CN113814883B - 一种光悬浮抛光装置及其抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光悬浮抛光装置及其抛光方法，包括工控机、半导体激光发生器、反射棱镜、工作容器及工件装夹装置；所述半导体激光发生器与工控机电信号连接，所述反射棱镜设置在半导体激光发生器一侧，且反射棱镜位于工作容器的下方位置处，所述工件装夹装置设置在工作容器上方位置处，所述工作容器内部底面设置磨粒放置台，磨粒放置台上铺设磨粒。本发明的有益效果在于：通过设置的半导体激光发生器、反射棱镜、磨粒放置台及压电陶瓷，可实现对磨粒的有效控制，进而对工件表面进行非接触式抛光，且能够获得较好的表面质量。

Description

一种光悬浮抛光装置及其抛光方法
技术领域
本发明涉及机械抛光技术领域，具体涉及一种光悬浮抛光装置及其抛光方法。
背景技术
常见的表面抛光方法根据抛光工具与被加工工件是否直接接触可以分为接触式抛光方法和非接触式抛光方法两种，目前绝大多数都是采用接触式抛光方法，接触式抛光设备成本较低，但是接触式抛光精度较低，且刚性接触容易对工件所造成损伤，仅适用于简单的平面或曲面的抛光加工；为此需要对非接触式抛光方法进行研究，来开发一种环境污染小、抛光精度高，能够实现不同的加工要求的非接触式抛光方法，并适用于平面或各种曲面的抛光加工。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种光悬浮抛光装置及其抛光方法，利用光悬浮磨粒对工件表面进行非接触式抛光。
本发明的技术方案如下：
一种光悬浮抛光装置，包括工控机、半导体激光发生器、反射棱镜、工作容器及工件装夹装置；所述半导体激光发生器与工控机电信号连接，所述反射棱镜设置在半导体激光发生器一侧，且反射棱镜位于工作容器的下方位置处，所述工件装夹装置设置在工作容器上方位置处，所述工作容器内部底面设置磨粒放置台，磨粒放置台上铺设磨粒。
进一步的，所述工作容器底部设有压电陶瓷，压力陶瓷可设置两个，并位于工作容器底部两侧位置处。 进一步的，所述磨粒放置台上表面采用凹型面，凹型面可采用弧形凹面。
进一步的，所述工件装夹装置能够带动工件进行水平、竖直方向的移动及绕轴转动动作。
进一步的，所述反射棱镜倾斜45°放置，其中反射平面与半导体激光发生器的激光之间呈135°夹角。
进一步的，所述反射棱镜的反射中心与磨粒放置台的中心位于同一直线上。
进一步的，所述半导体激光发生器的发射头水平放置，并指向反射棱镜。
基于一种光悬浮抛光装置的光悬浮抛光方法，包括如下步骤：
1）装夹工件，并通过工件装夹装置将工件移动至容器中心正上方；
2）放置磨粒，并调整激光功率，开启半导体激光发生器，水平激光通过45°放置的反射棱镜，反射后，竖直照射在磨粒上；
3）压电陶瓷短促震荡，给磨粒一个向上作用力，同时激光将磨粒托起，冲击工件表面进行抛光；
4）工件在工件装夹装置作用下绕轴旋转并可水平、竖直移动以完成工件整个表面的加工。
本发明的有益效果在于：
1）通过设置的半导体激光发生器、反射棱镜、磨粒放置台及压电陶瓷，可实现对磨粒的有效控制，进而对工件表面进行非接触式抛光，且能够获得较好的表面质量。
2）本发明设备操作简单，使用便捷，绿色环保，维护方便，且适用于平面或各种曲面的抛光加工。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图中：1、工控机；2、半导体激光发生器；3、反射棱镜；4、压电陶瓷；5、工作容器；6、工件装夹装置；7、工件；8、磨粒放置台。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步描述。
如图1所示：一种光悬浮抛光装置，包括工控机1、半导体激光发生器2、反射棱镜3、压电陶瓷4、工作容器5、工件装夹装置6、工件7及磨粒放置台8。
半导体激光发生器2与工控机1通过电缆相连；半导体激光发生器2的发射头水平放置，指向45°固定的反射棱镜3；反射棱镜3固定于工作容器5中心的正下方。
工件装夹装置6位于工作容器5正上方，可对工件7进行装夹，工件装夹装置6采用固定在十字滑台上的旋转夹头，这样工件装夹装置6能够带动工件7进行水平、竖直方向的移动和绕轴转动。
压电陶瓷4固定在工作容器5下方，可产生短促震荡，具体的，压电陶瓷4设有两个，且分别设置在工作容器5下方两侧位置处。
工作容器5内部底面中心位置固定设置一个表面往下微凹的磨粒放置台8，磨粒放置台8上可放置磨粒。
工作容器5底部采用透光材料，使激光穿过；周向壁面采用不透光材料，避免激光对人体造成伤害。
装置工作时，人为地在工作容器底部磨粒放置台铺上一层磨粒，半导体激光发生器发射出水平方向的激光，通过45°放置的反射棱镜的反射作用使激光方向竖直向上，照射在磨粒上，同时压电陶瓷发生短促震荡，给磨粒一个向上的作用力，使激光趁势将磨粒托起。
磨粒在光悬浮作用下受到散射力和梯度力，散射力沿光传播的方向，其大小与光强成正比；梯度力指向光强梯度的方向，大小与光强梯度成正比。
因此，通过控制光强大小可控制作用在磨粒上的散射力和梯度力的大小和方向，即控制磨粒冲击工件表面的抛光力大小和方向，实现不同的材料去除目标。
在加工过程中，工件装夹装置将带动工件旋转，同时可进行水平和竖直移动，以便完成对工件整个表面的加工；工控机通过激光发生器控制光强大小；冲击工件表面后逸散的磨粒通过自身重力作用回收。
本实施例中磨粒采用平均直径为0.5-2微米的金刚石磨粒，不同的抛光阶段可采用不同尺寸大小的磨粒。半导体激光发射器采用波长808um，功率20W的半导体激光发生器连续照射，输出模式为TEM00基模的高斯光束。
基于光悬浮抛光装置的光悬浮抛光方法，具体步骤如下：
1）装夹工件，通过工件装夹装置移动工件至工作容器中心正上方；
2）放置磨粒，并开启半导体激光发生器，水平激光通过45°棱镜反射，方向竖直向上；
3）压电陶瓷短促震荡，给磨粒一个向上作用力，激光趁势将磨粒托起，冲击工件表面；
4）工件绕轴旋转并可水平、竖直移动以完成整个表面的加工，同时可调整激光功率以满足不同加工要求。
本说明书实施例所述内容仅仅是对发明构思所实现形式的部分列举，本发明的保护范围不应当仅局限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围及于本领域技术人员根据本发明的技术构思所能想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.一种光悬浮抛光装置，其特征在于，抛光装置包括工控机（1）、半导体激光发生器（2）、反射棱镜（3）、压电陶瓷（4）、工作容器（5）及工件装夹装置（6）；所述半导体激光发生器（2）与工控机（1）电信号连接，所述反射棱镜（3）设置在半导体激光发生器（2）一侧，且反射棱镜（3）位于工作容器（5）的下方位置处，所述反射棱镜（3）倾斜45°放置；所述工件装夹装置（6）设置在工作容器（5）上方位置处，所述工作容器（5）内部底面设置磨粒放置台（8），所述磨粒放置台（8）上表面采用凹型面，磨粒放置台（8）上铺设磨粒；所述压电陶瓷（4）设置在工作容器（5）底部；
抛光方法包括如下步骤：
1）装夹工件，并通过工件装夹装置将工件移动至容器中心正上方；
2）放置磨粒，并调整激光功率，开启半导体激光发生器，水平激光通过45°放置的反射棱镜，反射后，竖直照射在磨粒上；
3）压电陶瓷短促震荡，给磨粒一个向上作用力，同时激光将磨粒托起，冲击工件表面进行抛光；
4）工件在工件装夹装置作用下绕轴旋转并可水平、竖直移动以完成工件整个表面的加工。
2.根据权利要求1所述的一种光悬浮抛光装置的光悬浮抛光方法，其特征在于，所述工件装夹装置（6）能够带动工件（7）进行水平、竖直方向的移动及绕轴转动动作。
3.根据权利要求1所述的一种光悬浮抛光装置的光悬浮抛光方法，其特征在于，所述反射棱镜（3）的反射中心与磨粒放置台（8）的中心位于同一直线上。
4.根据权利要求1所述的一种光悬浮抛光装置的光悬浮抛光方法，其特征在于，所述半导体激光发生器（2）的发射头水平放置，并指向反射棱镜（3）。
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CN108838514A (zh) * 2018-06-28 2018-11-20 江苏大学 一种激光空化抛光材料表面的装置及方法
CN109093247A (zh) * 2018-08-21 2018-12-28 江苏大学 一种实现激光空化高效除锈除漆的装置和方法
CN109551375B (zh) * 2019-01-27 2024-01-12 浙江工业大学 静电可控磨粒流加工去除量检测装置与检测方法
CN112775856B (zh) * 2021-01-28 2022-12-02 佛山科学技术学院 激光诱导磨粒微射流的模芯抛光装置及加工方法

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