CN115890450A - 一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置及抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置及抛光方法，装置为：主轴安装座固装于设备台面上端，在主轴安装座上装有主轴安装板；工件旋转驱动电机和工件夹持装置分别设置于主轴安装板下方和上方，并驱动连接；绕Z轴旋转调整机构安装于主轴安装座上相对于工件夹持装置后方；绕Z轴旋转调整机构采用蜗轮蜗杆传动机构，蜗轮与中间轴同轴固连，中间轴通过端面轴承与丝杆立柱相对转动式连接，在中间轴与丝杆立柱之间设有紧固连接结构；丝杠立柱上端螺纹连接有工具旋转主轴安装座；工具旋转主轴安装于工具旋转主轴安装座前下部，工具夹持装置安装于工具旋转主轴下端，抛光工具安装于工具夹持装置下方。本发明实现了对电极基座所有表面的抛光。

Description

一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置及抛光方法

技术领域

本发明属于熔融石英玻璃零件加工技术领域，具体涉及一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置及抛光方法。

背景技术

谐振陀螺是一种新型惯性级固体陀螺，它具有精度高、体积小、抗冲击能力强、寿命长、可靠性高等独特优点，在军事应用中具有明显的优势。半球谐振陀螺的核心功能构件之一电极基座，是陀螺的驱动/检测元件，其加工质量对陀螺性能具有重要影响。一方面电极基座与谐振子之间形成的电极是陀螺的驱动和检测载体，基座的粗糙度过高会影响陀螺输出噪声，造成电极击穿使陀螺失效；其次，谐振子与基座之间通过焊接实现轴孔连接，焊接时要求基座内孔镀金，而基座内孔的粗糙度之间影响金膜的结合力，进而影响焊接效果；谐振陀螺通常要求寿命达十年甚至二十年，陀螺内部要求保持高真空，基座的表面粗糙度对陀螺的真空保持时间具有重要影响；最后，谐振陀螺对零件的洁净度要求很高，基座粗糙度会影响其清洗效果，其表面残留的多余物存在降低陀螺精度的隐患。综上，从陀螺的可靠性、寿命、精度等角度出发，要求基座加工后各个面的粗糙度在20nm以下。电极基座由熔融石英玻璃材料加工而成，结构复杂，属于小曲率异型复杂曲面零件。熔融石英玻璃属于硬脆材料，通常采用金刚石砂轮磨削而成，加工后表面粗糙度在微米至亚微米量级，因此需要经过抛光加工，才能满足其表面质量的要求。

现有技术中熔融石英玻璃的抛光工艺和装置通常是针对平面或近平面的磨抛加工。平面或近平面玻璃板的装夹、抛光相对容易，各种磨抛技术已经趋于成熟。然而对于类似于半球谐振陀螺电极基座这样的小曲率异型复杂曲面零件的磨抛加工，现有技术尚不能满足其加工要求，开展半球谐振陀螺石英玻璃电极基座的抛光装置及抛光方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置及抛光方法。

本发明的上述目的之一通过如下技术方案来实现：

一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置，其特征在于：包括设备台面、主轴安装座、工件旋转驱动电机、工件夹持装置、工具夹持装置、工具旋转主轴、工具旋转主轴安装座、抛光工具、绕Z轴旋转调整机构、沿Z轴精细调整机构、保护罩和保护罩上盖；

所述主轴安装座固定安装于设备台面上端，在主轴安装座上沿前后方向可调节式固定安装有主轴安装板，所述工件旋转驱动电机和工件夹持装置分别设置于主轴安装板的下方和上方，并通过工件旋转主轴和联轴器驱动连接；

所述绕Z轴旋转调整机构安装于主轴安装座上的相对于工件夹持装置的后方位置；所述绕Z轴旋转调整机构采用蜗轮蜗杆传动机构，其中蜗杆为驱动件，蜗轮与中间轴同轴固连，中间轴通过端面轴承与位于上部竖向设置的丝杆立柱可相对转动式连接，在中间轴与丝杆立柱之间设置有可拆卸的紧固连接结构；

所述丝杠立柱的上端通过螺纹连接有所述工具旋转主轴安装座，两者构成沿Z轴精细调整机构；

所述工具旋转主轴安装于工具旋转主轴安装座的前下部位置，所述工具夹持装置安装于工具旋转主轴的下端，所述抛光工具以可拆卸的方式安装于工具夹持装置的下方；所述抛光工件包括第一抛光工具、第二抛光工具、第三抛光工具、第四抛光工具和第五抛光工具；

所述第一抛光工具，用于对电极基座的外球面进行抛光，其由半球形抛光头和与抛光头上端连接的刀柄构成，半球形抛光头的内球面的形状与电机基座的外球面的形状一致；

所述第二抛光工具，用于对电极基座法兰的上端面、法兰上端面与外球面的过渡圆角、电极基座的中心孔的上部凹台的底面及侧面进行抛光，其由圆柱形抛光头及与抛光头上端连接的刀柄构成，圆柱形抛光头的下端设置有倒圆角；

所述第三抛光工具，用于对电极基座的上端面及中心孔进行抛光，其由T形抛光头和与抛光头上端连接的刀柄构成；T形抛光头的上部直径尺寸与电极基座的上端面设计直径尺寸匹配，T形抛光头的下部直径尺寸与电极基座的中心孔设计直径尺寸匹配；

所述第四抛光工具，用于对电极基座的中心孔的下部倒圆角进行抛光，其由圆柱形抛光头及与抛光头上端连接的刀柄构成，在圆柱形抛光头的下端采用内凹圆弧形环边结构，该内凹圆弧形环边的形状与尺寸与电极基座的中心孔的下部倒圆角处的设计形状和尺寸一致；

所述第五抛光工具，用于对电极基座的中心孔的下部凹台的底面及侧面、电极基座的下端面及法兰部的外侧面进行抛光，其由圆柱形抛光头及与抛光头上端连接的刀柄构成，圆柱形抛光头的下端设置有倒圆角；

所述保护罩安装在工具夹持装置的上端外围，所述保护罩上盖固定安装在保护罩上端，在保护罩上盖上设置有供抛光工具伸入到保护罩内的让位孔。

进一步的：所述工件夹持装置包括工件安装弹性夹头、工件安装导套、工件安装底座、电极基座转接件、电极基座固定螺钉；

在对电极基座的外球面、连接外球面的两端面、中心孔及中心孔的上部凹台进行磨削加工时，工件安装导套由上至下插入到工件安装底座上的上部嵌装孔内，工件安装弹性夹头由上至下插入到工件安装导套中心孔内，电极基座的法兰部嵌入到工件安装弹性夹头的安装台上，工件安装弹性夹头的下部螺纹杆与工件安装底座上的螺纹孔形成螺纹连接，在工件安装导套的锥形孔与工件安装弹性夹头的楔形作用下，实现对电极基座的法兰部分夹持固定；

在对电极基座的下端面及中心孔的下部凹凸进行磨削加工时，工件安装导套由上至下插入到工件安装底座上的上部嵌装孔内，工件安装弹性夹头由上至下插入到工件安装导套中心孔内，电极基座转接件的下端嵌入到工件安装弹性夹头的安装台上，工件安装弹性夹头的下部螺纹杆与工件安装底座上的螺纹孔形成螺纹连接，在工件安装导套的锥形孔与工件安装弹性夹头的楔形作用下，实现对电极基座转接件的夹持固定，电极基座放置于电极基座转接件的上端，电极基座固定螺钉由上至下穿经电极基座的中心孔，并与电极基座转接件形成螺纹连接。

进一步的：所述工件旋转主轴包括外套筒、芯轴、芯轴旋转驱动机构；芯轴通过安装在两端的端面轴承可转动式支撑于外套筒内，芯轴的上端通过带传动机构与工具旋转驱动电机连接；在外套筒的外部固定有齿条，齿条与安装在工具旋转主轴安装座上的齿轮啮合，齿轮和齿条的配合结构构成沿Z轴快速调整结构。

进一步的：所述第一抛光工具的抛光头采用沥青和松香的混合液的浇注成型结构；所述第一抛光工具的刀柄部分采用不锈钢材料制成。

进一步的：所述第二、第三、第四和第五抛光工具的抛光头由聚氨酯材料加工成型，刀柄部分采用不锈钢材料制成。

本发明的上述目的之二通过如下技术方案来实现：

一种基于上述半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置的抛光方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、将电极基座通过工件安装弹性夹头、工件安装导套和工件安装底座正向夹持固定于工件夹持装置上；

步骤2、将千分表安装在设备台面上，表头与电极基座的外球面接触，之后通过工件旋转驱动电机驱动电极基座旋转，通过千分表观察并通过调整工件夹持装置与联轴器的连接位置来调整电极基座的回转轴，使电极基座的回转轴位于工件旋转轴的回转中心线上；

步骤3、将第一抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴的回转中心线上，锁紧第一抛光刀具；

步骤4、将配制好的抛光液倒入保护罩中；

步骤5、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第一抛光刀具与电极基座外球面接触；

步骤6、开启抛光工具主轴和工件旋转主轴，设定时间后，关闭抛光工具主轴和工件旋转主轴；

步骤7、卸下第一抛光刀具，完成对电极基座电极基座外球面的抛光；

步骤8、将第二抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴的回转中心线上，锁紧第二抛光刀具；

步骤9、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使刀具与电极基座法兰的上端面157及法兰上端面与外球面的过渡圆角接触；

步骤10、重复步骤6；

步骤11、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第二抛光刀具与电极基座电极基座的中心孔的上部凹台的底面及侧面接触；

步骤12、重复步骤6；

步骤13、卸下第二抛光工具，完成对电极基座的法兰上端面、法兰上端面与外球面的过渡圆角处、中心孔的上部凹台的底面及侧面接触抛光；

步骤14、将第三抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴1的回转中心线上，锁紧第三抛光刀具；

步骤15、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第三刀具与电极基座的上端面及中心孔接触；

步骤16、重复步骤6；

步骤17、卸下第三抛光刀具，完成对电极基座的上端面及中心孔的抛光；

步骤18、卸下电极基座，并将保护罩内的抛光液抽干；

步骤19、将电极基座示反夹持固定在工件夹持装置上；

步骤20、将千分表安装在设备台面上，表头与电极基座内孔接触，之后通过工件旋转驱动电机驱动电极基座旋转，通过千分表观察并通过调整工件夹持装置与联轴器的连接位置来调整电极基座的回转轴，使电极基座的回转轴位于工件旋转轴的回转中心线上；

步骤21、再次将配制好的抛光液倒入保护罩中；

步骤22、将第四抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴1的回转中心线上，锁紧第四抛光刀具；

步骤23、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第四抛光刀具与电极基座中心孔的下部倒圆角处接触；

步骤24、重复步骤6；

步骤25、卸下第四抛光刀具，完成对电极基座中心孔的下部倒圆角处的抛光；

步骤26、将第五抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴1的回转中心线上，锁紧第五抛光刀具；

步骤27、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第五抛光刀具与电极基座的中心孔的下部凹台的底面及侧面接触；

步骤28、重复步骤6；

步骤29、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第五抛光刀具与电极基座下端面接触；

步骤30、重复步骤6；

步骤31、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第五抛光刀具与电极基座法兰部侧面接触；

步骤32、重复步骤6；

步骤33、卸下第五抛光刀具35，完成对表面电极基座表面各面的抛光；

步骤34、卸下电极基座，并将其置入超声波清洗机中清洗，完成电极基座所有表面的抛光与清洗。

进一步的：抛光液的配重方法为：将高纯氧化铈粉75克加入1升20℃～30℃的常温去离子水并搅拌均匀，再加入防锈剂并再次搅拌均匀，得到抛光液。

进一步的：抛光工具的旋转速度为7000r/min～9000r/min，工件旋转主轴的旋转速度为100r/min～300r/min。

本发明具有的优点和积极效果：

(1)本发明提出了一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座全抛光的装置及方法，本发明可实现对电极基座所有表面的抛光，解决了半球谐振陀螺石英玻璃电极基座全抛光难题；

(2)本发明提出了一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座全抛光的方法，抛光过程中不需要更换工件夹持装置，整个基座的抛光时间约为3.5小时，极大地提高了基座抛光效率，满足半球谐振陀螺批量化生产需求；

(3)本发明提出了一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座全抛光的装置及方法，利用该抛光装置及方法抛光后的电极基座表面粗糙度能达到10nm以内，满足电极基座镀膜、陀螺焊接、陀螺真空保持等需求；

(4)本发明具有一定普适性，可推广用于其他小曲率和异型回转体零件的高效、高质量抛光。

附图说明

图1是本发明电极基座抛光设备结构示意图；

图2是本发明电极基座正装示意图；

图3是本发明电极基座反装示意图；

图4是电极基座待抛光表面示意图；

图5是本发明第一抛光工具结构示意图；

图6是本发明第二抛光工具结构示意图；

图7是本发明第三抛光工具结构示意图；

图8是本发明第四抛光工具结构示意图；

图9是本发明第五抛光工具结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。

一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置，请常见图1-9，其发明点为：

包括工具旋转主轴1、工具夹持装置2、抛光工具3、保护罩上盖4、保护罩5、工件夹持装置6、工件旋转驱动电机7、联轴器8、主轴安装座9、设备台面10、绕Z轴的旋转调整机构、沿Z轴精细调整机构、沿Z轴快速调整结构、工具旋转主轴安装座14。

所述主轴安装座固定安装于设备台面上端。在主轴安装座前中部设置有T形安装槽，在T形安装槽的上台面上沿前后可调节式固定安装有主轴安装板，主轴安装板的下端固定有工件旋转驱动电机，在主轴安装板的上部设置有工件夹持装置。与工件旋转驱动电机的输出端连接的工件旋转主轴穿经设置于主轴安装板上的轴孔，并通过联轴器与工件夹持装置的下端固定连接，实现将工件旋转驱动电机的动力传动到工件夹持装置上。

所述工件夹持装置参见图2和3，主要包括工件安装弹性夹头61、工件安装导套62、工件安装底座63、电极基座转接件64、电极基座固定螺钉65。所述工件安装底座用于嵌装工件安装导套，并与工件安装弹性夹头的下端固定连接，其形状整体为圆柱形，其中心同轴设置有上部嵌装孔和下部螺纹孔，其上部和下部均设置有法兰，在上部法兰上设置有外环形凹台，用于安装保护罩。所述工件安装导套整体为圆柱形套，工件安装导套的内孔由位于上部的锥形孔、位于中部的大直径圆孔和位于下部的小直径圆孔构成，其中锥形孔用于与工件安装弹性夹头的外锥面配合，大直径圆孔用于容纳工件安装弹性夹头的上部，并起到轴向限位作用。小直径圆孔供工件安装弹性夹头的下部穿过。所述工件安装弹性夹头由上部设置有槽口的夹持头部分及下部外螺纹杆部分构成，夹持头部分的外部为上大下小的圆锥面，用于与工件安装导套的锥形孔形成楔形配合，夹持头部分的内部上端设置有安装台，安装台的孔径稍大于电极基座的法兰外径。所述电极基座转接件为具有中心螺纹孔的短圆柱结构，其上端直径大于电极基座的球面上边沿直径，其下端直径略小于安装台的孔径。

在对电极基座的外球面、连接外球面的两端面、中心孔及中心孔的上部凹台进行磨削加工时，通过工件安装弹性夹头、工件安装导套及工件安装底座的组合结构对电极基座进行夹持固定，即对电极基座进行正转安装。具体为；将工件安装导套由上至下插入到工件安装底座上的上部嵌装孔内，将工件安装弹性夹头由上至下插入到工件安装导套中心孔内，将电极基座的法兰部嵌入到工件安装弹性夹头的安装台上，向下旋进工件安装弹性夹头，使工件安装弹性夹头的下部螺纹杆与工件安装底座上的螺纹孔形成螺纹连接，在工件安装导套的锥形孔与工件安装弹性夹头的楔形作用下，工件安装弹性夹头的上部沿径向向内收缩，实现对电极基座的法兰部分的夹持固定。而在对电极基座的下端面及中心孔的下部凹凸进行磨削加工时，通过工件安装弹性夹头、工件安装导套、工件安装底座、电极基座转接件及电极基座固定螺钉的组合结构对电极基座进行夹持固定，即对电极基座进行倒置安装，具体的：工件安装弹性夹头、工件安装导套和工件安装底座按照上述方式进行连接，但电极基座不直接安装在工件安装弹性夹头上，而是通过工件安装弹性夹头对电极基座转接件的下端进行夹持固定，将电极基座放置于电极基座转接件的上端，电极基座固定螺钉由上至下穿经电极基座的中心孔，并与电极基座转接件上的中心螺纹孔形成螺纹连接，实现对电极基座的固定安装。

所述绕Z轴的旋转调整机构安装于主轴安装座上的相对于工件夹持装置的后方位置。采用蜗轮蜗杆传动机构，其中蜗杆11为驱动件。蜗轮12平行设置于主轴安装座的上方位置，蜗轮通过中间轴与丝杆立柱13连接。具体的，丝杆立柱的下端通过端面轴承与中间轴配合连接，中间轴与蜗轮同轴固定连接，此外，在中间轴与丝杆立柱之间还设置有可拆卸的紧固连接结构，比如，锁紧螺钉，可实现在不需转动丝杠立柱的情况下，将丝杠立柱固定于中间轴上。

所述丝杠立柱的上端通过螺纹连接有工具旋转主轴安装座，两者构成沿Z轴精细调整机构。可实现工具旋转主轴沿Z轴向的精细调节。

在工具旋转主轴安装座的前下部安装有工具旋转主轴。所述工件旋转主轴由外套筒、芯轴、芯轴旋转驱动机构构成。芯轴通过安装在两端的端面轴承可转动式支撑于外套筒内，芯轴的上端通过带传动机构与工具旋转驱动电机连接。在外套筒的外部固定有齿条，齿条与安装在工具旋转主轴安装座上的齿轮啮合，齿轮和齿条的配合结构构成所述的沿Z轴快速调整结构，可实现工具旋转主轴沿Z轴向的快速调节。

所述芯轴的下端固定连接工具夹持装置，工具夹持装置可采用弹性套和锁紧母配合的弹性夹持机构。所述抛光工具为5组，分别为：第一抛光工具31、第二抛光工具32、第三抛光工具33、第四抛光工具34和第五抛光工具35。

所述第一抛光工具用于：对电极基座的外球面进行抛光，其由半球形抛光头311和与抛光头上端连接的刀柄312构成。半球形抛光头的内球面的形状与电机基座的外球面的形状一致。

第一抛光工具的制作方法为：高温下按一定比例配置沥青和松香的混合液，并将其放置到模具中进行制作，刀柄部分采用不锈钢材料制成。

所述第二抛光工具用于：对电极基座的中心孔的上部凹台的底面及侧面进行抛光，其由圆柱形抛光头321及与抛光头上端连接的刀柄322构成，圆柱形抛光头的下端设置有倒圆角。

所述第三抛光工具用于：对电极基座的上端面及中心孔进行抛光，其由T形抛光头332和与抛光头上端连接的刀柄331构成。T形抛光头的上部直径尺寸与电极基座的上端面设计直径尺寸匹配，T形抛光头的下部直径尺寸与电极基座的中心孔设计直径尺寸匹配。

所述第四抛光工具用于：对电极基座的中心孔的下部倒圆角进行抛光，其由圆柱形抛光头342及与抛光头上端连接的刀柄341构成，在圆柱形抛光头的下端采用内凹圆弧形环边结构，该内凹圆弧形环边的形状与尺寸与电极基座的中心孔的下部倒圆角处的设计形状和尺寸一致，

所述第五抛光工具用于：对电极基座的中心孔的下部凹台的底面及侧面、电极基座的下端面及法兰部的外侧面进行抛光，其由圆柱形抛光头352及与抛光头上端连接的刀柄351构成，圆柱形抛光头的下端设置有倒圆角。

上述第二、第三、第三和第五抛光工具的制备方法为：抛光头部分由聚氨酯材料加工成型，加工后利用磨削的方式对其形状进行修整，直至聚氨酯抛光头部分的圆度满足要求。刀柄部分采用不锈钢材料制成。

所述保护罩为圆柱形，所述保护罩套通过热熔胶固于工件安装底座的上部法兰上的外环形凹台处，保护罩的作用为：内部形成存储抛光液的空间。所述保护罩上盖固定于保护罩的上端，在保护罩上盖设置有供抛光工具伸入到保护罩内的让位孔。保护罩上盖的作用是：避免抛光液外溅。

一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光方法，该方法采用上述的抛光装置，包括如下步骤：

步骤1、将电极基座15按照图2所示正向夹持固定于工件夹持装置上，此时联轴器与工件夹持装置连接但不完全锁紧，保证工件旋转驱动电机可驱动工件夹持装置旋转，另外，还可实现工件夹持装置位置的微调；

步骤2、将千分表安装在设备台面上，表头与电极基座的外球面接触，之后通过工件旋转驱动电机驱动电极基座旋转，通过千分表观察并通过调整工件夹持装置与联轴器的连接位置来调整电极基座的回转轴，使电极基座的回转轴位于工件旋转轴的回转中心线上；

步骤3、将第一抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴的回转中心线上，锁紧第一抛光刀具。

步骤4、将配制好的抛光液倒入保护罩中；具体的：将高纯氧化铈粉75克加入1升20℃～30℃的常温去离子水并搅拌均匀，再加入防锈剂并再次搅拌均匀，得到抛光液。

步骤5、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第一抛光刀具与电极基座外球面151接触；

步骤6、开启抛光工具主轴2，使抛光工具头4以7000r/min～9000r/min旋转，开启工件旋转主轴7，并使零件以100r/min～300r/min旋转，25分钟后，关闭抛光工具主轴2和工件旋转主轴7；

步骤7、卸下第一抛光刀具，完成对电极基座电极基座外球面151的抛光；

步骤8、将第二抛光刀具安装在工件夹持装置2上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴1的回转中心线上，锁紧第二抛光刀具；

步骤9、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使刀具与电极基座法兰的上端面157及法兰上端面与外球面的过渡圆角152接触；

步骤10、重复步骤6；

步骤11、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第二抛光刀具与电极基座电极基座的中心孔的上部凹台的底面154及侧面155接触；

步骤12、重复步骤6；

步骤13、卸下第二抛光工具，完成对电极基座的法兰上端面157、法兰上端面与外球面的过渡圆角处152、中心孔的上部凹台的底面154及侧面155接触抛光；

步骤14、将第三抛光刀具安装在工件夹持装置2上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴1的回转中心线上，锁紧第三抛光刀具；

步骤15、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第三刀具与电极基座的上端面153及中心孔156接触；

步骤16、重复步骤6；

步骤17、卸下第三抛光刀具33，完成对电极基座的上端面153及中心孔156的抛光；

步骤18、卸下电极基座，并将保护罩内的抛光液抽干；

步骤19、将电极基座按照图3所示反向固定于在工件夹持装置6上，此时联轴器与工件夹持装置连接但不完全锁紧，保证工件旋转驱动电机可驱动工件夹持装置旋转，另外，还可实现工件夹持装置位置的微调；

步骤20、将千分表安装在设备台面上，表头与电极基座内孔接触，之后通过工件旋转驱动电机驱动电极基座旋转，通过千分表观察并通过调整工件夹持装置与联轴器的连接位置来调整电极基座的回转轴，使电极基座的回转轴位于工件旋转轴的回转中心线上；

步骤21、再次将配制好的抛光液倒入保护罩中；

步骤22、将第四抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴1的回转中心线上，锁紧第四抛光刀具34；

步骤23、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第四抛光刀具与电极基座中心孔的下部倒圆角处1511接触；

步骤24、重复步骤6；

步骤25、卸下第四抛光刀具34，完成对电极基座中心孔的下部倒圆角处1511的抛光；

步骤26、将第五抛光刀具35安装在工件夹持装置2上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴1的回转中心线上，锁紧第五抛光刀具35；

步骤27、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第五抛光刀具与电极基座的中心孔的下部凹台的底面1510及侧面159接触；

步骤28、重复步骤6；

步骤29、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第五抛光刀具与电极基座下端面1512接触；

步骤30、重复步骤6；

步骤31、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第五抛光刀具与电极基座法兰部侧面158接触；

步骤32、重复步骤6；

步骤33、卸下第五抛光刀具35，完成对表面电极基座表面1510、159、1512、158面的抛光；

步骤34、卸下电极基座，并将其置入超声波清洗机中清洗，完成电极基座所有表面的抛光与清洗。

在进行工件抛光过程中，若抛光刀具与工件的Z向距离较大时，可先通过沿Z轴快速调整结构进行进行Z向距离调整，然后再采用沿Z轴精细调整机构进行准确对位调整。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (8)

1.一种半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置，其特征在于：包括设备台面、主轴安装座、工件旋转驱动电机、工件夹持装置、工具夹持装置、工具旋转主轴、工具旋转主轴安装座、抛光工具、绕Z轴旋转调整机构、沿Z轴精细调整机构、保护罩和保护罩上盖；

所述主轴安装座固定安装于设备台面上端，在主轴安装座上沿前后方向可调节式固定安装有主轴安装板，所述工件旋转驱动电机和工件夹持装置分别设置于主轴安装板的下方和上方，并通过工件旋转主轴和联轴器形成同轴驱动连接；

所述绕Z轴旋转调整机构安装于主轴安装座上的相对于工件夹持装置的后方位置；所述绕Z轴旋转调整机构采用蜗轮蜗杆传动机构，其中蜗杆为驱动件，蜗轮与中间轴同轴固连，中间轴通过端面轴承与位于上部竖向设置的丝杆立柱可相对转动式连接，在中间轴与丝杆立柱之间设置有可拆卸的紧固连接结构；

所述丝杠立柱的上端通过螺纹连接有所述工具旋转主轴安装座，两者构成沿Z轴精细调整机构；

所述工具旋转主轴安装于工具旋转主轴安装座的前下部位置，所述工具夹持装置安装于工具旋转主轴的下端，所述抛光工具以可拆卸的方式安装于工具夹持装置的下方；所述抛光工件包括第一抛光工具、第二抛光工具、第三抛光工具、第四抛光工具和第五抛光工具；

所述第一抛光工具，用于对电极基座的外球面进行抛光，其由半球形抛光头和与抛光头上端连接的刀柄构成，半球形抛光头的内球面的形状与电机基座的外球面的形状一致；

所述第二抛光工具，用于对电极基座法兰的上端面、法兰上端面与外球面的过渡圆角、电极基座的中心孔的上部凹台的底面及侧面进行抛光，其由圆柱形抛光头及与抛光头上端连接的刀柄构成，圆柱形抛光头的下端设置有倒圆角；

所述第三抛光工具，用于对电极基座的上端面及中心孔进行抛光，其由T形抛光头和与抛光头上端连接的刀柄构成；T形抛光头的上部直径尺寸与电极基座的上端面设计直径尺寸匹配，T形抛光头的下部直径尺寸与电极基座的中心孔设计直径尺寸匹配；

所述第四抛光工具，用于对电极基座的中心孔的下部倒圆角进行抛光，其由圆柱形抛光头及与抛光头上端连接的刀柄构成，在圆柱形抛光头的下端采用内凹圆弧形环边结构，该内凹圆弧形环边的形状与尺寸与电极基座的中心孔的下部倒圆角处的设计形状和尺寸一致；

所述第五抛光工具，用于对电极基座的中心孔的下部凹台的底面及侧面、电极基座的下端面及法兰部的外侧面进行抛光，其由圆柱形抛光头及与抛光头上端连接的刀柄构成，圆柱形抛光头的下端设置有倒圆角；

所述保护罩安装在工具夹持装置的上端外围，所述保护罩上盖固定安装在保护罩上端，在保护罩上盖上设置有供抛光工具伸入到保护罩内的让位孔。

2.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置，其特征在于：所述工件夹持装置包括工件安装弹性夹头、工件安装导套、工件安装底座、电极基座转接件、电极基座固定螺钉；

在对电极基座的外球面、连接外球面的两端面、中心孔及中心孔的上部凹台进行磨削加工时，工件安装导套由上至下插入到工件安装底座上的上部嵌装孔内，工件安装弹性夹头由上至下插入到工件安装导套中心孔内，电极基座的法兰部嵌入到工件安装弹性夹头的安装台上，工件安装弹性夹头的下部螺纹杆与工件安装底座上的螺纹孔形成螺纹连接，在工件安装导套的锥形孔与工件安装弹性夹头的楔形作用下，实现对电极基座的法兰部分夹持固定；

在对电极基座的下端面及中心孔的下部凹凸进行磨削加工时，工件安装导套由上至下插入到工件安装底座上的上部嵌装孔内，工件安装弹性夹头由上至下插入到工件安装导套中心孔内，电极基座转接件的下端嵌入到工件安装弹性夹头的安装台上，工件安装弹性夹头的下部螺纹杆与工件安装底座上的螺纹孔形成螺纹连接，在工件安装导套的锥形孔与工件安装弹性夹头的楔形作用下，实现对电极基座转接件的夹持固定，电极基座放置于电极基座转接件的上端，电极基座固定螺钉由上至下穿经电极基座的中心孔，并与电极基座转接件形成螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置，其特征在于：所述工件旋转主轴包括外套筒、芯轴、芯轴旋转驱动机构；芯轴通过安装在两端的端面轴承可转动式支撑于外套筒内，芯轴的上端通过带传动机构与工具旋转驱动电机连接；在外套筒的外部固定有齿条，齿条与安装在工具旋转主轴安装座上的齿轮啮合，齿轮和齿条的配合结构构成沿Z轴快速调整结构。

4.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置，其特征在于：所述第一抛光工具的抛光头采用沥青和松香的混合液的浇注成型结构；所述第一抛光工具的刀柄部分采用不锈钢材料制成。

5.根据权利要求1所述的半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置，其特征在于：所述第二、第三、第四和第五抛光工具的抛光头由聚氨酯材料加工成型，刀柄部分采用不锈钢材料制成。

6.一种基于权利要求1所述的半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置的抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将电极基座通过工件安装弹性夹头、工件安装导套和工件安装底座正向夹持固定于工件夹持装置上；

步骤2、将千分表安装在设备台面上，表头与电极基座的外球面接触，之后通过工件旋转驱动电机驱动电极基座旋转，通过千分表观察并通过调整工件夹持装置与联轴器的连接位置来调整电极基座的回转轴，使电极基座的回转轴位于工件旋转轴的回转中心线上；

步骤3、将第一抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴的回转中心线上，锁紧第一抛光刀具；

步骤4、将配制好的抛光液倒入保护罩中；

步骤5、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第一抛光刀具与电极基座外球面接触；

步骤6、开启抛光工具主轴和工件旋转主轴，设定时间后，关闭抛光工具主轴和工件旋转主轴；

步骤7、卸下第一抛光刀具，完成对电极基座电极基座外球面的抛光；

步骤8、将第二抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴的回转中心线上，锁紧第二抛光刀具；

步骤9、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使刀具与电极基座法兰的上端面157及法兰上端面与外球面的过渡圆角接触；

步骤10、重复步骤6；

步骤11、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第二抛光刀具与电极基座电极基座的中心孔的上部凹台的底面及侧面接触；

步骤12、重复步骤6；

步骤13、卸下第二抛光工具，完成对电极基座的法兰上端面、法兰上端面与外球面的过渡圆角处、中心孔的上部凹台的底面及侧面接触抛光；

步骤14、将第三抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴1的回转中心线上，锁紧第三抛光刀具；

步骤15、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第三刀具与电极基座的上端面及中心孔接触；

步骤16、重复步骤6；

步骤17、卸下第三抛光刀具，完成对电极基座的上端面及中心孔的抛光；

步骤18、卸下电极基座，并将保护罩内的抛光液抽干；

步骤19、将电极基座示反夹持固定在工件夹持装置上；

步骤20、将千分表安装在设备台面上，表头与电极基座内孔接触，之后通过工件旋转驱动电机驱动电极基座旋转，通过千分表观察并通过调整工件夹持装置与联轴器的连接位置来调整电极基座的回转轴，使电极基座的回转轴位于工件旋转轴的回转中心线上；

步骤21、再次将配制好的抛光液倒入保护罩中；

步骤22、将第四抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴1的回转中心线上，锁紧第四抛光刀具；

步骤23、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第四抛光刀具与电极基座中心孔的下部倒圆角处接触；

步骤24、重复步骤6；

步骤25、卸下第四抛光刀具，完成对电极基座中心孔的下部倒圆角处的抛光；

步骤26、将第五抛光刀具安装在工件夹持装置上，并调整其位置使其回转中心位于工具旋转主轴1的回转中心线上，锁紧第五抛光刀具；

步骤27、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第五抛光刀具与电极基座的中心孔的下部凹台的底面及侧面接触；

步骤28、重复步骤6；

步骤29、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第五抛光刀具与电极基座下端面接触；

步骤30、重复步骤6；

步骤31、通过绕Z轴的旋转调整机构和沿Z轴精细调整机构，使第五抛光刀具与电极基座法兰部侧面接触；

步骤32、重复步骤6；

步骤33、卸下第五抛光刀具35，完成对表面电极基座表面各面的抛光；

步骤34、卸下电极基座，并将其置入超声波清洗机中清洗，完成电极基座所有表面的抛光与清洗。

7.根据权利要求6所述的基于权利要求1所述的半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置的抛光方法，其特征在于：抛光液的配重方法为：将高纯氧化铈粉75克加入1升20℃～30℃的常温去离子水并搅拌均匀，再加入防锈剂并再次搅拌均匀，得到抛光液。

8.根据权利要求6所述的基于权利要求1所述的半球谐振陀螺石英玻璃电极基座抛光装置的抛光方法，其特征在于：抛光工具的旋转速度为7000r/min～9000r/min，工件旋转主轴的旋转速度为100r/min～300r/min。

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