CN215092847U - 一种永磁体磁流变抛光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种永磁体磁流变抛光装置，包括基座；固定组件，设置在基座上，用于对待加工的工件进行固定；抛光组件，设置在基座上，用于对固定组件上固定的工件进行抛光，包括用于对待加工的工件进行打磨的打磨头；喷液组件，设置在基座上，用于在抛光过程中向所述打磨头喷洒磁流变液。该抛光装置基于磁流变液，能够实现对工件的自动加工。

Description

一种永磁体磁流变抛光装置

技术领域

本实用新型涉及超精密加工的技术领域，尤其涉及一种永磁体磁流变抛光装置。

背景技术

在如今科学技术的不断发展下，各种先进的微电子器件应用逐渐出现，第三代半导体材料以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)为代表的单晶片受到重视。高效地获得晶片的光滑无损伤表面，已成为超精密加工技术的重要研究课题。目前这类晶片的主要加工方法包括：化学机械抛光，磨削加工、流体动压抛光。以上加工方法虽然也可以进行材料的抛光，但是会受到传统加工方法的限制，例如操作复杂、成本昂贵、抛光时的环境条件苛刻。相较于这些传统抛光方法，创新地采用磁流变液抛光这一方式可以有效提高基片的加工精度，而且磁流变液具有可循环使用，磨料会实时更新，不存在刀具磨损等特点，对小型的光学元件加工更有优势，能很好地解决传统抛光带来的一系列问题。

结合了电磁学、流体动力学等学科的磁流变抛光技术，是一种先进的光学表面加工技术。90年代形成用于加工非球面的经典磁流变抛光技术也就是我们说的MRF(Magnetorheologicalfinishing)，加工原理是利用磁流变液在高梯度磁场条件下形成的“柔性微磨头”在工件表面进行来回运动产生的剪切力去除工件表面材料。抛光中的磨料会依附在抛光轮表面形成铁粉链状结构，从而具有强剪切力，在工件运动过程中，通过流体动压剪切实现工件表面的材料去除。磁流变抛光能够实现光学元件的纳米级加工，对工件材料的适应性强，适合加工光学元件，去除函数稳定、加工工艺过程可控，在我们国家有宽阔的应用前景。

但是目前国内的磁流变加工机床普遍较体积较大难移动、价格高昂，需要加工抛光的晶片尺寸较小，抛光难度高，使用磁流变抛光难以达到理想的抛光精度，而且市面上少见小型的磁流变抛光装置。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种永磁体磁流变抛光装置，结构小，便于移动。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种永磁体磁流变抛光装置，包括基座；

固定组件，设置在基座上，用于对待加工的工件进行固定；

抛光组件，设置在基座上，用于对固定组件上固定的工件进行抛光，包括用于对待加工的工件进行打磨的打磨头；

喷液组件，设置在基座上，用于在抛光过程中向所述打磨头喷洒磁流变液。

优选地，所述固定组件包括：

X滑台组件，设置在所述基座上，其输出端能够沿着X方向来回移动；

Y滑台组件，设置在X滑台组件的输出端上，其输出端能够沿着Y方向来回移动，所述X方向与Y方向垂直且均平行于所述水平面；

第一吸盘，设置在Y滑台组件的输出端上，所述第一吸盘的吸气端朝上，所述工件放置在所述第一吸盘的上端，通过第一吸盘能够实现对工件的固定。

优选地，所述抛光组件包括：

抛光架，支撑在所述基座上，所述打磨头可旋转地设置在所述抛光架上且位于所述抛光架的下方，所述打磨头的旋转轴线水平布置，其高度高于所述第一吸盘的上端。

优选地，所述打磨头呈一端开口的筒状结构，在所述打磨头的筒状结构内设置有永磁体，所述永磁体通过连接架设置在所抛光架上，所述连接架穿过所述筒状结构的开口。

优选地，所述喷液组件包括：

储液罐，设置在基座上，用于储存磁流变液；

第一蠕动泵，所述第一蠕动泵的进液口与所述储液罐27连通；

喷嘴，所述第一蠕动泵的出液口通过管道与所述喷嘴连通，所述喷嘴的出口正对所述打磨头的打磨面。

优选地，所述喷液组件还包括回收盒，用于将磁流变液进行回收，所述回收盒上端开口，且靠近所述打磨头，所述回收盒的上端高度等于或者低于打磨头的轴线，且一侧靠近或者几乎接触所述打磨头，所述回收盒位于所述喷嘴的上方且所述回收盒与所述喷嘴位于所述打磨头的同一侧，在所述回收盒的上端的沿打磨头的轴线方向的两侧边框上设置有弱磁条。

优选地，还包括设置在基座上的上料组件，所述上料组件包括：

上料箱，设置在基座上；

上料筒，具有两个，每个上料筒设置在上料箱的顶部且轴线竖向延伸；

托盘，具有两个，分别设置在两所述上料筒内且能够相对上料筒上下移动的托盘，多个所述待加工的工件叠放在所述托盘中。

优选地，所述上料组件还包括：

第一丝杆，具有两个，每个第一丝杆竖向设置且每个第一丝杆的上端从在对应的上料筒的下端插入，所述托盘设置在所述第一丝杆的顶端；

第一从动齿轮，在每个第一丝杆上螺纹连接有一所述第一从动齿轮，所述第一从动齿轮可旋转但不可上下移动地设置在所述上料箱内；

第二小齿轮，可旋转地设置在所述上料箱中，所述第二小齿轮同时与两第一从动齿轮啮合。

优选地，还包括移料组件，所述移料组件包括：

旋臂，沿着竖向轴线可旋转地支撑在基座上；

第二吸盘，设置在所述旋臂的远离其旋转轴线的一端设，所述第二吸盘的吸气端朝下设置，所述旋臂能够带着所述第二吸盘旋转以将所述第二吸盘移动到其中一个托盘的正上方和第一吸盘的正上方。

优选地，所述移料组件还包括：

移料箱，设置在所述基座上；

旋转轴，可旋转地设置在移料箱内，所述旋转轴竖向设置且其上端从所述移料箱的顶部伸出，所述旋臂的远离第二吸盘的一端设置在所述旋转轴上，在所述旋转轴上设置有移料螺纹；

第二从动齿轮，设置在所述移料箱内，所述第二从动齿轮套在所述旋转轴上且与所述移料螺纹螺纹连接，并且所述第二从动齿轮相对于所述移料箱可旋转但不可上下移动；

安装筒，设置在所述移料箱内，所述安装筒竖向设置且相对移料箱可旋转，所述旋转轴的下端插入到安装筒中，所述旋转轴相对所述安装筒能够上下移动但不可旋转。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

该抛光装置能够基于磁流变液对工件进行打磨，并且能够自动地实现上料、移料、打磨、喷液等；并且该抛光装置相比现有技术中的其它抛光装置结构简单，尺寸较小。

附图说明

图1-3是本实用新型的装配图；

图4-5是本实用新型的打磨机构的结构图；

图6-7是本实用新型的上料机构的结构图；

图8-9是本实用新型的移料机构的结构图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1-9所示，一种永磁体磁流变抛光装置，包括基座1、设置在基座1上的用于对待加工的工件100进行固定的固定组件5、设置在基座1上的用于对固定组件5上固定的工件进行抛光的抛光组件3以及设置在基座1上的用于在抛光过程中喷出磁流变液的喷液组件2。

所述固定组件5包括设置在基座1上的X滑台组件51、设置在X滑台组件51的输出端上的Y滑台组件52和设置在Y滑台组件52的输出端上的第一吸盘53，所述X滑台组件51的输出端能够沿着X方向来回移动，所述Y滑台组件52的输出端能够沿着垂直于X方向的Y方向来回移动，并且所述X方向和Y方向均平行于水平面，所述第一吸盘53的吸气端朝上，所述工件100放置在所述第一吸盘53的上端，通过第一吸盘53能够实现对工件100的固定。所述X滑台组件51和Y滑台组件52采用现有技术。

所述固定组件5还包括设置在基座1上的第一真空泵54，所述第一真空泵54通过气管与所述第一吸盘53连通，通过第一真空泵54能够控制所述第一吸盘53的吸力。

所述抛光组件3包括支撑在所述基座1上的抛光架31和可旋转地设置在抛光架31上且位于抛光架31的下方的打磨头32，所述打磨头32的旋转轴线水平布置，优选地，平行于所述X方向，当打磨头32旋转时，能够对第一吸盘53上的工件100的上表面进行抛光，并且在抛光的过程中，X滑台组件51和Y滑台组件52带动工件100移动，这样能够使工件100的整个上表面都可以被抛光。所述抛光架31相对所述基座21能够上下移动。

优选地，所述打磨头32呈一端开口的筒状结构，在所述打磨头32的筒状结构内设置有永磁体38，所述永磁体38通过连接架381设置在所抛光架31上，所述连接架381穿过所述筒状结构的开口。当喷液组件2将磁流变液喷到所述打磨头32的表面上时，永磁体38的磁场会使粘附在打磨头32表面的磁流变液从液态变为类固体状态，使打磨头32变成一个具有一定硬度的柔性打磨头32。

优选地，抛光组件3还包括设置在所述抛光架31的上表面上的第一电机34、设置在第一电机34的输出轴上的第一皮带轮35、设置在所述打磨头32的与其开口相反一侧的传动轴33、设置在传动轴33的远离打磨头32一端的第二皮带轮36以及将第一皮带轮35与第二皮带轮36传动连接的皮带37，通过控制第一电机34能够控制所述打磨头32的旋转。

所述喷液组件2包括设置在基座1上且用于储存磁流变液的储液罐27、第一蠕动泵21和喷嘴23，所述第一蠕动泵21的进液口通过管道与所述储液罐27连通，所述第一蠕动泵21的出液口通过管道与所述喷嘴23连通，所述喷嘴23的出口正对所述打磨头32的打磨面，所述第一蠕动泵21通过第二电机22驱动，通过控制第二电机22的旋转能够将储液罐27中的磁流变液喷到所述打磨头32上。

所述喷液组件2还包括回收盒24，用于将磁流变液进行回收。所述回收盒24上端开口，且靠近所述打磨头32，优选地，所述回收盒24的上端高度等于或者低于打磨头32的轴线，且一侧靠近或者几乎接触所述打磨头32，这样能够将打磨头32上的磁流变液刮到回收盒24中。优选地，所述回收盒24位于所述喷嘴23的上方且所述回收盒24与所述喷嘴23位于所述打磨头32的同一侧，在实际打磨时，所述打磨头32旋转的方向配置为靠近回收盒24、喷嘴23的一侧沿着从回收盒24向着喷嘴23的方向旋转。在所述回收盒24的上端的沿打磨头32的轴线方向的两侧边框上设置有弱磁条30，通过弱磁条30能够将打磨头32上的磁流变液吸到回收盒24中。所述喷组组件2还包括第二蠕动泵25和用于驱动第二蠕动泵25的第三电机26，所述第二蠕动泵25的进液口通过管道与所述回收盒24连通，所述第二蠕动泵25的出液口通过管道与所述储液罐27连通，进入到回收盒24的磁流变液通过第二蠕动泵25回流到所述储液罐27中。

优选地，所述喷液组件2还包括搅拌机构28，所搅拌机构28用于对储液罐27中的磁流变液进行搅拌，防止磁流变液发生凝固。

所述抛光装置还包括设置在基座1上的上料组件7。所述上料组件7包括设置在基座1上的上料箱71、设置在上料箱71的顶部且轴线竖向延伸的上料筒72以及设置在上料筒72内且能够相对上料筒72上下移动的托盘711，多个所述待加工的工件100叠放在所述托盘711中，托盘711每次向上移动预定的距离，仅使一个工件从上料筒72露出。

具体地，所述上料筒72具有两个，在每个上料筒72内均设置有一托盘711。

所述上料组件7还包括竖向设置在每个上料筒72内的第一丝杆78、与第一丝杆78螺纹连接的第一从动齿轮76，所述第一从动齿轮76可旋转但不可上下移动地设置在所述上料箱71内，当所述第一从动齿轮76旋转时，能够带动所述托盘711上下移动。优选地，所述第一从动齿轮76设置在所述第一螺纹套77上，第一螺纹套77与所述第一丝杆78螺纹连接。进一步，在所述上料箱71上设置有上料电机73，所述上料电机73的输出轴竖向设置且下端插入到所述上料箱71中。在所述上料箱71内可旋转地设置有与上料电机73的输出轴传动连接的第一转轴712，所述第一转轴712竖向设置，在所述第一转轴712上设置有第一小齿轮713，在所述上料箱71内还设置有第二转轴74，所述第二转轴74上设置有第一主动齿轮75和第二小齿轮714，所述第一主动齿轮75与所述第一小齿轮713啮合，第二小齿轮714分别与两第一从动齿轮76啮合，当上料电机73转动时，能够带动两第一从动齿轮76沿着相反的方向旋转，这样能够使两托盘711一个向上移动，一个向下移动。

进一步，所述抛光装置还包括移料组件4。所述移料组件4包括沿着竖向轴线可旋转地支撑在基座1上的旋臂41，所述旋臂41的远离其旋转轴线的一端设置有第二吸盘42，所述第二吸盘42的吸气端朝下设置，所述旋臂41能够带着所述第二吸盘42绕着旋转以将所述第二吸盘42移动到其中一个托盘711的正上方和第一吸盘53的正上方进而能够将托盘711上的工件100移动到所述第一吸盘53上。所述第二吸盘53通过管道与所述真空泵413的进气端连通。在两上料筒72的上端均设置有固定套29，两固定套29相互连接以起到固定的作用。在每个固定套29上设置有传感器710，所述传感器710的检测端高于所述上料筒72的上方用于检测在上料筒72的上端是否有工件100，当检测到有工件时，第二吸盘42移动到对应的上料筒72的上方将工件100吸起。

优选地，所述移料组件4还包括设置在所述基座1上的移料箱413、可旋转地设置在移料箱413内的旋转轴43，所述旋转轴43竖向设置且其上端从所述移料箱413的顶部伸出，所述旋臂41的远离第二吸盘42的一端设置在所述旋转轴43上，在所述旋转轴43上设置有移料螺纹44，在所述移料箱413内设置有第二从动齿轮45，所述第二从动齿轮45套在所述旋转轴43上且与所述移料螺纹44螺纹连接，并且所述第二从动齿轮45相对于所述移料箱413可旋转但不可上下移动。进一步，在所述移料箱413内还设置有第四电机47，在第四电机47的输出轴上还设置有第三小齿轮46，所述第三小齿轮46与所述第二从动齿轮45啮合，通过第四电机47的旋转能够带动第二从动齿轮45的旋转进而能够带动旋转轴43的上下移动，这样当第二吸盘43旋转到位后，通过上下移动能够准确地将工件100吸起或者放下。

进一步，在所述移料箱413内还设置有安装筒48，所述安装筒48竖向设置且相对移料箱413可旋转，所述旋转轴43的下端插入到安装筒48中，所述旋转轴43相对所述安装筒48能够上下移动但不可旋转，这样当安装筒48旋转时，能够带动所述旋转轴43旋转，进而带动所述第二吸盘43旋转。具体地，在所述安装筒48的下端设置有第二主动齿轮410，在所述移料箱413内设置有第五电机49，所述第五电机49的输出轴朝下延伸且在其下端设置有第四小齿轮411，所述第四小齿轮411与所述第二主动齿轮410啮合，通过第五电机49能够带动所述安装筒48旋转进而能够带动所述第二吸盘42旋转。优选地，所述第四电机47设置在所述安装筒48上，这样可以跟随安装筒48一起旋转。进一步，在所述安装筒48内设置有弹簧412，所述弹簧412的下端抵靠在所述安装筒48的筒底，上端抵靠在所述旋转轴43的下端面上，所述弹簧412始终处于被压缩的状态以起到对旋转轴43支撑的作用，又不会阻挡旋转轴43上下移动。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种永磁体磁流变抛光装置，其特征在于，包括：

基座；

固定组件，设置在基座上，用于对待加工的工件进行固定；

抛光组件，设置在基座上，用于对固定组件上固定的工件进行抛光，包括用于对待加工的工件进行打磨的打磨头；

喷液组件，设置在基座上，用于在抛光过程中向所述打磨头喷洒磁流变液。

2.根据权利要求1所述的一种永磁体磁流变抛光装置,其特征在于，所述固定组件包括：

X滑台组件，设置在所述基座上，其输出端能够沿着X方向来回移动；

Y滑台组件，设置在X滑台组件的输出端上，其输出端能够沿着Y方向来回移动，所述X方向与Y方向垂直且均平行于水平面；

第一吸盘，设置在Y滑台组件的输出端上，所述第一吸盘的吸气端朝上，所述工件放置在所述第一吸盘的上端，通过第一吸盘能够实现对工件的固定。

3.根据权利要求2所述的一种永磁体磁流变抛光装置,其特征在于，所述抛光组件包括：

抛光架，支撑在所述基座上，所述打磨头可旋转地设置在所述抛光架上且位于所述抛光架的下方，所述打磨头的旋转轴线水平布置，其高度高于所述第一吸盘的上端。

4.根据权利要求3所述的一种永磁体磁流变抛光装置,其特征在于，所述打磨头呈一端开口的筒状结构，在所述打磨头的筒状结构内设置有永磁体，所述永磁体通过连接架设置在所抛光架上，所述连接架穿过所述筒状结构的开口。

5.根据权利要求1所述的一种永磁体磁流变抛光装置,其特征在于，所述喷液组件包括：

储液罐，设置在基座上，用于储存磁流变液；

第一蠕动泵，所述第一蠕动泵的进液口与所述储液罐连通；

喷嘴，所述第一蠕动泵的出液口通过管道与所述喷嘴连通，所述喷嘴的出口正对所述打磨头的打磨面。

6.根据权利要求5所述的一种永磁体磁流变抛光装置,其特征在于，所述喷液组件还包括回收盒，用于将磁流变液进行回收，所述回收盒上端开口，且靠近所述打磨头，所述回收盒的上端高度等于或者低于打磨头的轴线，且一侧靠近或者几乎接触所述打磨头，所述回收盒位于所述喷嘴的上方且所述回收盒与所述喷嘴位于所述打磨头的同一侧，在所述回收盒的上端的沿打磨头的轴线方向的两侧边框上设置有弱磁条。

7.根据权利要求2所述的一种永磁体磁流变抛光装置,其特征在于，还包括设置在基座上的上料组件，所述上料组件包括：

上料箱，设置在基座上；

上料筒，具有两个，每个上料筒设置在上料箱的顶部且轴线竖向延伸；

托盘，具有两个，分别设置在两所述上料筒内且能够相对上料筒上下移动的托盘，多个所述待加工的工件叠放在所述托盘中。

8.根据权利要求7所述的一种永磁体磁流变抛光装置,其特征在于，所述上料组件还包括：

第一丝杆，具有两个，每个第一丝杆竖向设置且每个第一丝杆的上端从在对应的上料筒的下端插入，所述托盘设置在所述第一丝杆的顶端；

第一从动齿轮，在每个第一丝杆上螺纹连接有一所述第一从动齿轮，所述第一从动齿轮可旋转但不可上下移动地设置在所述上料箱内；

第二小齿轮，可旋转地设置在所述上料箱中，所述第二小齿轮同时与两第一从动齿轮啮合。

9.根据权利要求7所述的一种永磁体磁流变抛光装置,其特征在于，还包括移料组件，所述移料组件包括：

旋臂，沿着竖向轴线可旋转地支撑在基座上；

第二吸盘，设置在所述旋臂的远离其旋转轴线的一端设，所述第二吸盘的吸气端朝下设置，所述旋臂能够带着所述第二吸盘旋转以将所述第二吸盘移动到其中一个托盘的正上方和第一吸盘的正上方。

10.根据权利要求9所述的一种永磁体磁流变抛光装置,其特征在于，所述移料组件还包括：

移料箱，设置在所述基座上；

旋转轴，可旋转地设置在移料箱内，所述旋转轴竖向设置且其上端从所述移料箱的顶部伸出，所述旋臂的远离第二吸盘的一端设置在所述旋转轴上，在所述旋转轴上设置有移料螺纹；

第二从动齿轮，设置在所述移料箱内，所述第二从动齿轮套在所述旋转轴上且与所述移料螺纹螺纹连接，并且所述第二从动齿轮相对于所述移料箱可旋转但不可上下移动；

安装筒，设置在所述移料箱内，所述安装筒竖向设置且相对移料箱可旋转，所述旋转轴的下端插入到安装筒中，所述旋转轴相对所述安装筒能够上下移动但不可旋转。

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