CN114367258A - 一种自动化谐振子化学抛光设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化谐振子化学抛光设备，包括抛光机构、加热机构、旋转驱动、搅拌驱动，抛光机构包括酸溶液容器、轴机构、夹具、搅拌子，酸溶液容器安装于加热机构内，夹具与轴机构相连，夹具位于酸溶液容器内，搅拌子可自由转动的安装在酸溶液容器内；旋转驱动的驱动输出轴连接抛光机构内的轴机构，搅拌驱动连接搅拌子。本申请采用酸溶液对谐振子进行化学抛光，均匀消除表面瑕疵、裂纹、划痕。通过加热机构来加热酸溶液，保证化学抛光处于最佳状态，通过旋转驱动来驱动谐振子及其夹具的缓速旋转，使得谐振子的表面抛光更均匀，通过搅拌驱动带动酸溶液内的搅拌子慢速旋转，从而消除酸溶液内上下浓度梯度对腐蚀效果的影响。

Description

一种自动化谐振子化学抛光设备

技术领域

本发明涉及谐振子加工技术领域，具体涉及一种自动化谐振子化学抛光设备。

背景技术

半球谐振陀螺简称谐振子，是一种基于哥式效应的固体波动陀螺，具有高精度、长寿命、高可靠性的优势，是未来陀螺发展的重要方向。半球谐振陀螺的未来应用方向包括航天、航海、战略战术武器等诸多领域。谐振子作为半球谐振陀螺关键零件，高Q值是评判谐振子优劣的重要指标，同时也影响着半球谐振陀螺的性能。在谐振子加工和装配过程中引起的应力损伤会在谐振子表面留下肉眼无法分辨的细小裂纹，导致谐振子Q值和陀螺对称性损失，影响陀螺的零偏稳定性、重复性、噪声、标度因数稳定性等核心精度指标。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种自动化谐振子化学抛光设备，以解决谐振子在机械加工过程中留下的细小裂纹，保证谐振子表面的精度。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种自动化谐振子化学抛光设备，包括抛光机构、加热机构、旋转驱动、搅拌驱动，抛光机构包括酸溶液容器、轴机构、夹具、搅拌子，酸溶液容器安装于加热机构内，夹具与轴机构相连，夹具位于酸溶液容器内，搅拌子可自由转动的安装在酸溶液容器内；旋转驱动的驱动输出轴连接抛光机构内的轴机构，搅拌驱动连接搅拌子。本申请采用酸溶液对谐振子进行化学抛光，均匀消除表面瑕疵、裂纹、划痕。通过加热机构来加热酸溶液，保证化学抛光处于最佳状态，通过旋转驱动来驱动谐振子及其夹具的缓速旋转，使得谐振子的表面抛光更均匀，通过搅拌驱动带动酸溶液内的搅拌子慢速旋转，从而消除酸溶液内上下浓度梯度对腐蚀效果的影响。

优选的，所述的抛光机构还包括垫高架和轴支架，垫高架为框架形结构，内部中空，垫高架安装在酸溶液容器内，轴支架安装在垫高架上，轴机构安装在轴支架上，搅拌子位于垫高架内。本申请通过在酸溶液容器内的垫高架和轴支架来安装轴机构，可避免在酸溶液容器内设置安装和传动孔位，保证了酸溶液容器的密封性，避免酸溶液外泄。

优选的，所述的轴支架包括前支撑板、衬板、压块，前支撑板内设置直槽，衬板插入直槽内，压块活动的安装在前支撑板的直槽开口端。通过在前支撑板内设置安装衬板的直槽，再通过压块的配合，很方便的对衬板和轴结构的安装和拆卸。

优选的，所述的轴机构包括前轴、后轴、防酸轴承、大齿轮、小齿轮，前轴和后轴通过端部串联，大齿轮固定在后轴上，小齿轮与大齿轮啮合。通过前轴和后轴的设计，可以很方便的调整前轴的水平位置，有助于保证夹具水平。

优选的，所述的夹具包括转轴和支撑架，支撑架的中部位置镂空形成安装工位，转轴安装在支撑架后端，转轴的后端面设置十字形的限位块。通过在转轴后设置固定十字形的限位块，便于夹具的安装和拆卸。

优选的，所述的转轴上设置螺纹杆，转轴通过螺纹杆可前后调节的插入支撑架的安装工位。通过螺纹杆的前后调节实现对谐振子的固定安装。

优选的，所述的加热机构包括水浴锅、容器支架、加热棒，容器支架安装在水浴锅内，加热棒安装在容器支架上。通过水浴锅，可对酸溶液进行均匀加热，通过电加热的加热棒，可以精准控制加温度。

优选的，所述的加热机构还包括搅拌盘，搅拌盘可旋转的安装在容器支架上。通过搅拌盘的旋转，使得水浴锅内的水缓慢流动，从而使得水浴锅内水的温度均匀，从而给酸溶液容器周围加热更均匀，使得化学抛光精度更高。

优选的，所述的搅拌驱动安装在加热机构下面，搅拌驱动包括马达、磁铁，马达的动力输出轴上安装条形支架，两块磁铁对称安装在条形支架两端，搅拌子、搅拌盘依次位于条形支架的正上方。本申请中，通过磁场的变化来隔空驱动搅拌子和搅拌盘，可避免在水浴锅和酸溶液容器上设置孔位，可充分的保证水浴锅和酸溶液容器的密封性。

优选的，所述的加热机构下方设置水平支架。通过水平支架，使得酸溶液容器、轴支架、轴机构、夹具都处于水平状态，从而保证谐振子四周抛光精度更高。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：本申请采用酸溶液对谐振子进行化学抛光，均匀消除表面瑕疵、裂纹、划痕。通过加热机构来加热酸溶液，保证化学抛光处于最佳状态，通过旋转驱动来驱动谐振子及其夹具的缓速旋转，使得谐振子的表面抛光更均匀，通过搅拌驱动带动酸溶液内的搅拌子慢速旋转，从而消除酸溶液内上下浓度梯度对腐蚀效果的影响。通过搅拌盘的缓慢转动，可驱动水浴锅内水缓慢流动。通过采用水平支架保证酸溶液容器和夹具都处于水平位置，保证谐振子抛光的均匀性。通过磁铁隔空驱动搅拌子和搅拌盘，通过酸溶液容器内安装垫高架和轴支架，可避免在水浴锅和酸溶液容器上钻孔，保证水浴锅和酸溶液容器的密封性。

附图说明

图1为本发明抛光设备的结构示意图；

图2为本发明抛光设备的结构侧视图；

图3为图2的A-A剖图；

图4为本发明加热机构的沿轴面剖视图；

图5为本发明抛光机构的结构示意图；

图6为本发明抛光机构的沿轴面剖视图；

图7为本发明谐振子及夹具的沿轴面剖视图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、抛光机构；2、加热机构；3、旋转驱动；4、搅拌驱动；8、谐振子；11、酸溶液容器；12、垫高架；13、轴支架；14、轴机构；15、夹具；16、搅拌子；21、水浴锅；22、容器支架；23、加热棒；24、搅拌盘；31、驱动支架；32、电机；41、外壳；42、马达；43、磁铁；44、水平支架；131、前支撑板；132、衬板；133、压块；134、后支撑板；141、前轴；142、后轴；143、防酸轴承；145、大齿轮；146、小齿轮；151、转轴；152、支撑架；153、限位块；154、螺纹杆；155、凹槽；156、通孔。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

本实施例中，如图1、图2、图3、图6所示。一种自动化谐振子化学抛光设备，包括抛光机构(1)、加热机构(2)、旋转驱动(3)、搅拌驱动(4)，抛光机构(1)包括酸溶液容器(11)、轴机构(14)、夹具(15)、搅拌子(16)，酸溶液容器(11)安装于加热机构(2)内，夹具(15)与轴机构(14)相连，夹具(15)位于酸溶液容器(11)内，搅拌子(16)可自由转动的安装在酸溶液容器(11)内；旋转驱动(3)的驱动输出轴连接抛光机构(1)内的轴机构(14)，搅拌驱动(4)连接搅拌子(16)。(抛光机构1主要用于执行化学抛光动作，其中酸溶液容器11存放酸溶液，主要用于化学抛光。夹具15以水平状态位于酸溶液内。夹具15用于固定待加工的谐振子8，轴机构14驱动夹具15和谐振子8一起水平缓速旋转，可以避免酸溶液上下浓度梯度对腐蚀效果的影响。搅拌子16位于酸溶液容器11的底部，通过搅拌驱动4来搅拌酸溶液容器11内的溶液，使得酸溶液容器11内的酸溶液均匀缓速搅动，避免反应后溶液浓度不一致对腐蚀效果的影响。酸溶液容器11安装到加热机构2内，使得加热机构2可围绕酸溶液容器11的表面对酸溶液均匀加热。旋转驱动3包括驱动支架31和电机32，电机32固定在驱动支架31上，通过驱动支架31，使得电机32对准轴机构14，电机32采用伺服电机，可以根据需要设置谐振子8的转速。

本申请工作流程如下，先将谐振子8装配于夹具15中待用；然后将酸溶液容器11(带轴机构14、夹具15、搅拌子16)放入水浴锅21，倒入适量酸溶液，使得谐振子8的“杯壁”部分无遮挡浸泡于溶液中，打开水浴锅21电源，设置水浴温度、搅拌子16旋转速率；待水浴锅21温度恒定后，手动抽出衬板132，将夹具15(带谐振子8)通过十字形的限位块153连接于旋转轴1，而后将衬板132插入支撑板1相应位置，并压紧压块133；然后开启电机32，运行设定程序(提前设置)，电机32采用步进电机；最后，待完成化学抛光工序后(电机32停止运行并报警提醒)，拨开压块133，抽出衬板132，拿出夹具15(带谐振子8)放入中和液中。搅拌子16采用耐酸的磁性材料。)

本实施例中，如图3、图5、图6所示。所述的抛光机构(1)还包括垫高架(12)和轴支架(13)，垫高架(12)为框架形结构，内部中空，垫高架(12)安装在酸溶液容器(11)内，轴支架(13)安装在垫高架(12)上，轴机构(14)安装在轴支架(13)上，搅拌子(16)位于垫高架(12)内。(酸溶液容器11为圆筒形，垫高架12为圆环形，垫高架12的圆环外形直径比酸溶液容器11内径略小，垫高架12安装在酸溶液容器11的底部。通过垫高架12和轴支架13来安装轴机构14，轴支架13固定在垫高架12的上部，搅拌子16位于垫高架12的中空结构内，搅拌子16的缓慢旋转可以缓速搅动酸溶液的流动。本申请通过在酸溶液容器11内的垫高架12和轴支架13来安装轴机构14，可避免在酸溶液容器11内设置安装和传动孔位，保证了酸溶液容器11的密封性，避免酸溶液外泄。)

本实施例中，如图5、图6所示。所述的轴支架(13)包括前支撑板(131)、衬板(132)、压块(133)，前支撑板(131)内设置直槽，衬板(132)插入直槽内，压块(133)活动的安装在前支撑板(131)的直槽开口端。(前支撑板131固定在垫高架12上，用于支撑整个轴支架13。前支撑板131内沿上下方向设置直槽，衬板132从前支撑板131的上端插入直槽内。在前支撑板131上端设置压块133，压块133在前支撑板131上可沿水平面旋转，通过压块133的旋转控制直槽开口端的开和关，进而压紧衬板132。前支撑板131上设置轴孔，用于轴机构14的安装通过。)

本实施例中，如图5、图6所示。所述的轴机构(14)包括前轴(141)、后轴(142)、防酸轴承(143)、大齿轮(145)、小齿轮(146)，前轴(141)和后轴(142)通过端部串联，大齿轮(145)固定在后轴(142)上，小齿轮(146)与大齿轮(145)啮合。(小齿轮146固定安装在旋转驱动3的驱动输出轴上，用于带动大齿轮145转动。后轴142的前端设置异形槽口，前轴141的后端面对应的设置异形凸起，通过异形槽口和异形凸起的嵌入配合，使得后轴142带动前轴141转动。所述的异形槽口和异形凸起可以分别是一字槽和一字键。在前支撑板131的后端还固定设置后支撑板134，后支撑板134固定在垫高架12上。轴机构14上3个位置使用到防酸轴承143。其中前轴141通过一个防酸轴承143安装在前支撑板131上；后轴142的前端通过一个防酸轴承143安装在前支撑板131上，后轴142的后端通过一个防酸轴承143安装在后支撑板134。前轴141和后轴142前后对接，旋转驱动3的动力输出轴带动小齿轮146缓慢转动，然后依次带动大齿轮145、后轴142、前轴141转动。前轴141主要用于固定夹具15，保证夹具15处于水平位置，后轴142主要用于传动，通过前轴141和后轴142的分开设计，有助于调节夹具15的水平状态。)

本实施例中，如图7所示。所述的夹具(15)包括转轴(151)和支撑架(152)，支撑架(152)的中部位置镂空形成安装工位，转轴(151)安装在支撑架(152)后端，转轴(151)的后端面设置十字形的限位块(153)。(所述的安装工位用于安装谐振子8。前轴141的前端面设置与限位块153配合的凹槽，通过将限位块153紧固插入凹槽内，实现转轴151与前轴141的紧密安装。支撑架152为回转体结构，包括前转盘和后转盘，前转盘和后转盘通过端面上的筋条固定连接，前转盘和后转盘之间的区域形成安装工位，回转体形的谐振子8与支撑架152同轴连接。电机32驱动支撑架152缓慢旋转，进而带动支撑架152内的谐振子8转动。)所述的转轴(151)上设置螺纹杆(154)，转轴(151)通过螺纹杆(154)可前后调节的插入支撑架(152)的安装工位。(安装工位的前后端分别设置凹槽155、通孔156，凹槽155和通孔156同轴，通孔156为内螺纹孔。螺纹杆154与通孔156配合。螺纹杆154的前端面设置固定槽，通过凹槽155与固定槽的配合，实现对待加工谐振子8的安装。通过螺纹杆154的前后调节实现对谐振子8的固定安装。)

本实施例中，如图3、图4所示。所述的加热机构(2)包括水浴锅(21)、容器支架(22)、加热棒(23)，容器支架(22)安装在水浴锅(21)内，加热棒(23)安装在容器支架(22)上。(本申请中的加热机构2采用水浴加热，主体结构为水浴锅21。容器支架22位于水浴锅21内，用于支撑酸溶液容器11。容器支架22包括上圆盘和下圆盘，上圆盘和下圆盘通过周围的立柱固定连接。上圆盘悬空，加热棒23固定在容器支架22的上圆盘上，使得加热棒23可对水浴锅21内的水均匀加热。)所述的加热机构(2)还包括搅拌盘(24)，搅拌盘(24)可旋转的安装在容器支架(22)上。(搅拌盘24安装在容器支架22的下圆盘上，通过加热机构2底部的搅拌驱动4驱动其缓速旋转，从而使得水浴锅21内的水缓慢流动，从而使得水浴锅21内水的温度均匀，从而给酸溶液容器11周围均匀加热，使得化学抛光更均匀。)

本实施例中，如图3、图4所示。所述的搅拌驱动(4)安装在加热机构(2)下面，搅拌驱动(4)包括马达(42)、磁铁(43)，马达(42)的动力输出轴上安装条形支架，两块磁铁(43)对称安装在条形支架两端，搅拌子(16)、搅拌盘(24)依次位于条形支架的正上方。(搅拌子16采用磁性防腐材料，其结构主要是在锥体形的磁性材料表面涂有白色聚四氟乙烯材料。搅拌盘24采用磁性材料。通过加热机构2底部的旋转磁铁43来驱动搅拌子16和搅拌盘24缓慢旋转。搅拌驱动4还包括外壳41，马达42安装在外壳41内，在外壳41上还设置加热机构2的控制柜，用于控制加热机构2的水浴温度。磁铁43通过马达42来驱动旋转。马达42携带磁铁43缓速转动，造成磁场变化，使得搅拌子16和搅拌盘24缓速转动，实现酸溶液、水均匀缓速搅动。本申请中，采用磁场的变化来隔空驱动搅拌子16和搅拌盘24，可避免在水浴锅21和酸溶液容器11上设置孔位，可充分的保证水浴锅21和酸溶液容器11的密封性。)所述的加热机构(2)下方设置水平支架(44)。(在水浴锅21的底部设置水平支架44，水平支架44的四个角设置螺栓底脚，通过螺纹调节，使得水平支架44处于水平位置，使得酸溶液容器11、轴支架13、轴机构14、夹具15都处于水平状态，从而保证谐振子8四周抛光更均匀。)

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化谐振子化学抛光设备，其特征在于，包括抛光机构(1)、加热机构(2)、旋转驱动(3)、搅拌驱动(4)，抛光机构(1)包括酸溶液容器(11)、轴机构(14)、夹具(15)、搅拌子(16)，酸溶液容器(11)安装于加热机构(2)内，夹具(15)与轴机构(14)相连，夹具(15)位于酸溶液容器(11)内，搅拌子(16)可自由转动的安装在酸溶液容器(11)内；旋转驱动(3)的驱动输出轴连接抛光机构(1)内的轴机构(14)，搅拌驱动(4)连接搅拌子(16)。

2.根据权利要求1所述的一种自动化谐振子化学抛光设备，其特征在于，所述的抛光机构(1)还包括垫高架(12)和轴支架(13)，垫高架(12)为框架形结构，内部中空，垫高架(12)安装在酸溶液容器(11)内，轴支架(13)安装在垫高架(12)上，轴机构(14)安装在轴支架(13)上，搅拌子(16)位于垫高架(12)内。

3.根据权利要求2所述的一种自动化谐振子化学抛光设备，其特征在于，所述的轴支架(13)包括前支撑板(131)、衬板(132)、压块(133)，前支撑板(131)内设置直槽，衬板(132)插入直槽内，压块(133)活动的安装在前支撑板(131)的直槽开口端。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种自动化谐振子化学抛光设备，其特征在于，所述的轴机构(14)包括前轴(141)、后轴(142)、防酸轴承(143)、大齿轮(145)、小齿轮(146)，前轴(141)和后轴(142)通过端部串联，大齿轮(145)固定在后轴(142)上，小齿轮(146)与大齿轮(145)啮合。

5.根据权利要求4所述的一种自动化谐振子化学抛光设备，其特征在于，所述的夹具(15)包括转轴(151)和支撑架(152)，支撑架(152)的中部位置镂空形成安装工位，转轴(151)安装在支撑架(152)后端，转轴(151)的后端面设置十字形的限位块(153)。

6.根据权利要求5所述的一种自动化谐振子化学抛光设备，其特征在于，所述的转轴(151)上设置螺纹杆(154)，转轴(151)通过螺纹杆(154)可前后调节的插入支撑架(152)的安装工位。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种自动化谐振子化学抛光设备，其特征在于，所述的加热机构(2)包括水浴锅(21)、容器支架(22)、加热棒(23)，容器支架(22)安装在水浴锅(21)内，加热棒(23)安装在容器支架(22)上。

8.根据权利要求7所述的一种自动化谐振子化学抛光设备，其特征在于，所述的加热机构(2)还包括搅拌盘(24)，搅拌盘(24)可旋转的安装在容器支架(22)上。

9.根据权利要求8所述的一种自动化谐振子化学抛光设备，其特征在于，所述的搅拌驱动(4)安装在加热机构(2)下面，搅拌驱动(4)包括马达(42)、磁铁(43)，马达(42)的动力输出轴上安装条形支架，两块磁铁(43)对称安装在条形支架两端，搅拌子(16)、搅拌盘(24)依次位于条形支架的正上方。

10.根据权利要求1或2或3所述的一种自动化谐振子化学抛光设备，其特征在于，所述的加热机构(2)下方设置水平支架(44)。

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