料的单面研磨、抛光。

为了进一步提高工件表面质量，通常采用更换研磨盘为抛光盘对工件进行抛光。然而，对于同一台机床更换研磨盘不仅费时费力且机床精度会受拆装影响。另外平面研磨机加工过程中单面研磨效率较低。而且，对于光学玻璃等一些易碎高成本工件多次搬运，容易造成磕碰等问题，因此需要减少工件搬运次数，提高平面研磨机加工效率。

为了解决更换研磨盘引入的诸多问题，避免造成机床精度降低，增加平面研磨机加工效率，合理利用机床空间，同时提高工件表面的加工精度，获取更高效的加工方式，急需要开发一种精密研磨抛光装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有研磨抛光存在的问题，提出了一种精密研磨抛光装置。

本发明提供的一种精密研磨抛光装置，其包括底座、用于保持工件的保持架、研磨盘和抛光盘，研磨盘设置于底座上，抛光盘被吊置研磨盘上方，保持架被架设在研磨上，保持架上设置有滚柱以使得被放置在研磨盘上的工件在研磨盘上能够形成自转，抛光盘进一步被设置为使得其旋转轴线和工件的自转轴线相互偏离一定距离，同时抛光盘至少接触工件的一部分。

在一些具体实施例中，装置还包括第一旋转部和第二旋转部，研磨盘与第一旋转部连接，抛光盘与第二旋转部连接，第二旋转部设置于支架上，支架包括第一支架、第二支架和横梁，横梁可活动地设置于第一支架和第二支架之间。第一支架、第二支架和横梁形成稳定的龙门式结构，在驱动电机带动下，保证第二旋转部和抛光盘稳定的工作环境。

在一些具体实施例中，第一旋转部和第二旋转部旋转方向相反。第一旋转部带动研磨盘旋转和第二旋转部带动抛光盘旋转，研磨盘和抛光盘分别对工件下表面和上表面作用方向相反，形成对工件下表面研磨加工和对工件上表面抛光加工。

在一些具体实施例中，横梁中部设置有滑动槽，第二旋转部可调节地固定于滑动槽。第二旋转部通过滑动槽可以调节抛光盘旋转轴线和工件自转轴线之间的距离小于工件半径，保证抛光盘覆盖直径大于工件半径，完成对工件上表面抛光工艺。

在一些具体实施例中，还包括被设置在研磨盘上的圆形旋转盘，圆形旋转盘用于承载工件，圆形旋转盘的边缘与保持架的滚柱相接触。第一旋转部带动研磨盘旋转在摩擦力作用下带动圆形旋转盘旋转，从而带动工件旋转。圆形旋转盘在研磨盘的带动下，与保持架上的滚柱配合，形成圆形旋转盘本身自转从而带动工件本身自转。

在进一步实施例中，旋转盘的边沿设置凹槽，保持架上设置有集流盘，集流盘的底部设置有圆孔，圆孔的边沿设置有与凹槽对应的凸缘，凸缘与凹槽相耦合。集流盘和旋转盘相耦合衔接处具有一定间隙保证旋转盘旋转的同时使得磁流体能够准确流入集流盘，避免磁流体流入机床运动部件，保证机床本体清洁和良好的运行状态。

在进一步实施例中，研磨盘的半径大于或等于旋转盘的直径。第一旋转部带动研磨盘旋转，摩擦力的作用下带动旋转盘旋转和旋转盘本身自转，从而实现工件本身自转。

在一些具体实施例中，抛光盘包括磁盘和磁流体，磁流体吸附于磁盘上表面。磁流体包括抛光粉和铁磁材料颗粒、永磁材料颗粒、磁流变液中的至少一种，磁盘包括永磁铁、电磁铁或磁条，磁流体内部的抛光粉对工件上表面进行抛光加工。

在一些具体实施例中，磁盘的半径大于或等于工件的半径。磁盘旋转轴线与工件自转轴线相互偏离，偏离的距离小于或等于工件的半径，使得磁盘与工件形成偏心抛光运动，避免在磁盘同一角速度下，靠近圆心的线速度小于偏离圆心的线速度，使得工件中心部位抛光效果不佳的现象。

在一些具体实施例中，保持架内壁设置有至少两个滚柱。所述至少两个滚柱限定出用于保持所述旋转盘或者工件的工作区域。工件被固定于旋转盘上，旋转盘被设置于保持架的工作区域内，旋转盘的边缘与保持架上的滚柱接触并相互配合下，旋转盘在研磨盘摩擦力的带动下，在保持架工作区域内能够形成旋转盘本身自转，从而实现工件本身自转，滚柱减小旋转盘与保持架之间的相互摩擦力，进一步促使工件本身自转效果。

本发明的一种精密研磨抛光装置，包括第一旋转部、第二旋转部、底座、保持架、研磨盘和抛光盘，第一旋转部与研磨盘连接设置于底座上，第二旋转部与抛光盘连接设置于第一旋转部上方，保持架被架设在研磨上，保持架上设置有滚柱以使得被放置在研磨盘上的工件或旋转盘在研磨盘上能够形成自转，抛光盘进一步被设置为使得其旋转轴线和所述工件的自转轴线相互偏离一定距离，在不更换研磨盘或抛光盘的情况下，实现对工件两端面同时研磨和抛光，或单面研磨，或单面抛光，或多个工件同时研磨等工艺。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1是根据本发明的一个实施例的精密研磨抛光装置的主视图；

图2是根据本发明的一个具体实施例的保持架结构示意图；

图3是根据本发明的一个具体实施例的旋转盘结构示意图；

图4是根据本发明的一个具体实施例的集流盘结构示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的精密研磨抛光装置的研磨抛光状态示意图；

图6是根据本发明的一个实施例的精密研磨抛光装置的抛光状态示意图；

图7是根据本发明的另一实施例的精密研磨抛光装置的悬臂式研磨抛光示意图；

图中各编号的含义：1.第一旋转部，2.底座，3.研磨盘，4.保持架，5.抛光盘，6.法兰盘，7.横梁，8.丝杆副，9.滑轨，10.丝杆，11.驱动电机，12.第二旋转部，13.滑动槽，14.光轴，15.导向套，16.支架，17.工件，18.旋转盘，19.集流盘。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本发明的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本发明的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本发明的范围由所附权利要求来限定。

图1示出了根据本发明的实施例的精密研磨抛光装置的主视图。如图1所示，该精密研磨抛光装置包括位于底座2下方的第一旋转部1，第一旋转部1连接研磨盘3，工件17被固定于旋转盘18上，用于保持旋转盘18的保持架4固定于其中一支架16底部并置于研磨盘3上，旋转盘18被设置于保持架4工作区域内，并与保持架4上的滚柱相接触，第二旋转部12通过滑动槽13可调节地被悬吊于横梁7上，横梁7被设置于两支架16之间，驱动电机11连接丝杆10通过丝杆副8和滑轨9被设置在横梁7一端，光轴14连接导向套15被设置于横梁7的另一端，第二旋转部12下端通过法兰盘6与抛光盘5连接，集流体19设置于保持架4上，旋转盘18放置于集流盘19上。

在具体的实施例中，第一旋转部1与研磨盘3连接，第二旋转部12与抛光盘5连接，第一旋转部和第二旋转部旋转方向相反，使得抛光盘5和研磨盘3对工件17上表面和下表面进行方向相反的摩擦运动，使研磨盘3和抛光盘5对工件17进行抛光加工和研磨加工更充分。

图2示出了根据本发明的实施例的保持架结构示意图。如图2所示，保持架4内壁设置至少2个的滚柱d和滚柱f，工件17被设置于保持架4工作区域内，使得工件17边缘与保持架4上的滚柱d和滚柱f接触并相互配合下，使得工件17在研磨盘3摩擦力带动下，在保持架4工作区域内能够形成工件17本身自转，滚柱d和滚柱f减小工件17和保持架4之间的相互摩擦力，进一步促使工件17本身自转效果。

虽然在图中将保持架4示为具有开口环状的结构，但是也可以具有其他结构，例如圆形或椭圆形。在具体实施例中，滚柱e和滚柱f为圆柱形，在可替代的实施例中，还可以是球体，同样实现相同效果。

在具体的实施例中，研磨盘3的半径大于或等于工件17的直径，研磨盘3在第一旋转部1的带动下旋转，通过研磨盘3与工件17之间的摩擦力，同时在保持架4工作区域内使得工件17与设置在保持架4上的滚柱d和滚柱f配合形成工件17本身的自转，使得研磨加工更均匀充分。

在具体的实施例中，抛光盘5包括磁盘和磁流体，磁流体均匀吸附于磁盘表面，磁流体包括抛光粉和铁磁材料颗粒、永磁材料颗粒、磁流变液中的至少一种，磁盘包括永磁铁、电磁铁或磁条，抛光盘5在第二旋转部12的旋转带动下实现对工件17表面进行抛光加工。

在进一步具体的实施例中，磁盘的半径大于或等于工件17的半径，抛光盘5旋转轴线与工件17自转轴线相互偏离，偏离的距离小于或等于工件17的半径，使得抛光盘5与工件17形成偏心抛光运动，避免同轴抛光运动中因半径大小导致工件17中心部位抛光效果不佳的现象。

图3示出了根据本发明的实施例的旋转盘结构示意图。如图示3所示，圆形旋转盘18上表面大于下表面，旋转盘18的边沿设置有凹槽b，圆形旋转盘18用于承载工件17，旋转盘18的边缘与保持架4上的滚柱d和滚柱f接触，使得圆形旋转盘18在研磨盘3上固定的范围内能够形成自转，滚柱d和滚柱f减小圆形旋转盘18和保持架4之间的相互摩擦力。、

图4示出了根据本发明的实施例的集流盘结构示意图。如图示4所示，集流盘19底部设置圆孔，圆孔的边沿设置有旋转盘18上凹槽b相对应的凸缘c，旋转盘18上的凹槽b与集流盘19上的凸缘c相耦合，保证旋转盘18旋转的同时使得磁流体能够准确流入集流盘19，避免磁流体流入机床运动部件，保证机床本体的清洁，进而使得机床保持良好的运行状态。

虽然在图3和图4中，仅示出圆形旋转盘18和椭圆形集流盘19中设置有圆孔，在可替代的实施例中，还可以是下表面为圆形上表面除了圆形以外的其他形状，例如椭圆，与之相配合的集流盘19应当具有能够使旋转盘18在其内部旋转的结构。

虽然在图3和图4中将旋转盘18上的凹槽b示为具有为方形截面的环状凹槽，它们也可以具有其他的横截面形状，例如锥形结构凹槽，与之配合的集流盘19上的凸缘c应当具有能够与之相配合的结构。

在具体的实施例中，丝杆副8和导向套15分别固定于横梁7两端，驱动电机11带动丝杆10旋转一圈螺母移动一个导程，使得横梁7在滑轨9和光轴14上移动，通过调节横梁的高度进而控制抛光盘5与工件17的距离，可以根据具体工艺需要，对工件17进行上表面抛光和下表面研磨，或者单纯上表面抛光加工。

在优选的实施例中，横梁7与两支架16组合为龙门式结构使得第二旋转部12和抛光盘5工作状态更稳定，在第二旋转部12和抛光盘5重量较轻时，可以修改为悬臂式结构节省装置成本和空间大小，根据具体工艺要求进一步调整。

下面结合附图5-7对本发明抛光研磨工艺作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。

图5示出了根据本发明的实施例的精密研磨抛光装置立体图。如图5所示，该装置包括第一旋转部1，第二旋转部12，保持架4，研磨盘3和抛光盘5，第一旋转部1连接研磨盘3被设置与底座上，第二旋转部12通过横梁7上的限位槽13连接抛光盘5被悬吊于研磨盘3上方，工件17被置于研磨盘3上的保持架4的工作区域内，工件17边缘与保持架4内壁上的滚柱d和滚柱f配合形成工件17本身自转。研磨盘的半径大于或等于工件的直径。第一旋转部带动研磨盘旋转，摩擦力的作用下带动工件旋转和本身自转。

在具体的实施例中，启动第一旋转部、第二旋转部和驱动电机13，通过控制横梁7和限位槽13，从而调节抛光盘5与工件17接触，同时抛光盘5覆盖工件17半径以上，可以实现该装置对工件17上表面抛光下表面研磨的工艺。

在具体的实施例中，启动第一旋转部和第二旋转部和驱动电机13，通过控制横梁7高度，从而调节抛光盘5远离工件17，可以实现该装置对工件17下表面单研磨的工艺。

图6示出了根据本发明的实施例的精密研磨抛光装置的抛光状态示意图，如图6所示，该装置包括第一旋转部1，第二旋转部12，保持架4，旋转盘18，研磨盘3和抛光盘5，第一旋转部1连接研磨盘3被设置与底座上，第二旋转部12通过横梁7上的限位槽13连接抛光盘5被悬吊于研磨盘3上方，工件17被设置于旋转盘18上，旋转盘18被置于研磨盘3上的保持架4的工作区域内，旋转盘18边缘与保持架4内壁上的滚柱d和滚柱f配合形成旋转盘本身自转从而带动工件17自转。

在具体的实施例中，启动第一旋转部、第二旋转部和驱动电机13，通过控制横梁7和限位槽13，从而调节抛光盘5与旋转盘18上的工件17接触，同时抛光盘5覆盖工件17半径以上，实现该装置对工件17上表面抛光工艺。

在优选的实施例中，可在保持架4上设置集流盘19(参考图1所示)，集流盘19底部设置圆孔，圆孔的边沿设置有凹槽b相对应旋转盘18边缘形成的凸缘c，集流盘19的凹槽b与旋转盘18的凸缘c相耦合，具有一定间隙保证相对运动的同时使得磁流体能够准确流入集流盘19，避免磁流体流入机床运动部件，实现对工件17上表面抛光的同时保证机床本体的清洁使得机床保持良好的运行状态。

图7示出了根据本发明的实施例的精密研磨抛光装置的悬臂式研磨抛光示意图，如图7所示，该装置包括位于底座2下方的第一旋转部1，第一旋转部1连接研磨盘3，用于保持工件17的保持架4固定于支架16底部并置于研磨盘3上，工件17被设置于保持架4工作区域内，与保持架4上的滚柱相接触，第二旋转部12通过滑动槽13可调节地被悬吊于横梁7上，驱动电机11连接丝杆10通过丝杆副8被设置在横梁7一端，第二旋转部12下端通过法兰盘6与抛光盘5连接。

在具体的实施例中，当第二旋转部12和抛光盘5的大小和质量较小时，根据具体的研磨抛光工艺，将龙门式机构修改为悬臂式结构节省装置成本和空间大小，不影响该装置实现同时研磨抛光、单面抛光或单面研磨的工艺效果。

本发明利用抛光盘和研磨盘设置，在保留原有平面研磨机的基础上，进一步解决一台平面研磨机机床频繁更换抛光盘、研磨盘和搬运工件所带来的精度降低，效率低下的等问题，同时利用抛光盘和研磨盘对工件上表面和下表面同时实现方向相反，研磨盘带动工件本身自转，抛光盘对工件实施偏心运动的技术效果，实现对工件同时抛光和研磨的工艺的同时，使研磨抛光更充分均匀。

显然，本领域技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以作出对本发明的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本发明的权利要求及其等同形式的范围内，则本发明还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。

Claims (10)

1.一种精密研磨抛光装置，其特征在于，包括底座、用于保持工件的保持架、研磨盘和抛光盘，所述研磨盘设置于底座上，所述抛光盘被吊置所述研磨盘上方，所述保持架被架设在研磨上，所述保持架上设置有滚柱以使得被放置在所述研磨盘上的工件在所述研磨盘上能够形成自转，所述抛光盘进一步被设置为使得其旋转轴线和所述工件的自转轴线相互偏离一定距离，同时所述抛光盘至少接触所述工件的一部分。

2.根据权利要求1所述的精密研磨抛光装置，其特征在于，所述装置还包括第一旋转部和第二旋转部，所述研磨盘与所述第一旋转部连接，所述抛光盘与第二旋转部连接，所述第二旋转部设置于支架上，所述支架包括第一支架、第二支架和横梁，所述横梁可活动地设置于所述第一支架和第二支架之间。

3.根据权利要求2所述的精密研磨抛光装置，其特征在于，所述第一旋转部和第二旋转部旋转方向相反。

4.根据权利要求2所述的精密研磨抛光装置，其特征在于，所述横梁中部设置有滑动槽，所述第二旋转部可调节地固定于所述滑动槽。

5.根据权利要求1所述的精密研磨抛光装置，其特征在于，还包括被设置在所述研磨盘上的圆形旋转盘，所述圆形旋转盘用于承载所述工件，所述旋转盘的边缘与所述保持架的滚柱相接触。

6.根据权利要求5所述的精密研磨抛光装置，其特征在于，所述旋转盘的边沿设置凹槽，所述保持架上设置有集流盘，所述集流盘的底部设置有圆孔，所述圆孔的边沿设置有与所述凹槽对应的凸缘，所述凸缘与所述凹槽相耦合。

7.根据权利要求5所述的精密研磨抛光装置，其特征在于，所述研磨盘的半径大于或等于旋转盘的直径。

8.根据权利要求1所述的精密研磨抛光装置，其特征在于，所述抛光盘包括磁盘和磁流体，所述磁流体吸附于所述磁盘上表面。

9.根据权利要求8所述的精密研磨抛光装置，其特征在于，所述磁盘的半径大于或等于所述工件的半径。

10.根据权利要求1所述的精密研磨抛光装置，其特征在于，所述保持架内壁设置有至少两个滚柱。