CN115972031B - 一种超高精度微球研抛一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高精度微球研抛一体机，包括机架以及设置在所述机架上的加压机构，下研抛机构，其滑动设置在所述机架上；平移驱动机构，其设置在所述机架上，且所述平移驱动机构与所述下研抛机构传动连接；公转机构，其设置在所述加压机构上，且所述公转机构传动连接有多个上研抛机构，多个所述上研抛机构与所述下研抛机构对应设置；多个保持架，其放置在所述下研抛机构上，且多个所述保持架分别与多个所述上研抛机构套设连接。本发明，通过三驱三偏心的设置加强微小球体的自转，对微小球体的抛光轨迹进行全包络，从而实现了对微小球体的超精密研抛，具有提升加工质量、提升加工精度的有益效果。

Description

一种超高精度微球研抛一体机

技术领域

本发明涉及球体超精密研抛技术领域，更具体的说，本发明涉及一种超高精度微球研抛一体机。

背景技术

微小球体超精密研抛是现代机械制造业主要的发展方向之一，精密球体在诸多的工程领域如：国防、航空航天、精密传动等领域发挥着举足轻重的作用，其质量的好坏直接决定着机械产品质量的优异性，同时，微小球体超精密加工技术的发展为机械精密传动迈向微型化具有重要的意义。微小球体作为微型轴承、静电陀螺和滚珠丝杠等部件的关键零件之一，其精度直接决定了这类产品的质量和寿命，其中精度包括微小球体表面粗糙度和球形度。

目前，针对微小球体的研磨抛光，主流的盘式研抛装置主要分为两种：(1)两点限位式球体研抛装置，最普遍的就是定偏心研抛装置和游星轮抛光装置；(2)三点限位式球体加工装置，其中最普遍的是三点限位式中的V型槽研抛装置。前者在微小球的研抛设备中，结构装置相对来说简单，可以实现小批量的加工，但存在压力施加难以控制的技术问题，无法保障研抛精度；后者对于微小硬脆球体的加工存在装夹困难的问题，对于设备的精度要求极高，V槽槽面加工质量难以保证。并且二者都存在微小球体研抛过程中因小球自身的转动惯量小，在盘式研磨装置中随机滚动差，不易翻转的问题，其中旋转驱动和偏心距的设置对翻滚均匀性影响较大。无法对微小球体的抛光轨迹进行全包络，从而导致同批次加工的微小球体一致性差。

因此，如何对微小球体的抛光轨迹进行全包络，实现对微小球体的超精密研抛，是本技术领域待解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种超高精度微球研抛一体机，包括机架以及设置在所述机架上的加压机构；

下研抛机构，其滑动设置在所述机架上；

平移驱动机构，其设置在所述机架上，且所述平移驱动机构与所述下研抛机构传动连接；

公转机构，其设置在所述加压机构上，且所述公转机构传动连接有多个上研抛机构，多个所述上研抛机构与所述下研抛机构对应设置；

多个保持架，其放置在所述下研抛机构上，且多个所述保持架分别与多个所述上研抛机构套设连接。

优选的是，其中，所述下研抛机构包括：

移动平板，其滑动连接在所述机架上，且所述移动平板与所述平移驱动机构传动连接，所述移动平板上还贯通连接有安装支架，所述机架上开设有腰型孔，所述安装支架位于所述腰型孔内；

气浮主轴，其设置在所述安装支架内；

第一伺服电机，其连接有第一行星减速器，所述第一行星减速器固定设置在安装支架上，且所述第一行星减速器与所述气浮主轴的一端传动连接；

下抛光盘，其底端中间位置与所述气浮主轴的另一端固定连接；

用于测量所述下抛光盘与所述公转机构偏心距的第一标尺，其固定连接在所述机架上。

优选的是，其中，所述平移驱动机构包括：

第二伺服电机，其设置在所述机架上，且所述第二伺服电机传动连接有第二行星减速器；

曲柄滑块装置，其一端与所述第二行星减速器传动连接，所述曲柄滑块装置的另一端与所述移动平板传动连接，所述曲柄滑块装置上还设置有用于测量其偏心距的第二标尺。

优选的是，其中，所述加压机构包括：

立柱，其固定连接在所述机架上；

直线导轨模组，其垂直安装在所述立柱上；

滑动支架，其与所述直线导轨模组传动连接，且所述滑动支架与所述公转机构连接。

优选的是，其中，所述公转机构包括：

L形安装板，其一侧与所述滑动支架滑动连接，且所述L形安装板与所述滑动支架之间设置有压力传感机构，且所述L形安装板上贯通连接有伺服电机座；

公转伺服电机，其连接有第二减速器，且所述第二减速器固定连接在所述伺服电机座上；

公转主轴，其通过多个轴承可转动设置在所述伺服电机座内，且所述公转主轴的一端与所述公转伺服电机传动连接；

公转盘，其顶端中间位置与所述公转主轴的另一端固定连接，多个所述上研抛机构对称的设置在所述公转盘上，且所述公转盘滑动连接有修整环；

L形支架，其固定连接在所述滑动支架上，且所述L形支架上套设连接有螺栓，所述螺栓的头部与所述L形支架抵靠，所述螺栓的底部与所述L形安装板螺纹连接。

优选的是，其中，所述上研抛机构包括：

自转电机，其固定连接在所述公转盘的顶端；

第三减速器，其固定连接在所述公转盘的底端，且所述第三减速器与所述自转电机传动连接；

上抛光盘，其顶端中间位置与所述第三减速器传动连接，且所述上抛光盘连接有保持环，所述保持环与所述保持架套设连接。

优选的是，其中，所述压力传感机构包括：

L形架板，其与所述滑动支架固定连接；

压力传感器，其设置在所述L形架板上；

压力撞块，其顶端与所述L形安装板固定连接，且所述压力撞块的底端与所述压力传感器抵靠。

优选的是，其中，所述公转盘滑动连接有修整环的方式为：

所述修整环上对称的贯通开设有至少三个L形滑槽；

所述公转盘的周壁上螺纹连接有多个限位螺钉，多个所述限位螺钉分别位于多个所述L形滑槽内，且各所述限位螺钉的头部与所述修整环的外壁抵近。

优选的是，其中，所述上抛光盘与所述传动轴传动连接的方式为：

所述上抛光盘的顶端中间位置一体成型凸出设置有套筒，且所套筒的周壁上对称的开设有两个腰型滑孔，所述第三减速器的传动轴底部对称设置有两个拨叉，各所述拨叉滑动设置在所述腰型滑孔内，所述第三减速器的传动轴上还套设有压力弹簧，所述压力弹簧的一端与所述第三减速器的的壁面抵靠，所述压力弹簧的另一端与所述套筒的顶端抵靠。

优选的是，其中，还包括，抛光液循环装置，其与所述下研抛机构连通设置，且所述修整环的底端对称的开设有多个用于抛光液进出的第一缺口，所述保持环的底端对称的开设有多个用于抛光液进出的第二缺口。

本发明至少包括以下有益效果：

其一，本发明，通过三驱三偏心的设置加强微小球体的自转，对微小球体的抛光轨迹进行全包络，从而实现了对微小球体的超精密研抛，具有提升加工质量、提升加工精度的有益效果。

其二，在本发明中，通过曲柄滑块装置对下抛光盘进行平移驱动，相较于传统的抛光设备，能多实现抛光过程中下抛光盘平移滑动，实现一个额外的扰动，增加研抛的均匀性。

其三，在本发明中，通过加压机构调节对微小球体施加的压力，实现对微小球体施加压力的可调可控，并通过设置在加压机构与公转机构之间的压力传感器，实时检测反馈微小球体受到的压力，具有增强调控性、保障加工质量、保障加工精度的有利之处。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的下研抛机构与平移驱动机构连接示意图。

图3为本发明的加压机构与公转机构连接示意图。

图4为本发明的公转机构与下研抛机构连接示意图。

图5为本发明的压力传感机构结构示意图。

图6为本发明的下研抛机构连接示意图。

图7为本发明的下研抛机构结构示意图。

图8为本发明的上抛光盘连接示意图。

图9为本发明的保持架连接示意图。

图10为本发明的保持架结构示意图。

图11为本发明的三驱三偏设置标准差统计图。

图12为本发明的两驱两偏设置标准差统计图。

图13为本发明的一驱两偏设置标准差统计图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

图1示出了本发明的一种实现形式，其中包括机架1以及设置在所述机架1上的加压机构2；

下研抛机构3，其滑动设置在所述机架1上；

平移驱动机构4，其设置在所述机架1上，且所述平移驱动机构4与所述下研抛机构3传动连接；

公转机构5，其设置在所述加压机构2上，且所述公转机构5传动连接有多个上研抛机构6，多个所述上研抛机构6与所述下研抛机构3对应设置；

多个保持架7，其放置在所述下研抛机构3上，且多个所述保持架7分别与多个所述上研抛机构6套设连接。

保持架包括薄板，薄板上对称的开设有多个用于限制微小球体活动的限位孔72，并且薄板的底端一体成型凸出设置有多个小凸台71，薄板材料采用钢片、环氧树脂、PEEK中的任意一种或多种。薄板由直径为46mm钢片加工而成，薄板上均匀分布3组环形同心限位孔72（分布直径40mm、35mm、30mm），每圈12个限位孔72，限位孔72直径为0.95~2.1mm，用于置放小球，所述保持架厚度0.65~1.6mm，其中薄板厚度为0.4~1.2mm，小凸台71厚度为0.25~0.4mm，直径5mm。

工作原理：在对微小球体进行研磨抛光时，将多个保持架7放置在上研抛机构6上，并将多个微小球体分别放入保持架7的多个限位孔72内，随后加压机构2带动公转机构5下降，使得多个保持架7套设在多个上研抛机构6内，并通过加压机构2调控对多个微小球体施加的压力，随后公转机构5、多个上研抛机构6、下研抛机构3、平移驱动机构4同步启动，多个上研抛机构6分别在多个微小球体的上方自转进行研磨抛光，并且多个上研抛机构6由公转机构5带动进行公转，下研抛机构3在多个微小球体的下方进行研磨抛光，并且通过平移驱动机构4带动下研抛机构3，在机架1上进行平移滑动实现一个额外的扰动，上研抛机构6和下研抛机构3的转动给予微小球体枢转力矩，微小球体的质量小、转动惯量小、通过公转机构5和平移驱动机构4增加小球的自转驱动力，从而使得在抛光过程中，微小球体在保持架的限位孔内自转，实现抛光轨迹的全包络，从而对微小球体进行均匀的研磨抛光。在这种技术方案中，通过三驱三偏心的设置加强微小球体的自转，对微小球体的抛光轨迹进行全包络，从而实现了对微小球体的超精密研抛，具有提升加工质量、提升加工精度的有益效果。

如上述方案中，所述下研抛机构3包括：

移动平板31，其滑动连接在所述机架1上，且所述移动平板31与所述平移驱动机构4传动连接，所述移动平板31上还贯通连接有安装支架32，所述机架1上开设有腰型孔，所述安装支架32位于所述腰型孔内；

气浮主轴33，其设置在所述安装支架32内；

第一伺服电机34，其连接有第一行星减速器35，所述第一行星减速器35固定设置在安装支架32上，且所述第一行星减速器35与所述气浮主轴33的一端传动连接；

下抛光盘36，其底端中间位置与所述气浮主轴33的另一端固定连接；

用于测量所述下抛光盘36与所述公转机构5偏心距的第一标尺，其固定连接在所述机架1上。

工作原理：在进行研抛时，第一伺服电机34通过第一行星减速器35带动下抛光盘36进行自转，使得下抛光盘36在微小球体的下方进行研抛，通过第一伺服电机34调控下抛光盘36的自转速度，以保障下抛光盘36的研抛效果，平移驱动机构4带动移动平板31在机架1上进行滑动，从而移动平板31带动下抛光盘36进行平行移动，使下抛光盘36与多个上研抛机构6的相对位置发生往复变化，对微小球体实现一个额外的扰动，增加研抛的均匀性，并通过第一标尺测量下抛光盘36与公转机构5的偏心距，便于工作人员对下抛光盘36与公转机构5的偏心距进行调整，采用这种方式具有提升研抛均匀性、便于调控的有利之处。

如上述方案中，所述平移驱动机构4包括：

第二伺服电机41，其设置在所述机架1上，且所述第二伺服电机41传动连接有第二行星减速器42；

曲柄滑块装置43（实时移动改变偏心距离或定偏心距离，行程0~50mm），其一端与所述第二行星减速器42传动连接，所述曲柄滑块装置43的另一端与所述移动平板31传动连接，所述曲柄滑块装置43上还设置有用于测量其偏心距的第二标尺。

工作原理：在进行研抛时，第二伺服电机41配合第二行星减速器42为曲柄滑块装置43提供驱动力，通过曲柄滑块装置43，将第二伺服电机41的旋转运动转为移动平板31在机架1上的直线运动，并且通过调整曲柄滑块装置43的偏心距，能够对移动平板31的直线运动幅度进行调节，以适应不同规格微小球体的加工需求，并通过第二标尺测量曲柄滑块装置43的偏心距，便于精确调整移动平板31的形成范围，从而实现精准调控下研抛机构3与公转机构5的偏心距，采用这种方式具有保障连接稳定性、增强适用性的有利之处。

如上述方案中，所述加压机构2包括：

立柱21，其固定连接在所述机架1上；

直线导轨模组22，其垂直安装在所述立柱21上；

滑动支架23，其与所述直线导轨模组22传动连接，且所述滑动支架23与所述公转机构5连接。

工作原理：在进行研抛之前，直线导轨模组22带动公转机构5进行指定距离的下降，使公转机构5和多个上研抛机构6实现整体微小下移量，从而达到调节对微小球体施加的压力，以保障研抛效果；在研抛完成时，直线导轨模组22带动公转机构5进行上升，便于将研抛好的微小球体取出，采用这种方式具有保障加工精度、便于调控的有利之处。

如上述方案中，所述公转机构5包括：

L形安装板51，其一侧与所述滑动支架23滑动连接，且所述L形安装板51与所述滑动支架23之间设置有压力传感机构8，且所述L形安装板51上贯通连接有伺服电机座52；

公转伺服电机53，其连接有第二减速器，且所述第二减速器固定连接在所述伺服电机座52上；

公转主轴56，其通过多个轴承可转动设置在所述伺服电机座52内，且所述公转主轴56的一端与所述公转伺服电机53传动连接；

公转盘54，其顶端中间位置与所述公转主轴56的另一端固定连接，多个所述上研抛机构6对称的设置在所述公转盘54上，且所述公转盘54滑动连接有修整环55；

L形支架57，其固定连接在所述滑动支架23上，且所述L形支架57上套设连接有螺栓58，所述螺栓58的头部与所述L形支架57抵靠，所述螺栓58的底部与所述L形安装板51螺纹连接。

工作原理：通过L形支架57和螺栓58的配合，对公转机构5和多个上研抛机构6进行承载，防止压力传感机构8量程超程，在研抛之前，压力传感机构8测量L形安装板51的抵靠压力，当公转机构5下降到位后，多个上研抛机构6与微小球体抵靠，此时压力传感机构8测量余留压力，抵靠压力减去余留压力为微小球体受到的压力，余留压力越小微小球体受到的压力越大；在进行研抛时，公转伺服电机53通过公转主轴56带动公转盘54进行转动，从而使得多个上研抛机构6自转的同时围绕公转主轴56做公转，从而增强微小球体自转的驱动力，并且通过公转伺服电机53能够实现对公转盘54的转速调整，以适配不同规格微小球体的加工需求，并且通过修整环55保障在研抛过程中下抛光盘36的盘面平整，采用这种方式具有增强调控性、增强适用性的有利之处。

如上述方案中，所述上研抛机构6包括：

自转电机61，其固定连接在所述公转盘54的顶端；

第三减速器62，其固定连接在所述公转盘54的底端，且所述第三减速器62与所述自转电机61传动连接；

上抛光盘64，其顶端中间位置与所述第三减速器62传动连接，且所述上抛光盘64连接有保持环65，所述保持环65与所述保持架7套设连接。

所述下抛光盘36直径为400mm，上抛光盘64直径为50mm，保持环65内径为46mm，外径50mm。（下抛光盘36端跳≤0.005mm；上抛光盘64进给行程0~100mm，精度≤0.1mm；上抛光盘64与下抛光盘36的平面度≤0.002mm；上抛光盘64与下抛光盘36的平行度≤0.005mm）

所述上抛光盘64相对于公转主轴56轴线偏心距离为80mm，公转主轴56与下抛光盘36轴线重合。

所述上抛光盘64和下抛光盘36分别贴有抛光垫，0.8~2.5mm硬脆小球直接与抛光垫接触而不直接与上抛光盘64、下抛光盘36接触。

工作原理：在进行研抛时，自转电机61通过第三减速器62带动上抛光盘64进行转动，从而上抛光盘64在微小球体上方进行研抛，并且上抛光盘64进行公转时，通过保持环65带动保持架7进行随动，防止研抛过程中保持架7偏离出上抛光盘64，从而为微小球体提供自转的驱动力，使得微小球体在保持架7的限位孔72内进行自转，再配合平移驱动机构4额外的扰动，实现对微小球体的抛光轨迹全包络，具有提升加工质量、提升加工精度的有利之处。

如上述方案中，所述压力传感机构8包括：

L形架板81，其与所述滑动支架23固定连接；

压力传感器82，其设置在所述L形架板81上（传感器加载范围0~50N，加载精度±0.05N）；

压力撞块83，其顶端与所述L形安装板51固定连接，且所述压力撞块83的底端与所述压力传感器82抵靠。

工作原理：L形架板81是与L形安装板51抵靠的限位件，L形安装板51是公转机构5和多个上研抛机构6的连接件，将压力传感器82设置在L形架板上81，以便于压力传感器82通过L形安装板51对公转机构5和多个上研抛机构6的压力进行测量，并且通过压力撞块83将L形安装板51向下的力进行集中，以保障压力传感器82的测量精度，同时通过压力撞块83，能够有效避免L形安装板51与压力传感器82直接接触造成损坏，采用这种方式具有保障测量准确度、保障使用寿命的有利之处。

如上述方案中，所述公转盘54滑动连接有修整环55的方式为：

所述修整环55上对称的贯通开设有至少三个L形滑槽551；

所述公转盘54的周壁上螺纹连接有多个限位螺钉541，多个所述限位螺钉541分别位于多个所述L形滑槽内551，且各所述限位螺钉541的头部与所述修整环55的外壁抵近。

工作原理：在公转盘54进行下降时，修整环55随公转盘54进行下降，当修整环55与下抛光盘36抵靠时，多个限位螺钉541沿多个L形滑槽551的竖槽进行滑动，以保障公转盘54能够继续下降，同时保障研抛时修整环55的防护效果，并且在启动前或暂停时，能够将修整环55进行调整使L形滑槽551的横槽与限位螺钉541抵靠，以便于工作人员观察调试，采用这种方式具有便于调试、保障安全性的有利之处。

如上述方案中，所述上抛光盘64与所述第三减速器62传动连接的方式为：

所述上抛光盘64的顶端中间位置一体成型凸出设置有套筒66，且所套筒66的周壁上对称的开设有两个腰型滑孔67，所述第三减速器62的传动轴底部对称设置有两个拨叉68，各所述拨叉68滑动设置在所述腰型滑孔67内，所述第三减速器62的传动轴上还套设有压力弹簧63，所述压力弹簧63的一端与所述第三减速器62的壁面抵靠，所述压力弹簧63的另一端与所述套筒66的顶端抵靠。

工作原理：加压机构2下降过程中，当上抛光盘64与微小球体抵靠接触时，套筒66沿第三减速器62的传动轴进行滑动，从而使得压力弹簧63进行收缩，压力弹簧63的弹性通过上抛光盘64作用到微小球体上，从而为微小球体在研抛过程中施加压力，以保障微小球体的研抛效果，并且通过腰型滑孔67与拨叉68的配合，以保障套筒66与第三减速器62的传动轴稳定连接，防止套筒66脱离第三减速器62的传动轴，通过这种方式有效防止对微小球体施加的压力过大，增强对微小球体施加压力的可控性，具有保障加工质量、保障加工精度的有利之处。

如上述方案中，还包括，抛光液循环装置9，其与所述下研抛机构3连通设置，且所述修整环55的底端对称的开设有多个用于抛光液进出的第一缺口552，所述保持环65的底端对称的开设有多个用于抛光液进出的第二缺口651。抛光液循环装置9，主要包括抛光液搅拌装置、抛光液过滤装置、抛光液循环装置和抛光液pH实时检测（主要观测抛光过程中抛光液pH的变化，保证化学机械抛光过程中的化学反应的正常进行）等（抛光液循环装置9为现有技术，此处不做过多叙述），通过抛光液循环装置9保证研抛过程中给液与回收液的顺畅进行，通过第一缺口552便于抛光液进出修整环55，通过第二缺口651便于抛光液进出保持环65，抛光液回收桶中装有pH检测笔，动态监测抛光液pH的变化；并装有抛光液过滤滤网，实现抛光液自动循环，保证了抛光液的洁净度，提高了球面加工质量。（pH检测笔分辨率0.1、滤网网孔直径≤50μm）使得抛光液能够与微小球体之间接触，以保障微小球体的研抛效果。

实施例1：

在本发明中，第一伺服电机34通过第一行星减速器35带动下抛光盘36转动，形成第一驱动；

公转伺服电机53通过第二减速器带动公转盘54转动，形成第二驱动；

安装在公转盘54上的自转电机61，通过第三减速器62带动上抛光盘64转动，形成第三驱动；

并通过曲柄滑块装置43带动下抛光盘36直线往复运动，从而调整下抛光盘36与公转盘54的偏心设置，形成第一偏心距；

通过将多个上研抛机构6设置在公转盘54上，公转盘54的中心与多个上研抛机构6中心的偏心设置，形成第二偏心距；

通过保持架上的多个限位孔72限制微小球体的活动位置，自转电机61的中心轴与各限位孔72的偏心设置，形成第三偏心距；

综上，本发明实现对微小球体研抛的三驱三偏设置，实现对微小球体的抛光轨迹进行全包络，在三驱三偏进行实验一时，将第二驱动的转速设定为90°/s，第一驱动和第三驱动的转速均设定为60°/s；并在三驱三偏设置启动后的仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s，分别将微小球体的球面划分为多个面积相同区域，统计各区域内离散点数，各个区域离散点数统计完成后做标准差，并将仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s的标准差进行统计记录，三驱三偏进行实验一的统计记录结果如图11所示；

在三驱三偏进行实验二时，将第二驱动的转速设定为60°/s，第一驱动和第三驱动的转速均设定为60°/s；并在三驱三偏设置启动后的仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s，分别将微小球体的球面划分为多个面积相同区域，统计各区域内离散点数，各个区域离散点数统计完成后做标准差，并将仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s的标准差进行统计记录，三驱三偏进行实验二的统计记录结果如图11所示；

在三驱三偏进行实验三时，将第二驱动的转速设定为30°/s，第一驱动和第三驱动的转速均设定为60°/s；并在三驱三偏设置启动后的仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s，分别将微小球体的球面划分为多个面积相同区域，统计各区域内离散点数，各个区域离散点数统计完成后做标准差，并将仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s的标准差进行统计记录，三驱三偏进行实验三的统计记录结果如图11所示；

对比例1：

与实施例1相比，将第一伺服电机关闭，并将公转主轴进行锁定，使得公转盘无法进行转动，从而第一驱动与第二偏心距失效，以此形成两驱两偏的设置；

在两驱两偏进行实验一时，将第二驱动的转速设定为90°/s，第三驱动的转速设定为60°/s；并在两驱两偏设置启动后的仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s，分别将微小球体的球面划分为多个面积相同区域，统计各区域内离散点数，各个区域离散点数统计完成后做标准差，并将仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s的标准差进行统计记录，两驱两偏进行实验一的统计记录结果如图12所示；

在两驱两偏进行实验二时，将第二驱动的转速设定为60°/s，第三驱动的转速设定为60°/s；并在两驱两偏设置启动后的仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s，分别将微小球体的球面划分为多个面积相同区域，统计各区域内离散点数，各个区域离散点数统计完成后做标准差，并将仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s的标准差进行统计记录，两驱两偏进行实验二的统计记录结果如图12所示；

在两驱两偏进行实验三时，将第二驱动的转速设定为30°/s，第三驱动的转速设定为60°/s；并在两驱两偏设置启动后的仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s，分别将微小球体的球面划分为多个面积相同区域，统计各区域内离散点数，各个区域离散点数统计完成后做标准差，并将仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s的标准差进行统计记录，两驱两偏进行实验三的统计记录结果如图12所示；

对比例2：

与实施例1相比，将第二驱动和第三驱动进行关闭锁定，仅启用第一驱动以及曲柄滑块装置，从而使得第二偏心距失效，第一偏心距和第三偏心距有效，以此形成一驱两偏的设置；

在一驱两偏进行实验一时，将第二驱动的转速设定为90°/s；并在一驱两偏设置启动后的仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s，分别将微小球体的球面划分为多个面积相同区域，统计各区域内离散点数，各个区域离散点数统计完成后做标准差，并将仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s的标准差进行统计记录，一驱两偏进行实验一的统计记录结果如图13所示；

在一驱两偏进行实验二时，将第二驱动的转速设定为60°/s；并在一驱两偏设置启动后的仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s，分别将微小球体的球面划分为多个面积相同区域，统计各区域内离散点数，各个区域离散点数统计完成后做标准差，并将仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s的标准差进行统计记录，一驱两偏进行实验二的统计记录结果如图13所示；

在一驱两偏进行实验三时，将第二驱动的转速设定为30°/s；并在一驱两偏设置启动后的仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s，分别将微小球体的球面划分为多个面积相同区域，统计各区域内离散点数，各个区域离散点数统计完成后做标准差，并将仿真时间第10s、15s、20s、25s、30s的标准差进行统计记录，一驱两偏进行实验三的统计记录结果如图13所示；

综上，由三驱三偏、两驱两偏、一驱两偏的球面点包络情况进行标准差统计结果（如图11、图12、图13所示）对比可知，三驱三偏情况下标准差值最稳定，相对其余二者标准差也最小，说明三驱三偏研抛均匀性最好；两驱两偏次之，一驱两偏效果最差。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种超高精度微球研抛一体机，包括机架以及设置在所述机架上的加压机构，其特征在于：

下研抛机构，其滑动设置在所述机架上；

平移驱动机构，其设置在所述机架上，且所述平移驱动机构与所述下研抛机构传动连接；

公转机构，其设置在所述加压机构上，且所述公转机构传动连接有多个上研抛机构，多个所述上研抛机构与所述下研抛机构对应设置；

多个保持架，其放置在所述下研抛机构上，且多个所述保持架分别与多个所述上研抛机构套设连接；

所述下研抛机构包括：

移动平板，其滑动连接在所述机架上，且所述移动平板与所述平移驱动机构传动连接，所述移动平板上还贯通连接有安装支架，所述机架上开设有腰型孔，所述安装支架位于所述腰型孔内；

气浮主轴，其设置在所述安装支架内；

第一伺服电机，其连接有第一行星减速器，所述第一行星减速器固定设置在安装支架上，且所述第一行星减速器与所述气浮主轴的一端传动连接；

下抛光盘，其底端中间位置与所述气浮主轴的另一端固定连接；

用于测量所述下抛光盘与所述公转机构偏心距的第一标尺，其固定连接在所述机架上；

所述加压机构包括：

立柱，其固定连接在所述机架上；

直线导轨模组，其垂直安装在所述立柱上；

滑动支架，其与所述直线导轨模组传动连接，且所述滑动支架与所述公转机构连接；

所述公转机构包括：

L形安装板，其一侧与所述滑动支架滑动连接，且所述L形安装板与所述滑动支架之间设置有压力传感机构，且所述L形安装板上贯通连接有伺服电机座；

公转伺服电机，其连接有第二减速器，且所述第二减速器固定连接在所述伺服电机座上；

公转主轴，其通过多个轴承可转动设置在所述伺服电机座内，且所述公转主轴的一端与所述公转伺服电机传动连接；

公转盘，其顶端中间位置与所述公转主轴的另一端固定连接，多个所述上研抛机构对称的设置在所述公转盘上，且所述公转盘滑动连接有修整环；

L形支架，其固定连接在所述滑动支架上，且所述L形支架上套设连接有螺栓，所述螺栓的头部与所述L形支架抵靠，所述螺栓的底部与所述L形安装板螺纹连接；

所述上研抛机构包括：

自转电机，其固定连接在所述公转盘的顶端；

第三减速器，其固定连接在所述公转盘的底端，且所述第三减速器与所述自转电机传动连接；

上抛光盘，其顶端中间位置与所述第三减速器传动连接，且所述上抛光盘连接有保持环，所述保持环与所述保持架套设连接。

2.根据权利要求1所述的一种超高精度微球研抛一体机，其特征在于，所述平移驱动机构包括：

第二伺服电机，其设置在所述机架上，且所述第二伺服电机传动连接有第二行星减速器；

曲柄滑块装置，其一端与所述第二行星减速器传动连接，所述曲柄滑块装置的另一端与所述移动平板传动连接，所述曲柄滑块装置上还设置有用于测量其偏心距的第二标尺。

3.根据权利要求1所述的一种超高精度微球研抛一体机，其特征在于，所述压力传感机构包括：

L形架板，其与所述滑动支架固定连接；

压力传感器，其设置在所述L形架板上；

压力撞块，其顶端与所述L形安装板固定连接，且所述压力撞块的底端与所述压力传感器抵靠。

4.根据权利要求1所述的一种超高精度微球研抛一体机，其特征在于，所述公转盘滑动连接有修整环的方式为：

所述修整环上对称的贯通开设有至少三个L形滑槽；

所述公转盘的周壁上螺纹连接有多个限位螺钉，多个所述限位螺钉分别位于多个所述L形滑槽内，且各所述限位螺钉的头部与所述修整环的外壁抵近。

5.根据权利要求1所述的一种超高精度微球研抛一体机，其特征在于，所述上抛光盘与所述第三减速器传动连接的方式为：

所述上抛光盘的顶端中间位置一体成型凸出设置有套筒，且所套筒的周壁上对称的开设有两个腰型滑孔，所述第三减速器的传动轴底部对称设置有两个拨叉，各所述拨叉滑动设置在所述腰型滑孔内，所述第三减速器的传动轴上还套设有压力弹簧，所述压力弹簧的一端与所述第三减速器的壁面抵靠，所述压力弹簧的另一端与所述套筒的顶端抵靠。

6.根据权利要求1所述的一种超高精度微球研抛一体机，其特征在于，还包括，抛光液循环装置，其与所述下研抛机构连通设置，且所述修整环的底端对称的开设有多个用于抛光液进出的第一缺口，所述保持环的底端对称的开设有多个用于抛光液进出的第二缺口。