CN112497022A - 用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，包括自适应机构，该自适应机构包括若干个左右并排设置的辅助块以及可调节各辅助块前后位置的调节装置；所述的自适应机构配合抛光机而使用，工作时其各辅助块在调节装置的作用下根据工件边缘形状贴合工件边缘，对抛光机的抛光盘进行支撑。本发明采用多个拼接式的辅助块辅助支撑抛光盘，并且辅助块可通过调节装置根据工件形状及尺寸调节前后位置，从而使辅助块与工件边缘贴合，此结构不但可适用各种形状和尺寸的工件抛光加工，解决边缘效应问题，而且针对工件旋转或者抛光盘旋转的加工方式均可适用，通用性好，自动化程度高。

Description

用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置

技术领域

本发明涉及机械加工的技术领域，特别是涉及一种用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置。

背景技术

目前，在对平面工件边缘部分抛光时，因抛光盘部分移出工件表面，抛光盘的支撑面积减少，导致抛光盘对工件的压力增加，切削量增加，从而出现边缘“塌陷”的问题；而如果不将抛光盘部分移出工件表面，在工件边缘又会因为抛光量不够，而出现边缘“翘起”现象。两种加工方式都无法保证工件边缘部分的抛光精度。为了解决这种边缘效应多采用根据工件形状和尺寸，加工专用辅助块，并将辅助块安装在工件外围，当抛光盘对工件边缘部分进行抛光时，该辅助块对抛光盘起到支撑的作用。但是这种方式，需要根据不同工件加工出不同的与工件边缘形状相对应的辅助块，适用性很差，成本高。另一种解决边缘效应的方式是先加工出大于设计要求尺寸的工件（例如圆形工件先加工出大于实际半径的工件半成品），抛光完成后再切除多余的边缘部分。这样的加工工艺不仅增加了工件的加工成本，而且也增加了加工周期，进而影响整体的加工效率。

公开号为CN106312797A中国发明专利公开一种调节光学元件边缘区域压强分布的抛光组件，包括：行星双转子气压传动装置、关节式辅助施压机构和抛光盘，其特点在于所述的抛光盘的背面刻有同心圆沟槽，所述的关节式辅助施压机构由固定基座、活动关节和测力计组成。在光学元件边缘区域抛光过程中，通过该抛光组件对光学元件边缘区域压强分布进行调节，从而改变边缘区域材料去除量分布、达到抑制边缘效应的效果；另外，借助关节式辅助施压机构可有效减小振动幅度，从而提高抛光过程的可确定性。这种通过调节抛光盘对工件边缘区域压强分布的方式，虽然可以解决问题，但是在实际加工过程中很难对压力进行精准控制，实用性有待完善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，其针对不同形状和尺寸的平面工件抛光加工，解决边缘效应问题，通用性好，自动化程度较高。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，包括自适应机构，该自适应机构包括若干个左右并排设置的辅助块以及可调节各辅助块前后位置的调节装置；所述的自适应机构配合抛光机而使用，工作时其各辅助块在调节装置的作用下根据工件边缘形状贴合工件边缘，对抛光机的抛光盘进行支撑。

优选地，所述每个辅助块配备有一个调节装置，该调节装置包括齿条、可使齿条复位的复位弹簧、楔形块及弹簧片；该齿条与复位弹簧安装在一支撑架的矩形槽内，该齿条外端固定有所述的辅助块；所述的楔形块铰接在该支撑架上，其内端卡在所述齿条的齿槽内，外端伸出支撑架之外；所述弹簧片一端固定在支撑架上一端抵于楔形块上。

优选地，所述的支撑架包括若干支撑框，该支撑框的一侧开有所述的矩形槽，两个支撑框并排安装在一起将矩形槽封闭，而最外侧的支撑框的矩形槽一侧设有盖板将最外侧的矩形槽封闭；每个支撑框的矩形槽内安装一组所述的调节装置。

优选地，进一步包括可调节所述自适应机构位置的位置调节机构。

优选地，所述的位置调节机构包括可以调节水平位置的水平位置调节机构以及安装在水平位置调节机构之上的可以调节竖直位置的竖直位置调节机构。

优选地，所述的位置调节机构包括水平位置调节机构、安装在水平位置调节机构之上的竖直位置调节机构及安装在竖直位置调节机构之上的可以调节倾斜角度的角度调节机构；所述的自适应机构则安装在该角度调节机构上。

优选地，所述的水平位置调节机构以及竖直位置调节机构采用丝杆螺母配合线性导轨滑块的移动机构。

优选地，所述的角度调节机构包括角度调节支架、安装在角度调节支架上的调节电机、由调节电机带动旋转的转轴及末端支撑架；所述的自适应机构安装在该末端支撑架上。

优选地，所述自适应机构安装在位置调节机构上采用如下安装结构：在自适应机构的支撑架底部设置左右贯通的T型槽，在位置调节机构的末端支撑架上开长槽，将螺栓的螺栓头嵌入到T型槽中，螺栓另一端穿过末端支撑架的长槽与末端支撑架下面的螺母连接，从而将支撑架固定在末端支撑架上。

采用上述方案后，由于本发明采用多个拼接式的辅助块辅助支撑抛光盘，并且辅助块可通过调节装置根据工件形状及尺寸调节前后位置，从而使辅助块与工件边缘贴合，此结构不但可适用各种形状和尺寸的工件抛光加工，解决边缘效应问题，而且针对工件旋转或者抛光盘旋转的加工方式均可适用，通用性好，自动化程度高。

具体而言，本发明与现有的辅助机构相比，具有以下突出特点：

1．通用性好，可实现不同尺寸工件的辅助抛光，由于本发明采用了拼块式的结构，当辅助块与工件边缘接触时，受力移动，到位后楔形块及时锁住齿条，实现辅助块与工件边缘的贴合。

2．采用多个辅助块拼接的结构，可根据抛光盘和工件尺寸增加或减少辅助块，故可实现较大尺寸范围工件的抛光辅助。

3．使用方便，自动化程度高，本发明只需控制水平移动电机和竖直移动电机即可实现自适应模块移动到合适位置。

4．针对工件装夹时无法保证水平度的问题，本发明可通过末端的角度调节电机的转动补偿工件装夹时的定位误差。

5．在实际使用时，也可以使用多个发明所述的抛光辅助支撑装置，安装在工件的不同侧边，共同参与抛光加工，而无需反复旋转工件，一次性就可进行不同方位的加工。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的水平位置调节机构的结构示意图；

图3为本发明实施例的竖直位置调节机构的结构示意图；

图4为本发明实施例的角度调节机构的结构示意图；

图5为本发明实施例的自适应机构的安装结构示意图；

图6为本发明实施例的自适应机构与支撑框连接示意图；

图7为本发明实施例的自适应机构的结构示意图；

图8为本发明实施例的辅助块与工件配合的示意图；

图9为本发明实施例的与抛光机转台配合加工工件的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

本发明所揭示的是一种用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，如图1至图9所示，为本发明的较佳实施例。所述的抛光辅助支撑装置主要包括自适应机构1，还可以进一步包括位置调节机构，该位置调节机构可以包括水平位置调节机构2、竖直位置调节机构3及角度调节机构4。其中：

所述的自适应机构1包括若干个左右并排设置的辅助块11以及可调节各辅助块11前后位置的调节装置。该调节装置可以采用多种结构实现，例如相对简单的人工调节装置，如类似可伸缩套管那样的调节装置，即将辅助块固定在可伸缩套管的其中一个管体上，两个管体之间设有弹性凸粒，调节弹性凸粒穿过套管上不同的定位孔，就可以调节辅助块的伸出长度。该调节装置也可以采用更为复杂的电子调节装置，即可通过电机或者气缸调节。该调节装置可以设置一组对各辅助块同时调节，也可以设置多组分别对辅助块进行调节。

本发明实施例，所述的调节装置采用单向自动调节，另一方向自动卡死手动调节的结构，且每个辅助块11配备有一个调节装置。本实施例所述的调节装置包括齿条12、可使齿条12复位的复位弹簧13、楔形块14及弹簧片15，该齿条12安装在一支撑架16的矩形槽17内，其一端固定有所述的辅助块11，另一端设有可使其复位的复位弹簧13；所述的楔形块14铰接在所述支撑架16上，其内端卡在所述齿条12的齿槽内，外端伸出支撑架16之外；所述弹簧片15一端固定在支撑架16上一端抵于楔形块14上。该调节装置的工作原理是：所述的各辅助块11在原始状态时，其外端平齐，楔形块12在弹簧片15的作用下其末端嵌入齿条12的齿槽中；工作时，所述的自适应机构1靠近工件p侧面，当辅助块11与工件边缘接触受力时，齿条12受力在支撑架16的矩形槽17内滑动并压缩复位弹簧13，与此同时楔形块14末端在齿条12齿背上滑过，并在弹簧片15力的作用下插入与齿条12移动方向相反方向的下一个齿槽中锁住齿条12，实现辅助块11的单向移动。辅助块11根据工件p边缘的形状移动不同的距离，进而实现与工件p边缘的贴合。每个辅助块11之后均由一个调节装置控制，一次动作就可完成所有辅助块11的贴合。加工时，该若干辅助块11就可以用作抛光盘的支撑，防止边缘效应。而加工完成后只需将楔形块14下按，辅助块11会在复位弹簧13力的作用下恢复到初始位置。

进一步的，为了方便加工安装，所述的支撑架16可包括若干支撑框161，该支撑框161的一侧开有所述的矩形槽17，两个支撑框161并排安装在一起将矩形槽17封闭，而最外侧的支撑框161的矩形槽17一侧设有盖板162将最外侧的矩形槽17封闭。每个支撑框161的矩形槽17内安装一组所述的调节装置。

在实际工作时，可以将所述的自适应机构1放置在工件加工侧，并使各辅助块11与工作边缘贴合，使各辅助块11顶面与工件顶面平齐，之后再借助固定装置将自适应机构1固定；也可以利用抛光机床本身的移动机构带动工件移动到固定好的自适应机构1侧边使各辅助块11与工作边缘贴合，并使各辅助块11顶面与工件顶面平齐。

为了实现自动化，本发明实施例另外设置可调节所述自适应机构1位置的位置调节机构，该位置调节机构可以包括水平位置调节机构2和安装在水平位置调节机构2之上的竖直位置调节机构3。为了补偿工件装夹时的水平度误差，还可以进一步设置角度调节机构4，该角度调节机构4可安装在竖直位置调节机构3之上。最后将所述的自适应机构1则安装在该位置调节机构的末端支撑架上。

所述的水平位置调节机构2以及竖直位置调节机构3理论上可以采用任何可自动移动的调节机构，例如气缸移动调节机构、齿轮齿条移动调节机构等等。本实施例采用典型的丝杆螺母配合线性导轨滑块的移动机构。具体为：

所述的水平位置调节机构2安装在一底座5上，其包括水平移动电机21、水平移动电机座22、水平联轴器23、水平滚珠丝杆24、轴承S、水平滚珠丝杆支撑座25、水平线轨26、水平线轨滑块27、水平线轨挡块28及水平滚珠丝杆螺母29。该水平移动电机21通过水平移动电机座22固定在底座5上，水平滚珠丝杆24两端均通过轴承S固定在水平滚珠丝杆支撑座25的孔中。水平移动电机21与水平滚珠丝杆24通过水平联轴器23连接。当水平移动电机21工作时可带动水平联轴器23转动，进而带动水平滚珠丝杆24转动。竖直位置调节机构3固定在水平线轨26的水平线轨滑块27上，并与水平滚珠丝杆螺母29连接。水平滚珠丝杆24转动可实现竖直位置调节机构3的水平移动。水平线轨挡块28固定在水平线轨26两端。

所述的竖直位置调节机构3包括竖直平台31、竖直移动电机32、竖直移动电机座33、竖直联轴器34、竖直滚珠丝杆35、竖直滚珠丝杆支撑座36、竖直线轨37、竖直线轨滑块38、竖直线轨挡块39及竖直滚珠丝杆螺母30。该竖直平台31固定在水平线轨26的水平线轨滑块27上，并与水平滚珠丝杆螺母29连接，水平滚珠丝杆24转动可实现竖直平台31的水平移动。竖直移动电机32通过竖直移动电机座33固定在竖直平台31上。竖直滚珠丝杆35两端均通过轴承S固定在竖直滚珠丝杆支撑座36的孔中，竖直移动电机32与竖直滚珠丝杆35通过竖直联轴器34连接。当竖直移动电机32工作时可带动竖直联轴器34转动，进而带动竖直滚珠丝杆35转动。角度调节机构4固定在竖直线轨37的竖直线轨滑块38上，并与竖直滚珠丝杆螺母30连接。竖直滚珠丝杆35转动可实现角度调节机构4的竖直移动。竖直线轨挡块39固定在竖直线轨37两端。

所述的角度调节机构4包括角度调节支架41、调节电机42、调节电机座43、调节联轴器44、转轴46及末端支撑架47。所述角度调节支架41固定在竖直线轨37的竖直线轨滑块38上，并与竖直滚珠丝杆螺母30连接。竖直滚珠丝杆35转动可实现角度调节支架41的竖直移动。调节电机42通过调节电机座43固定在角度调节支架41上，调节电机42与转轴46通过调节联轴器44。调节电机42工作时带动调节联轴器44转动，进而带动转轴46转动。末端支撑架47固定在转轴46上，所述的自适应机构1固定在该末端支撑架47上，转轴46转动时可带动自适应机构1上的辅助块11倾斜一定角度。具体的，可以在所述的支撑架16底部设置左右贯通的T型槽163，该T型槽163可以设置在各支撑槽161底部，在所述的末端支撑架47上开长槽471，将螺栓48的螺栓头嵌入到T型槽163中，螺栓另一端穿过末端支撑架47的长槽471与末端支撑架47下面的螺母49连接，从而将支撑架16固定在末端支撑架47上。所述的螺栓48可以采用方形头螺栓，这样可以防止螺栓螺母在锁紧时螺栓的转动。这种安装结构，在方便自适应机构1安装在末端支撑架47的同时，长槽471的设置还可以方便调节自适应机构1在位置调节机构上的安装位置，以适应工件的位置。

本发明所述的抛光辅助支撑装置配合抛光机而使用，配合图8、9所示。在工作时，将工件p安装在抛光机的转台61的工作台面上，驱动竖直移动电机32转动，带动辅助块11移动至工件p加工侧，并使其顶面与工件p顶面同一水平高度。然后驱动水平移动电机21转动，带动辅助块11向工件p方向移动，当辅助块11与工件p边缘接触受力时，齿条12受力在支撑架16的矩形槽17内滑动并压缩复位弹簧13，与此同时楔形块14末端在齿条12齿背上滑过，并在弹簧片15力的作用下插入与齿条12移动方向相反方向的下一个齿槽中而锁住齿条12，实现辅助块11的单向移动。辅助块11根据工件p边缘的形状移动不同的距离，进而实现与工件p边缘的贴合。贴合到位后，检测工件p上表面的水平度，驱动调节电机42转动，使得辅助块11的倾斜角度与工件p的倾斜角度一致，调节到位后，开始抛光加工。

若加工工件p尺寸或形状发生改变时，只需将楔形块14下按，辅助块11会在复位弹簧13力的作用下恢复到初始位置。

若待加工工件p为圆盘形工件，在辅助块11完成与工件p边缘贴合后，启动转台61，转台61带动工件p转动，与此同时抛光盘62由工件p表面圆心向辅助块11方向移动。在抛光盘62移动到工件p边缘时，由辅助块11支撑抛光盘62露出工件p的部分，直至抛光作业结束。

若待加工工件p为非圆盘形工件，先驱动自适应机构1贴合工件部分边缘并进行抛光加工，待该部分抛光完成后，复位本机构，并驱动转台61转动一定角度，再重复本机构贴合工件边缘的步骤，贴合完成后进行抛光加工，如此多次反复，直至完成工件的完整抛光。

若单个或多个辅助块11在加工过程中磨损变形，可更换辅助块11。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (9)

1.一种用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，其特征在于：包括自适应机构（1），该自适应机构包括若干个左右并排设置的辅助块（11）以及可调节各辅助块（11）前后位置的调节装置；所述的自适应机构（1）配合抛光机而使用，工作时其各辅助块（11）在调节装置的作用下根据工件边缘形状贴合工件边缘，对抛光机的抛光盘进行支撑。

2.根据权利要求1所述的用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，其特征在于：所述每个辅助块配备有一个调节装置，该调节装置包括齿条（12）、可使齿条复位的复位弹簧（13）、楔形块（14）及弹簧片（15）；该齿条（12）与复位弹簧（13）安装在一支撑架（16）的矩形槽（17）内，该齿条（12）外端固定有所述的辅助块（11）；所述的楔形块（14）铰接在该支撑架（16）上，其内端卡在所述齿条（12）的齿槽内，外端伸出支撑架（16）之外；所述弹簧片（15）一端固定在支撑架（16）上一端抵于楔形块（14）上。

3.根据权利要求2所述的用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，其特征在于：所述的支撑架（16）包括若干支撑框（161），该支撑框（161）的一侧开有所述的矩形槽（17），两个支撑框（161）并排安装在一起将矩形槽（17）封闭，而最外侧的支撑框（161）的矩形槽（17）一侧设有盖板（162）将最外侧的矩形槽（17）封闭；每个支撑框（161）的矩形槽（17）内安装一组所述的调节装置。

4.根据权利要求1-3任一所述的用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，其特征在于：进一步包括可调节所述自适应机构（1）位置的位置调节机构。

5.根据权利要求4所述的用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，其特征在于：所述的位置调节机构包括可以调节水平位置的水平位置调节机构（2）以及安装在水平位置调节机构（2）之上的可以调节竖直位置的竖直位置调节机构（3）。

6.根据权利要求4所述的用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，其特征在于：所述的位置调节机构包括水平位置调节机构（2）、安装在水平位置调节机构（2）之上的竖直位置调节机构（3）及安装在竖直位置调节机构（3）之上的可以调节倾斜角度的角度调节机构（4）；所述的自适应机构（1）则安装在该角度调节机构（4）上。

7.根据权利要求5或6所述的用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，其特征在于：所述的水平位置调节机构（2）以及竖直位置调节机构（3）采用丝杆螺母配合线性导轨滑块的移动机构。

8.根据权利要求6所述的用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，其特征在于：所述的角度调节机构（4）包括角度调节支架（41）、安装在角度调节支架（41）上的调节电机（42）、由调节电机（42）带动旋转的转轴（46）及末端支撑架（47）；所述的自适应机构（1）安装在该末端支撑架（47）上。

9.根据权利要求4所述的用于边缘效应控制的抛光辅助支撑装置，其特征在于所述自适应机构（1）安装在位置调节机构上采用如下安装结构：在自适应机构（1）的支撑架（16）底部设置左右贯通的T型槽（163），在位置调节机构的末端支撑架（47）上开长槽（471），将螺栓（48）的螺栓头嵌入到T型槽（163）中，螺栓另一端穿过末端支撑架（47）的长槽（471）与末端支撑架（47）下面的螺母（49）连接，从而将支撑架（16）固定在末端支撑架（47）上。

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