CN207495140U - 抛光系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种抛光系统，包括并列设置的等离子枪和气囊抛光工具，等离子枪安装于等离子枪安装板上，等离子枪安装板和气囊抛光工具之间设置有升降气缸，该升降气缸固定于气囊抛光工具上、且与等离子枪安装板之间可相对移动。本实用新型提供的结合等离子表面改性和气囊抛光的抛光工具及方法，能够有效降低碳化硅硬脆材料表面硬度，降低抛光碳化硅硬脆材料的难度，对平面和自由曲面有良好的贴合度，满足不同条件下的抛光需求，能够达到普通抛光无法达到的表面粗糙度，而且结构相对简单，气密性好，方便设备的安装。

Description

抛光系统

技术领域

本实用新型涉及抛光设备领域，尤其是涉及一种结合等离子表面改性和气囊抛光的系统。

背景技术

随着半导体行业以及光学行业的快速发展，产品对半导体以及光学材料表面质量的要求越来越高，类似碳化硅等新一代具有高热导率，高频率，大功率，化学稳定性的宽禁带半导体材料开始应用在功率器件及光学反射镜上。但类似碳化硅等高硬度的材料难以加工，采用传统抛光方式对其抛光会对材料表面及亚表面造成大量损伤、划痕，影响最终表面质量。而且传统抛光方式在面对自由曲面，非球面时抛光效果并不能达到预想中的效果。

而采用气囊抛光的方式则有效解决了曲面贴合的问题，由于气囊的柔性，使得接触更加柔顺，通过改变加工工艺参数可以有效控制接触区域及接触力，实现对材料表面的抛光。

但是由于在加工类似碳化硅等硬脆材料是一般采用的是金刚石磨粒，即使使用气囊抛光依然会对表面造成损伤。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种抛光系统，结合等离子表面改性技术，通过将表面氧化，形成一层比材料本身硬度低的氧化层，便可以采用非金刚石磨粒进行抛光，有效避免了由于磨粒带来的表面及亚表面损伤。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种抛光系统，包括并列设置的等离子枪和气囊抛光工具，等离子枪安装于等离子枪安装板上，等离子枪安装板和气囊抛光工具之间设置有升降气缸，该升降气缸固定于气囊抛光工具上、且与等离子枪安装板之间可相对移动。

优选的，在上述的抛光系统中，所述等离子枪安装板的顶端设置有一限位板，该限位板延伸于所述升降气缸的上方。

优选的，在上述的抛光系统中，所述气囊抛光工具包括伺服电机、中空转轴、气囊和旋转接头，所述伺服电机作用于中空转轴并可带动其转动，所述气囊和旋转接头分别安装于中空转轴的两端。

优选的，在上述的抛光系统中，所述伺服电机的输出轴固定有主动齿轮，所述中空转轴固定有从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮之间传动连接。

优选的，在上述的抛光系统中，所述主动齿轮和从动齿轮的外侧防护有齿轮外罩。

优选的，在上述的抛光系统中，所述齿轮外罩上固定有旋转接头固定板，所述旋转接头与旋转接头固定板相对固定。

优选的，在上述的抛光系统中，所述等离子枪和气源之间连通有两个气路，其中一气路上设置有流量阀，另一气路设置有装有水的洗气瓶，来自两个气路的气体混合后进入等离子枪。

优选的，在上述的抛光系统中，还包括对等离子枪入口处气体中的露点进行检测的露点仪。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型通过表等离子面改性的技术可以对难加工的硬脆材料(碳化硅)及其他光学材料进行加工，降低了材料的去除难度。

2、本实用新型对平面、曲面、非球面等非异形件及异形件均具有良好的贴合性。

3、本实用新型结构相对简单，安装方便，可替换性强，可以更换不同尺寸的气囊以满足实际加工需要。

4、由于等离子表面改性以及气囊抛光的特性，经过抛光去除改性层后，表面质量远高于普通抛光方式，而且不易出现表面、亚表面损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型具体实施例中抛光系统的剖视图；

图2所示为本实用新型具体实施例中抛光系统的立体结构示意图；

图3所示为本实用新型具体实施例中等离子枪的气路原理示意图；

图4所示为本实用新型具体实施例中等离子表面改性的原理示意图；

图5所示为本实用新型具体实施例中气囊抛光工具的工作状态示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等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实用新型和简化描述，而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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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实用新型中的具体含义。

结合图1和图2所示，抛光系统，包括并列设置的等离子枪12和气囊抛光工具，等离子枪12安装于等离子枪安装板11上，等离子枪安装板11和气囊抛光工具之间设置有升降气缸10，该升降气缸10固定于气囊抛光工具上、且与等离子枪安装板11之间可相对移动。

气囊抛光工具包括依次连接的伺服电机1、主动齿轮2、从动齿轮9、旋转接头6、中空转轴8、液压胀套19、气囊安装支架20、气囊22以及连接在气缸安装板14上的升降气缸10。

伺服电机1包括一个通过螺栓、顶丝3与电机轴连接及固定的电机轴套4。电机轴套4通过过盈配合插入伺服电机1的电机轴上，将顶丝3安装在电机轴套4侧面的螺纹孔上起到周向固定作用，在电机轴套4顶部的螺纹孔上安装螺栓连接伺服电机1和电机轴套4，以防止在工作过程中轴套脱落。

伺服电机1通过自带的轴肩定位到上连接板27上，并通过电机上的安装孔安装到上连接板27上。

并用伺服电机防护罩25作为防护，电机电缆从电机挡板26留出的孔中伸出。

主动齿轮2与电机轴套连接。滚动轴承17安装于中空转轴8的底部，中空转轴8套入轴套15并安装滚动轴承13，套筒端盖17与套筒15通过螺栓连接，固定轴承外圈，将整个套筒安装到上连接板27上。

从动齿轮9通过键7与中空转轴8连接。外围的四个板电机挡板26、气缸安装板14、工具连接板29以及前盖板通过螺栓连接到上连接板上。

主动齿轮2与从动齿轮9外部有齿轮外罩28防护。

齿轮外罩28外部连接有旋转接头固定板5，旋转接头6插进固定板中，限制其C轴自由度。

通过螺栓螺母把旋转接头固定板5安装在齿轮外罩上，齿轮外罩安装在上连接板27上方。

中空转轴8的一端与旋转接头6通过旋转接头的螺纹连接，另一端通过液压胀套19与气囊安装支架20、上橡胶垫圈21、气囊22、下橡胶垫圈23以及安装螺母24连接，形成封闭腔体。

中空转轴8在上下两端分别安装滚动轴承13、17，两个滚动轴承外圈通过套筒15固定，两个滚动轴承内圈通过轴套16、所述上连接板27的凸台以及轴套端盖18的凸台固定轴向位置。

按照下橡胶垫圈23、气囊22和上橡胶垫圈21的顺序将上述三个零件放置在安装螺母24中，并旋进气囊安装支架20，压紧三个零件，并把气囊安装支架20的轴插入液压胀套19中。

升降气缸10通过内六角螺栓安装在气缸安装板14上。

等离子枪12通过螺栓连接在等离子枪安装板11上，并通过螺栓将等离子枪安装板11固定在升降气缸10上。

整个工具通过工具连接板29上加工的凹槽及螺纹孔实现与机床的连接，另一面通过前盖板30加盖防护。

安装时，通过中空转轴8的轴肩和气囊安装支架20的轴肩进行定位，并用扳手拧紧液压胀套19上的螺母，此时液压胀套19的内控直径变小，外径变大，分别与气囊安装支架20和中空转轴8形成过盈配合。将升降气缸10 通过螺栓连接安装在气缸安装板14上，等离子枪安装板11通过螺栓安装在升降气缸10的导杆上，等离子枪12通过螺栓固定在等离子枪安装板11上。

参见图3和图4所示，首先使用外界稀有气体(优选为氩气)作为整个气路的气源，并将气体的第一路通过装有水的洗气瓶使从瓶中出来的气体中带有水蒸气，第二路通过流量阀直接供气，并将两路气体混合，一同对等离子枪及露点仪(DPM)进行供气。露点仪在线测量露点，通过露点可以得出气体中水蒸气含量，观察其是否符合需要的数值，可通过调节第二路的流量阀改变气体的流量，改变带有水蒸气的氩气和不带有水蒸气的气体的比例从而改变露点。将等离子发生器上电后等离子枪开始工作，在枪内正负极之间的高电压将氩气电离：

Ar→Ar⁺+e^-

电离出的高能电子与气体中的水蒸汽反应：

H₂O+e^-→H+OH+e^-

产生的羟基具有极强的氧化性，可以与碳化硅反应生成比碳化硅硬度更小的二氧化硅：

SiC+4·OH+O₂→SiO₂+2H₂O+CO₂

二氧化硅要比碳化硅容易去除。

参见图5所示，在完成等离子对表面的改性之后，气囊可以开始对工件表面进行抛光处理，首先通过旋转接头对气囊进行充气，达到一定压强后，停止充气。伺服电机在数控系统控制下开始旋转，由于旋转接头的头部被固定，不会出现与其相连的气管旋转缠绕的情况，伺服电机带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮以及中空主轴旋转，形成抛光主运动。工具以一定的倾角与工件表面接触以防止出现旋转中心速度为零的情况。在外部机床数控系统的控制下，工具以一定的路径移动，喷射带有磨粒的抛光液以完成对改性之后的工件的抛光。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种抛光系统，其特征在于，包括并列设置的等离子枪和气囊抛光工具，等离子枪安装于等离子枪安装板上，等离子枪安装板和气囊抛光工具之间设置有升降气缸，该升降气缸固定于气囊抛光工具上、且与等离子枪安装板之间可相对移动。

2.根据权利要求1所述的抛光系统，其特征在于：所述等离子枪安装板的顶端设置有一限位板，该限位板延伸于所述升降气缸的上方。

3.根据权利要求1所述的抛光系统，其特征在于：所述气囊抛光工具包括伺服电机、中空转轴、气囊和旋转接头，所述伺服电机作用于中空转轴并可带动其转动，所述气囊和旋转接头分别安装于中空转轴的两端。

4.根据权利要求3所述的抛光系统，其特征在于：所述伺服电机的输出轴固定有主动齿轮，所述中空转轴固定有从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮之间传动连接。

5.根据权利要求4所述的抛光系统，其特征在于：所述主动齿轮和从动齿轮的外侧防护有齿轮外罩。

6.根据权利要求5所述的抛光系统，其特征在于：所述齿轮外罩上固定有旋转接头固定板，所述旋转接头与旋转接头固定板相对固定。

7.根据权利要求1所述的抛光系统，其特征在于：所述等离子枪和气源之间连通有两个气路，其中一气路上设置有流量阀，另一气路设置有装有水的洗气瓶，来自两个气路的气体混合后进入等离子枪。

8.根据权利要求7所述的抛光系统，其特征在于：还包括对等离子枪入口处气体中的露点进行检测的露点仪。