一種針對(duì)大面積超光滑表面的氣液固三相磨粒流拋光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及精密加工領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種針對(duì)大面積超光滑表面的氣液固三相磨粒流拋光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代光學(xué)、電子信息及薄膜科學(xué)等高新科技領(lǐng)域，需要在精密光學(xué)零件和功能晶體材料表面實(shí)現(xiàn)超光滑表面加工(Ultrasmooth Surface Manufacturing)，例如軟X射線光學(xué)系統(tǒng)、激光陀螺反射鏡、高密度波分復(fù)用器、高能激光反射鏡、功能光電器件、光學(xué)窗口等。一般來(lái)說(shuō)，超光滑表面加工為實(shí)現(xiàn)原子級(jí)材料去除，加工時(shí)對(duì)工件表面的作用力很小，因此屬于典型的慢工出細(xì)活的加工方式，效率極低，且加工成本很高。在確保不出現(xiàn)加工變質(zhì)層和亞表面損傷的前提下實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的超光滑表面加工是精密制造領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難題。
[0003]現(xiàn)有超光滑表面加工方法，總體可分為兩類，一類依靠加工工具接觸工件表面實(shí)現(xiàn)加工(如使用砂輪、砂帶或其它柔性材料作為工具的磨削、拋光等)，另一類則不依靠加工工具直接接觸工件表面，而是利用攜帶微細(xì)磨粒的磨粒流的高速流動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面的加工，可以將這一類加工方法統(tǒng)稱為流體拋光。工具接觸工件表面的加工，實(shí)際上是通過(guò)工具作用于微細(xì)磨粒對(duì)工件表面形成微切削以去除表面材料的微隆起，由于微細(xì)磨粒及其混于其中的雜質(zhì)的粒徑不均勻和工具表面本身的形態(tài)誤差，導(dǎo)致磨粒受工具作用力的不均勻，因此受力過(guò)大(特別是會(huì)導(dǎo)致法向力過(guò)大)的磨粒難以避免地會(huì)造成表面加工變質(zhì)層和亞表面損傷。因此，從超光滑表面加工的特殊要求看，流體拋光使用柔性好得多的流體驅(qū)動(dòng)微細(xì)磨粒對(duì)工件表面形成的微切削或微撞擊的力度則要小得多，特別是可以對(duì)法向力有充足的緩沖，因此可以有效避免加工層變質(zhì)和亞表面損傷，是更為合理的超光滑表面加工方法。
[0004]目前液體拋光方法的缺陷是有效加工面積小，加工效率低，針對(duì)此問(wèn)題，本實(shí)用新型型專利提出了一種全新的拋光結(jié)構(gòu)，有效的改善了上述問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于解決氣液固三相磨粒流拋光過(guò)程中有效加工面積小、加工效率低的問(wèn)題，提供了一種加工平移無(wú)振動(dòng)、能夠適應(yīng)調(diào)整加工角度及間隙的大面積超光滑表面的氣液固三相磨粒流拋光裝置
[0006]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:一種針對(duì)大面積超光滑表面的氣液固三相磨粒流拋光裝置，包括裝有拋光液的承載箱體、平移裝置、旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)和升降裝置，所述承載箱體底部固定有工件裝夾盤，被拋光工件被裝夾在箱體底部的工件裝夾盤上，拋光液充入箱體并浸沒(méi)被拋光工件；所述平移裝置包括平移驅(qū)動(dòng)電機(jī)、線性模組和超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器固定在線性模組的滑塊上，平移驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接線性模組并驅(qū)動(dòng)線性模組運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)超聲波發(fā)生器進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)；所述旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和十字交叉軸承，所述線性模組固定在十字交叉軸承上端面，十字交叉軸承的外側(cè)設(shè)有外齒圈，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端設(shè)有齒輪并通過(guò)該齒輪與十字交叉軸承的外齒圈相嚙合，從而驅(qū)動(dòng)線性模組作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述升降裝置包括升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)、光軸導(dǎo)軌、絲杠和支撐平板，旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)固定在支撐平板上，升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接絲杠上端并驅(qū)動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐平板的兩端通過(guò)光軸導(dǎo)套套裝在光軸導(dǎo)軌上，絲杠上套裝有絲杠軸套，絲杠軸套固接支撐平板，所述升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)支撐平板的升降運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)；所述支撐平板設(shè)在承載箱的正上方。
[0007]進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在支撐平臺(tái)上。
[0008]進(jìn)一步的，所述光軸導(dǎo)軌設(shè)有四根，且均勻設(shè)在支撐平板短邊的外側(cè)，四根光軸導(dǎo)軌上端固接上板，下端固接下板；所述絲杠的下端連接下板，絲杠的上端穿過(guò)上板連接升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)，升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)電機(jī)座固定在上板上。
[0009]進(jìn)一步的，所述超聲波發(fā)生器底部固接滑塊，超聲波發(fā)生器的發(fā)射端正對(duì)被拋光工件。
[0010]進(jìn)一步的，所述超聲波發(fā)生器底部?jī)A斜固定在滑塊上，超聲波發(fā)生器的發(fā)射端與被拋光工件表面形成拋光角度。
[0011]承載箱體主要為被拋光工件提供一個(gè)裝夾并與拋光液耦合接觸的平臺(tái)，一般的被拋光工件為盤狀硅片、光學(xué)玻璃或鋁片，具體安裝時(shí)，先將被拋光工件穩(wěn)固的裝夾在工件裝夾盤上，將混有一定比例磨粒的拋光液充入承載箱體中并浸沒(méi)被拋光工件的上表面一定高度。
[0012]平移裝置通過(guò)超聲波發(fā)生器與線性模組的滑塊調(diào)整超聲波發(fā)生器相對(duì)于被拋光工件表面的拋光角度，通過(guò)線性模組調(diào)整超聲波發(fā)生器相對(duì)于被拋光工件的初始拋光位置，一般情況下超聲波發(fā)生器的初始拋光位置為被拋光工件中心位置。
[0013]升降裝置通過(guò)調(diào)整升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)整超聲波發(fā)生器相對(duì)于被拋光工件表面的間隙。針對(duì)不同的被拋光工件及不同比例的拋光液，超聲波發(fā)生器相對(duì)于工件表面的間隙高度有所不同，可通過(guò)調(diào)整升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。
[0014]旋轉(zhuǎn)支撐平板通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)平移裝置進(jìn)行自旋轉(zhuǎn)，由于平移裝置橫臥固定在旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)上，從而使得超聲波發(fā)生器相對(duì)于被拋光工件作以工件某一點(diǎn)為圓心的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)平移驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)生器在平移裝置上的位置，從而擴(kuò)大其回轉(zhuǎn)半徑。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型針對(duì)氣液固三相磨粒流超光滑表面拋光方法中要求有效拋光面積大、加工過(guò)程平整等難點(diǎn)，給出了一種較為理想的多自由度拋光方案，通過(guò)現(xiàn)行模組的進(jìn)給，有效的控制了拋光的有效面積；通過(guò)旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)為超聲波發(fā)生器提供了速度可控的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；通過(guò)升降裝置有效的控制了超聲波發(fā)生器與工件表面的間隙高度；該方案便于試驗(yàn)操作和處理，其控制方法準(zhǔn)確度高、適用面廣；能夠?yàn)闅庖汗倘嗄チＡ鞒饣砻鎾伖馓峁┘庸けＵ?，同時(shí)為氣液固三相磨粒流拋光技術(shù)在超光滑表面拋光領(lǐng)域發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力奠定重要基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型平移裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，1-承載箱體、2-工件裝夾盤、3-光軸導(dǎo)軌、4-絲杠、5-光軸導(dǎo)套、6_絲杠軸套、7-上板、8-升降驅(qū)動(dòng)電機(jī)、9-平移裝置、10-旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)、11-支撐平板、12-下板、13-旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、14-齒輪、15-十字交叉軸承、16-超聲波發(fā)生器、17-滑塊、18-線性模組、19-平移驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0021]如圖1、圖2和圖3所示，一種針對(duì)大面積超光滑表面的氣液固三相磨粒流拋光裝置，包括裝有拋光液的承載箱體1、平移裝置9、旋轉(zhuǎn)支撐平臺(tái)10和升降裝置。
[0022]承載箱體I底部固定有工件裝夾盤2，被拋光工件被裝夾在箱體底部的工件裝夾盤2上，保證被拋光工件的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，拋光液充入箱體并浸沒(méi)被拋光工件。承載箱體I主要為被拋光工件提供一個(gè)裝夾并與拋光液耦合接觸的平臺(tái)，一般的被拋光工件為盤狀硅片、光學(xué)玻璃或鋁片，具體安裝時(shí)，先將被拋光工件穩(wěn)固的裝夾在工件裝夾盤2上，將混有一定比例磨粒的拋光液充入承載箱體I中并浸沒(méi)被拋光工件的上表面一定高度。
[0023]平移裝置9包括平移驅(qū)動(dòng)電機(jī)19、線性模組18和超聲波發(fā)生器16，超聲波發(fā)生器16固定在線性模組18的滑塊17上，平移驅(qū)動(dòng)電機(jī)19連接線性模組18