基于氣液固三相磨粒流的高效漸進性拋光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種超光滑表面拋光加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種基于氣液固三相磨粒流的高效漸進性拋光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氣液固三相磨粒流加工是指借助氣相進一步驅(qū)動磨粒流加工的一種新方法。主要應(yīng)用于要求表面粗糙度極低(〈lnm RMS)的K9光學(xué)玻璃以及單晶硅的加工。磨粒流加工主要是指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實現(xiàn)對工件表面的加工，也將這一方法稱為流體拋光。
[0003]從超光滑表面加工的特殊要求看，流體拋光使用柔性非常好的流體驅(qū)動微細(xì)磨粒對工件表面加工，可以有效避免加工層變質(zhì)和亞表面損傷，是非常合理的超光滑表面加工方法。而氣液固三相磨粒流在原有二相磨粒流基礎(chǔ)上增加了超聲波氣泡發(fā)生器驅(qū)動，采用具有多個磨粒流入口的拋光工具，可以形成高速湍流渦旋，極大的提高了磨粒流加工效率。但是，現(xiàn)有三相磨粒流加工系統(tǒng)，存在以下缺點:1、自動化程度不高，不能定時定量的對工件加工，需要由加工人員自己監(jiān)控。2、超聲波氣泡發(fā)生器不能對工件表面均勻產(chǎn)生氣泡，從而不能保證工件表面加工的一致性。3、加工沒有漸進性?，F(xiàn)有超聲波氣泡發(fā)生器只能以某種功率某種高度驅(qū)動磨粒加工工件，若加工一直采用大功率加工，則不能保證精加工后期小材料去除量，慢進給的要求，若一直采用小功率加工，則不能保證加工效率。4、只能針對單工件加工，批量加工難以保證。5、加工過程單一，沒有個性化需求。目前加工不管加工對象是何材料，均采用相同功率加工。如何提高加工效率，提高加工工件品質(zhì)，以及滿足不同工件對加工的需求，是目前氣液固三相磨粒流超聲波加工設(shè)備開發(fā)人員致力于攻克的課題。
[0004]基于目前存在的一些問題，設(shè)計研發(fā)出了一種自動化，漸進高效的氣液固三相磨粒流超聲波加工方法及裝置。方法上，采用基于將工件表面區(qū)域劃分，在每一部分區(qū)域采用多種功率，多種距離綜合漸進式的加工方法。裝置上，設(shè)計研發(fā)新型的三相磨粒流加工機構(gòu)，大幅提高了加工效率，顯著提升了加工工件的品質(zhì)。采用可調(diào)節(jié)式的超聲波氣泡發(fā)生器托架，以及采用可調(diào)節(jié)功率的超聲波氣泡發(fā)生器，很好的保證了不同加工工件對裝置的需求以及加工穩(wěn)定性的需求。同時機構(gòu)采用多工位布置方式，為批量化加工提供支持。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有三相磨粒流超聲波加工系統(tǒng)自動化程度不高，不能均勻保證加工工件表面的均勻一致性，加工工件效率低下，工件加工沒有漸進性，不能很好適應(yīng)不同工件對加工的需求，提出了一種自動化，漸進高效的三相磨粒流超聲波加工方法及裝置，方法上，采用基于將工件表面區(qū)域劃分，在每一部分區(qū)域采用多種功率，多種距離綜合漸進式的加工方法。裝置上，設(shè)計研發(fā)新型的三相磨粒流加工機構(gòu)，大幅提高了加工效率，顯著提升了加工工件的品質(zhì)。
[0006]本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的:
[0007]基于氣液固三相磨粒流的高效漸進性拋光裝置，包括控制系統(tǒng)、腔體機架、步進電機、主動芯軸、主動鏈輪、從動齒輪、鏈條、十字托架、四工位旋轉(zhuǎn)裝置、升降機構(gòu)和超聲波氣泡發(fā)生器，所述腔體機架上設(shè)有橫梁，主動芯軸的頂端穿過橫梁連接步進電機，步進電機通過電機座固定在橫梁上；所述主動芯軸的底端固接十字托架的中心；所述十字托架的四個端點處設(shè)有四根豎直安裝的從動芯軸，所述從動芯軸的底端通過軸承連接十字托架，從動芯軸的頂端固接工件安裝平臺；每根所述從動芯軸上均固定有從動鏈輪，主動芯軸上固定有與每個從動鏈輪對應(yīng)的主動鏈輪，每個所述主動鏈輪和從動鏈輪均通過鏈條連接；每個所述工件安裝平臺的上方還設(shè)有拋光工具，所述拋光工具固定在腔體機架的內(nèi)壁上；每個所述工件安裝平臺的上方還設(shè)有超聲波氣泡發(fā)生器，四個超聲波氣泡發(fā)生器通過連接底座固定成一個整體并通過升降機構(gòu)驅(qū)動在工件安裝平臺正上方進行升降運動；所述控制系統(tǒng)對整個裝置進行加工過程控制。
[0008]進一步的，所述主動芯軸上裝有用于檢測轉(zhuǎn)動角度信號的角度傳感器。
[0009]進一步的，所述從動鏈輪表面涂覆防水材料。
[0010]進一步的，所述四個從動鏈輪和主動鏈輪錯開分布。
[0011]進一步的，所述固定超聲波氣泡發(fā)生器的連接底座上設(shè)有用于檢測上下位移信號的位移傳感器。
[0012]進一步的，所述升降機構(gòu)包括滾珠絲杠和絲杠驅(qū)動電機，通過滾珠絲杠和絲杠驅(qū)動電機驅(qū)動整個連接底座上下運動從而帶動四個超聲波氣泡發(fā)生器上下移動。
[0013]基于氣液固三相磨粒流的高效漸進性拋光方法，采用將工件表面進行區(qū)域劃分，并在每一部分區(qū)域上，采用不同功率、不同距離的超聲波氣泡發(fā)生器進行綜合漸進式加工方法；
[0014]所述的將工件表面進行區(qū)域劃分是指根據(jù)超聲波發(fā)生器的氣泡發(fā)生區(qū)域大小將工件表面劃分成四個區(qū)域；
[0015]所述的采用不同功率是指根據(jù)不同的加工對象，在劃分的區(qū)域上，均采用P1、P2、P3三種加工功率，其中Pl > P2 > P3 ;
[0016]所述采用不同的距離是指根據(jù)不同的加工對象，在劃分的區(qū)域上，均采用a、b、c三種不同的加工高度，其中a > b > c ;
[0017]所述的綜合漸進式的加工方法是指根據(jù)不同的加工對象，設(shè)定加工時間T，對每一部分工件區(qū)域，均進行以下模式的加工:超聲波氣泡發(fā)生器先按照功率Pl，按距離C，b，a加工，再按照功率P2，按距離c，b，a加工，最后按照功率P3，按距離c，b，a加工。
[0018]本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為:在單工位上，超聲波氣泡發(fā)生器對工件的1/4區(qū)域按照上述方法加工，加工完畢后，安裝在四工位旋轉(zhuǎn)裝置上的步進電機帶動十字托架轉(zhuǎn)動，從而帶動四工位旋轉(zhuǎn)，固定在腔體機架上的主動鏈輪靜止不動，在四工位旋轉(zhuǎn)的同時，鏈條帶動從動鏈輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動工件安裝平臺自轉(zhuǎn)，實現(xiàn)超聲波氣泡發(fā)生器對工件的另一 1/4區(qū)域加工，同時角度傳感器檢測角度信號，反饋給步進電機作出相應(yīng)動作。四工位旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動四次過后，就實現(xiàn)了對某一工件的全表面加工。
[0019]本實用新型的有益效果在于:四工位同時加工，加工效率大為提升；可以針對不同的加工工件，指定相適應(yīng)的加工方法，主要指可以設(shè)置多種高度距離和多種功率大??；加工過程具有漸進性，保證加工質(zhì)量和效率；四工位的公轉(zhuǎn)帶動工件安裝平臺的自轉(zhuǎn)，可以對工件不同角度的加工；整個加工過程為系統(tǒng)自動控制，無需人員值守。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型基于氣液固三相磨粒流的高效漸進性拋光裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本實用新型基于氣液固三相磨粒流的高效漸進性拋光裝置的剖視圖。
[0022]圖3是本實用新型基于氣液固三相磨粒流的高效漸進性拋光方法的工件區(qū)域劃分及旋轉(zhuǎn)示意圖。
[0023]圖4是本實用新型基于氣液固三相磨粒流的高效漸進性拋光方法漸進式加工示意圖。
[0024]圖中，1-腔體機架、2-拋光工具、3-超聲波氣泡發(fā)生器、4-主動芯軸、5-步進電機、6-絲杠驅(qū)動電機、7-滾珠絲杠、8-連接底座、9-鏈條、10-十字托架、11-主動鏈輪、12-從動鏈輪、13-從動芯軸、14-工件安裝平臺。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0026]如圖1?4所示，基于氣液固三相磨粒流的高效漸進性拋光裝置，包括控制系統(tǒng)、腔體機架1、步進電機、主動芯軸、主動鏈輪11、從動齒輪、鏈條9、十字托架10、四工位旋轉(zhuǎn)裝置、升降機構(gòu)和超聲波氣泡發(fā)生器3，所述腔體機架I上設(shè)有橫梁，主動芯軸4的頂端穿過橫梁連接步進電機5，步進電機5通過電機座