CN115635386A - 一种氧化铝陶瓷倒角装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化铝陶瓷倒角装置,涉及氧化铝陶瓷加工技术领域,其技术方案要点包括机架、夹紧台、三维运动平台和激光倒角器,所述机架的顶部开设有凹槽,所述夹紧台装设于凹槽内并用于夹紧待倒角的氧化铝陶瓷材料,所述三维运动平台装设于机架的上方,所述激光倒角器位于夹紧台的上方并随着三维运动平台移动,所述激光倒角器和三维运动平台之间装设有用于调节激光倒角器的调节机构。该发明采用激光切割倒角,不会出现与氧化铝陶瓷材料产生碰撞或振动导致氧化铝陶瓷材料边角破损的情况;且工装夹具设计合理,在夹紧受力时,不会使氧化铝陶瓷挤压破碎。

Description

一种氧化铝陶瓷倒角装置
技术领域
本发明涉及氧化铝陶瓷加工技术领域,更具体地涉及一种氧化铝陶瓷倒角装置。
背景技术
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的陶瓷材料,用于厚膜集成电路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。需要注意的是需用超声波进行洗涤。氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷,因为其优越的性能,在现代社会的应用已经越来越广泛,满足于日用和特殊性能的需要。
目前,由于氧化铝陶瓷材料属于难加工材料,传统的氧化铝陶瓷倒角加工常见的加工方法为切削加工,因氧化铝陶瓷材料具有较高的硬度,采用一般的刚玉砂轮或碳化砂轮磨不动,实践表明,采用金刚石砂轮磨削是适宜的,但是,采用金刚石砂轮磨削来加工氧化铝陶瓷倒角还存在一下问题:
1、采用金刚石砂轮磨削的方式在倒角时,由于氧化铝陶瓷材料虽然具有较高的机械强度,但韧性较差,氧化铝陶瓷材料与砂轮接触产生碰撞时,容易导致氧化铝陶瓷材料边角破损;
2、采用金刚石砂轮磨削的方式在倒角时,由于砂轮高速旋转,不可避免的会产生振动,影响加工精度;
3、现在的工装夹具设计不合理,在对氧化铝陶瓷材料进行固定时为刚性夹紧,在夹紧受力时,与夹具接触的边角容易被挤压破碎。
因此本发明提出一种氧化铝陶瓷倒角装置解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题,本发明的目的在于提供一种氧化铝陶瓷倒角装置,其优点在于采用激光切割倒角,不会出现与氧化铝陶瓷材料产生碰撞或振动导致氧化铝陶瓷材料边角破损的情况;且工装夹具设计合理,在夹紧受力时,不会使氧化铝陶瓷挤压破碎。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种氧化铝陶瓷倒角装置,包括机架、夹紧台、三维运动平台和激光倒角器,所述机架的顶部开设有凹槽,所述夹紧台装设于凹槽内并用于夹紧待倒角的氧化铝陶瓷材料,所述三维运动平台装设于机架的上方,所述激光倒角器位于夹紧台的上方并随着三维运动平台移动,所述激光倒角器和三维运动平台之间装设有用于调节激光倒角器的调节机构;
所述调节机构包括有旋转机构和摆角机构,所述旋转机构装设于三维运动平台的输出端并用于驱动激光倒角器转动一定的角度,所述摆角机构装设于旋转机构和激光倒角器之间并用于调节激光倒角器激光射出角度。
作为本发明再进一步的方案:所述夹紧台包括有通过轴承转动连接于机架顶部凹槽内的圆台,所述机架的上表面开设有呈圆周阵列的滑槽,所述滑槽的内侧滑动设有柔性夹紧组件,所述圆台的内部转动连接有转轴,所述转轴的外侧由上至下依次套接有转盘和蜗轮,所述圆台的内壁转动连接有和蜗轮啮合的蜗杆,所述转盘的表面开设有弧形槽,所述弧形槽的内侧滑动连接有滑块,所述滑块的顶部和柔性夹紧组件的底部固定连接。
作为本发明再进一步的方案:所述柔性夹紧组件包括有基座,所述基座固定连接于滑块的顶部并滑动设置于滑槽的内侧,所述基座朝向圆台轴心的一侧设置有夹紧板,所述基座远离夹紧板的一侧穿插有和所述基座滑动连接的滑杆,所述滑杆由上至下长线性阵列分布并与所述夹紧板固定连接,所述夹紧板和基座之间固定连接有套设于滑杆外侧的弹簧,所述夹紧板的外侧包裹粘接有弹性橡胶垫。
作为本发明再进一步的方案:所述弹性橡胶垫朝向圆台轴心的一侧设置为由上至下线性阵列分布的锯齿状。
作为本发明再进一步的方案:三维运动平台包括有固定连接于机架顶部四角的四个支柱,相邻的两个所述支柱的顶端之间安装有Y轴电磁滑轨,两个所述Y轴电磁滑轨的上方均滑动连接于Y轴电磁滑座,两个所述Y轴电磁滑座之间固定安装有X轴电磁滑轨,所述X轴电磁滑轨的外侧滑动连接于X轴电磁滑座,所述X轴电磁滑座的底部固定安装有气缸。
作为本发明再进一步的方案:所述旋转机构包括有步进电机,所述气缸的输出端固定连接有连接板,所述步进电机安装于连接板的底部,所述步进电机的输出轴套接有调节盘,所述连接板的顶部开设有环形槽,所述调节盘的外侧固定连接有呈对称分布的延长杆,所述延长杆远离调节盘的一端延伸至环形槽的内侧且嵌设安装有滚珠,所述滚珠滚动连接于环形槽的内侧。
作为本发明再进一步的方案:摆角机构包括有固定连接于调节盘底部的铰接座和竖板,所述激光倒角器铰接于铰接座的下方,所述激光倒角器和竖板之间铰接有电动推杆。
作为本发明再进一步的方案:所述连接板的顶部固定连接有呈对称分布的稳定杆,所述X轴电磁滑座的正面和背面均固定连接有滑座,所述稳定杆贯穿滑座并与其滑动配合。
作为本发明再进一步的方案:所述机架的下方固定连接有安装座,所述安装座的内侧安装有减速器和驱动电机,所述圆台的底部固定连接有连接轴,所述连接轴通过减速器连接驱动电机。
与现有技术相比,本发明的使用方法的有益效果是:
1、将待倒角的氧化铝陶瓷置于圆台的上方,通过蜗杆带动蜗轮旋转,由于转盘和蜗轮均套接于转轴的外侧,旋转的蜗轮通过转轴使转盘转动且弧形槽位置变化,滑块在弧形槽内滑动并带动柔性夹紧组件在滑槽内滑动,多个柔性夹紧组件同步朝向圆台的轴心处移动,将待倒角的氧化铝陶瓷材料固定在圆台的轴心处,固定效果好且自动对中,由于弹性橡胶垫包裹在夹紧板之间,将刚性接触转化为柔性接触,夹紧过程中夹紧板和基座之间的距离缩小,会挤压弹簧使其变形,由弹性橡胶垫和弹簧的弹力将现有技术中的刚性夹紧转化为弹性夹紧,避免氧化铝陶瓷材料边角被挤压破碎。
2、通过三维运动平台实现激光倒角器X、Y、Z三个方向的调节,通过摆角机构使激光倒角器可调节角度,通过旋转机构带动激光倒角器调节其轴向角度,实现激光倒角器多角度调节进行倒角,使激光倒角器可横向,竖向、斜向进行倒角切割,并且高度可调,满足不同形状、尺寸的氧化铝陶瓷材料的倒角工作,激光倒角器利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的氧化铝陶瓷材料激光焦点处瞬间产生的高温,而激光的焦点有一定深度,高温使倒角处的氧化铝陶瓷材料膨胀,遇冷后会沿激光行进的路径裂开,形成倒角,替代了采用金刚石砂轮磨削的倒角方式,不会因接触产生碰撞导致氧化铝陶瓷材料边角破损,也不会由于砂轮高速旋转,不可避免的会产生振动,影响加工精度,具有精度高、速度快、断面平滑、适应性高、一次成型等优势。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图;
图2为本发明的仰视结构示意图;
图3为本发明的夹紧台结构示意图;
图4为本发明的夹紧台剖视结构示意图;
图5为本发明的调节机构结构示意图。
图中:1、机架;2、夹紧台;21、圆台;22、滑槽;23、柔性夹紧组件;231、基座;232、夹紧板;233、滑杆;234、弹簧;235、弹性橡胶垫;24、转轴;25、转盘;26、蜗轮;27、蜗杆;28、弧形槽;29、滑块;3、三维运动平台;31、支柱;32、Y轴电磁滑轨;33、Y轴电磁滑座;34、X轴电磁滑轨;35、X轴电磁滑座;36、气缸;4、激光倒角器;5、调节机构;6、旋转机构;61、步进电机;62、调节盘;63、延长杆;64、滚珠;7、摆角机构;71、铰接座; 72、竖板;73、电动推杆;8、连接板;9、稳定杆;10、滑座;11、安装座;12、减速器;13、驱动电机;14、连接轴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明
请参阅图1~5,一种氧化铝陶瓷倒角装置,包括机架1、夹紧台 2、三维运动平台3和激光倒角器4,机架1的顶部开设有凹槽,夹紧台2装设于凹槽内并用于夹紧待倒角的氧化铝陶瓷材料,三维运动平台3装设于机架1的上方,激光倒角器4位于夹紧台2的上方并随着三维运动平台3移动,激光倒角器4和三维运动平台3之间装设有用于调节激光倒角器4的调节机构5;通过夹紧台2将待倒角的氧化铝陶瓷进行加紧固定,并且将刚性夹紧转化为柔性夹紧,避免边角被挤压破碎,通过三维运动平台3实现激光倒角器4X、Y、Z三个方向的调节,使激光倒角器4可横向,竖向、斜向进行倒角切割,并且高度可调,满足不同形状、尺寸的氧化铝陶瓷材料的倒角工作。
调节机构5包括有旋转机构6和摆角机构7,旋转机构6装设于三维运动平台3的输出端并用于驱动激光倒角器4转动一定的角度,摆角机构7装设于旋转机构6和激光倒角器4之间并用于调节激光倒角器4激光射出角度;通过摆角机构7使激光倒角器4可调节角度,通过旋转机构6带动激光倒角器4调节其轴向角度,实现激光倒角器 4多角度调节进行倒角。
在图3和图4中,夹紧台2包括有通过轴承转动连接于机架1顶部凹槽内的圆台21,机架1的上表面开设有呈圆周阵列的滑槽22,滑槽22的内侧滑动设有柔性夹紧组件23,圆台21的内部转动连接有转轴24,转轴24的外侧由上至下依次套接有转盘25和蜗轮26,圆台21的内壁转动连接有和蜗轮26啮合的蜗杆27,转盘25的表面开设有弧形槽28,弧形槽28的内侧滑动连接有滑块29,滑块29的顶部和柔性夹紧组件23的底部固定连接;
在使用时,通过操控蜗杆27转动,蜗杆27可带动与其啮合的蜗轮26旋转,由于转盘25和蜗轮26均套接于转轴24的外侧,旋转的蜗轮26通过转轴24使转盘25转动,因转盘25旋转使弧形槽28位置变化,滑块29在弧形槽28内滑动并带动柔性夹紧组件23在滑槽 22内滑动,多个柔性夹紧组件23同步朝向圆台21的轴心处移动,可将待倒角的氧化铝陶瓷材料固定在圆台21的轴心处,固定效果好且自动对中,方便后续倒角工序的进行。
在图4中,柔性夹紧组件23包括有基座231,基座231固定连接于滑块29的顶部并滑动设置于滑槽22的内侧,基座231朝向圆台 21轴心的一侧设置有夹紧板232,基座231远离夹紧板232的一侧穿插有和基座231滑动连接的滑杆233,滑杆233由上至下长线性阵列分布并与夹紧板232固定连接,夹紧板232和基座231之间固定连接有套设于滑杆233外侧的弹簧234,夹紧板232的外侧包裹粘接有弹性橡胶垫235;
在使用时,在通过柔性夹紧组件23将氧化铝陶瓷材料固定时,由于弹性橡胶垫235包裹在夹紧板232之间,将刚性接触转化为柔性接触,并且在夹紧过程中,夹紧板232和基座231之间的距离缩小,夹紧板232会带动滑杆233在基座231内侧滑动并挤压弹簧234,夹紧板232和基座231之间由弹性橡胶垫235进行阻挡,避免夹紧板 232和基座231之间的硬性碰撞,因此,由于弹性橡胶垫235和弹簧 234的弹力将现有技术中的刚性夹紧转化为弹性夹紧,避免氧化铝陶瓷材料边角被挤压破碎。
在图4中,弹性橡胶垫235朝向圆台21轴心的一侧设置为由上至下线性阵列分布的锯齿状;
在使用时,对氧化铝陶瓷材料的夹紧过程中,由于弹性橡胶垫 235锯设置为锯齿状的一侧始终接触氧化铝陶瓷材料,可提高弹性橡胶垫235和氧化铝陶瓷材料接触的摩擦力,使夹紧效果更好。
在图1中,三维运动平台3包括有固定连接于机架1顶部四角的四个支柱31,相邻的两个支柱31的顶端之间安装有Y轴电磁滑轨32,两个Y轴电磁滑轨32的上方均滑动连接于Y轴电磁滑座33,两个Y 轴电磁滑座33之间固定安装有X轴电磁滑轨34,X轴电磁滑轨34的外侧滑动连接于X轴电磁滑座35,X轴电磁滑座35的底部固定安装有气缸36;
在使用时,通过Y轴电磁滑座33沿着Y轴电磁滑轨32滑动,实现激光倒角器4Y轴方向的移动,由于X轴电磁滑座35沿着X轴电磁滑轨34滑动,实现激光倒角器4X轴方向的移动,通过气缸36实现激光倒角器4Z轴方向的移动,根据X、Y、Z三个方向的配合,使激光倒角器4可横向,竖向、斜向进行倒角切割,并且高度可调,满足不同形状、尺寸的氧化铝陶瓷材料的倒角工作。
在图5中,旋转机构6包括有步进电机61,气缸36的输出端固定连接有连接板8,步进电机61安装于连接板8的底部,步进电机 61的输出轴套接有调节盘62,连接板8的顶部开设有环形槽,调节盘62的外侧固定连接有呈对称分布的延长杆63,延长杆63远离调节盘62的一端延伸至环形槽的内侧且嵌设安装有滚珠64,滚珠64 滚动连接于环形槽的内侧;
在使用时,通过步进电机61工作可带动调节盘62旋转,进而配合摆角机构7实现激光倒角器4多角度调节倒角,同时在调节盘62 转动时可带动延长杆63旋转,延长杆63筒滚珠64滑动于环形槽的内侧,由此提高调节盘62转动的稳定性,提高倒角精度。
在图5中,摆角机构7包括有固定连接于调节盘62底部的铰接座71和竖板72,激光倒角器4铰接于铰接座71的下方,激光倒角器4和竖板72之间铰接有电动推杆73;
在使用时,通过电动推杆73伸长或缩短来拉动激光倒角器4绕其和铰接座71的铰接处偏转,配合旋转机构6实现激光倒角器4多角度调节倒角。
在图1中,连接板8的顶部固定连接有呈对称分布的稳定杆9, X轴电磁滑座35的正面和背面均固定连接有滑座10,稳定杆9贯穿滑座10并与其滑动配合;
在使用时,当气缸36推动连接板8下降或升高时,连接板8可带动稳定杆9沿着滑座10滑动,通过稳定杆9和滑座10的滑动配合对连接板8的升降进行导向,使得连接板8带动其下方的激光倒角器 4升降稳定性得到提高,进而提高倒角精度。
在图2中,机架1的下方固定连接有安装座11,安装座11的内侧安装有减速器12和驱动电机13,圆台21的底部固定连接有连接轴14,连接轴14通过减速器12连接驱动电机13;
在对圆柱形氧化铝陶瓷材料进行倒角时,可通过驱动电机13、减速器12使得连接轴14带动圆台21旋转,使得圆柱形氧化铝陶瓷材料旋转进行倒角。
本发明的使用方法的有益效果是:将待倒角的氧化铝陶瓷置于圆台21的上方,通过蜗杆27带动蜗轮26旋转,由于转盘25和蜗轮 26均套接于转轴24的外侧,旋转的蜗轮26通过转轴24使转盘25 转动且弧形槽28位置变化,滑块29在弧形槽28内滑动并带动柔性夹紧组件23在滑槽22内滑动,多个柔性夹紧组件23同步朝向圆台 21的轴心处移动,由于弹性橡胶垫235包裹在夹紧板232之间,将刚性接触转化为柔性接触,夹紧过程中夹紧板232和基座231之间的距离缩小,会挤压弹簧234使其变形,由弹性橡胶垫235和弹簧234 的弹力将现有技术中的刚性夹紧转化为弹性夹紧,避免氧化铝陶瓷材料边角被挤压破碎,且可将待倒角的氧化铝陶瓷材料固定在圆台21 的轴心处,固定效果好且自动对中,随后,通过三维运动平台3实现激光倒角器4X、Y、Z三个方向的调节,通过摆角机构7使激光倒角器4可调节角度,通过旋转机构6带动激光倒角器4调节其轴向角度,实现激光倒角器4多角度调节进行倒角,使激光倒角器4可横向,竖向、斜向进行倒角切割,并且高度可调,满足不同形状、尺寸的氧化铝陶瓷材料的倒角工作,激光倒角器4利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的氧化铝陶瓷材料激光焦点处瞬间产生的高温,而激光的焦点有一定深度,高温使倒角处的氧化铝陶瓷材料膨胀,遇冷后会沿激光行进的路径裂开,形成倒角,替代了采用金刚石砂轮磨削的倒角方式,不会因接触产生碰撞导致氧化铝陶瓷材料边角破损,也不会由于砂轮高速旋转,不可避免的会产生振动,影响加工精度,具有精度高、速度快、断面平滑、适应性高、一次成型等优势。
以上的,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氧化铝陶瓷倒角装置,包括机架(1)、夹紧台(2)、三维运动平台(3)和激光倒角器(4),其特征在于:所述机架(1)的顶部开设有凹槽,所述夹紧台(2)装设于凹槽内并用于夹紧待倒角的氧化铝陶瓷材料,所述三维运动平台(3)装设于机架(1)的上方,所述激光倒角器(4)位于夹紧台(2)的上方并随着三维运动平台(3)移动,所述激光倒角器(4)和三维运动平台(3)之间装设有用于调节激光倒角器(4)的调节机构(5);
所述调节机构(5)包括有旋转机构(6)和摆角机构(7),所述旋转机构(6)装设于三维运动平台(3)的输出端并用于驱动激光倒角器(4)转动一定的角度,所述摆角机构(7)装设于旋转机构(6)和激光倒角器(4)之间并用于调节激光倒角器(4)激光射出角度。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷倒角装置,其特征在于:所述夹紧台(2)包括有通过轴承转动连接于机架(1)顶部凹槽内的圆台(21),所述机架(1)的上表面开设有呈圆周阵列的滑槽(22),所述滑槽(22)的内侧滑动设有柔性夹紧组件(23),所述圆台(21)的内部转动连接有转轴(24),所述转轴(24)的外侧由上至下依次套接有转盘(25)和蜗轮(26),所述圆台(21)的内壁转动连接有和蜗轮(26)啮合的蜗杆(27),所述转盘(25)的表面开设有弧形槽(28),所述弧形槽(28)的内侧滑动连接有滑块(29),所述滑块(29)的顶部和柔性夹紧组件(23)的底部固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种氧化铝陶瓷倒角装置,其特征在于:所述柔性夹紧组件(23)包括有基座(231),所述基座(231)固定连接于滑块(29)的顶部并滑动设置于滑槽(22)的内侧,所述基座(231)朝向圆台(21)轴心的一侧设置有夹紧板(232),所述基座(231)远离夹紧板(232)的一侧穿插有和所述基座(231)滑动连接的滑杆(233),所述滑杆(233)由上至下长线性阵列分布并与所述夹紧板(232)固定连接,所述夹紧板(232)和基座(231)之间固定连接有套设于滑杆(233)外侧的弹簧(234),所述夹紧板(232)的外侧包裹粘接有弹性橡胶垫(235)。
4.根据权利要求3所述的一种氧化铝陶瓷倒角装置,其特征在于:所述弹性橡胶垫(235)朝向圆台(21)轴心的一侧设置为由上至下线性阵列分布的锯齿状。
5.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷倒角装置,其特征在于:三维运动平台(3)包括有固定连接于机架(1)顶部四角的四个支柱(31),相邻的两个所述支柱(31)的顶端之间安装有Y轴电磁滑轨(32),两个所述Y轴电磁滑轨(32)的上方均滑动连接于Y轴电磁滑座(33),两个所述Y轴电磁滑座(33)之间固定安装有X轴电磁滑轨(34),所述X轴电磁滑轨(34)的外侧滑动连接于X轴电磁滑座(35),所述X轴电磁滑座(35)的底部固定安装有气缸(36)。
6.根据权利要求5所述的一种氧化铝陶瓷倒角装置,其特征在于:所述旋转机构(6)包括有步进电机(61),所述气缸(36)的输出端固定连接有连接板(8),所述步进电机(61)安装于连接板(8)的底部,所述步进电机(61)的输出轴套接有调节盘(62),所述连接板(8)的顶部开设有环形槽,所述调节盘(62)的外侧固定连接有呈对称分布的延长杆(63),所述延长杆(63)远离调节盘(62)的一端延伸至环形槽的内侧且嵌设安装有滚珠(64),所述滚珠(64)滚动连接于环形槽的内侧。
7.根据权利要求5所述的一种氧化铝陶瓷倒角装置,其特征在于:摆角机构(7)包括有固定连接于调节盘(62)底部的铰接座(71)和竖板(72),所述激光倒角器(4)铰接于铰接座(71)的下方,所述激光倒角器(4)和竖板(72)之间铰接有电动推杆(73)。
8.根据权利要求6所述的一种氧化铝陶瓷倒角装置,其特征在于:所述连接板(8)的顶部固定连接有呈对称分布的稳定杆(9),所述X轴电磁滑座(35)的正面和背面均固定连接有滑座(10),所述稳定杆(9)贯穿滑座(10)并与其滑动配合。
9.根据权利要求2所述的一种氧化铝陶瓷倒角装置,其特征在于:所述机架(1)的下方固定连接有安装座(11),所述安装座(11)的内侧安装有减速器(12)和驱动电机(13),所述圆台(21)的底部固定连接有连接轴(14),所述连接轴(14)通过减速器(12)连接驱动电机(13)。
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