一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)，適用于光學(xué)元件、非晶薄膜襯底等工件表面的研磨與拋光加工。它包括研磨拋光盤(pán)、滑臺(tái)、工件安裝軸、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和工件安裝頭，滑臺(tái)裝在研磨拋光盤(pán)的上方并可以沿著水平方向移動(dòng)，工件安裝軸裝在滑臺(tái)上；研磨拋光盤(pán)上設(shè)有多層環(huán)形的擋板，所有擋板均與研磨拋光盤(pán)同軸心，將研磨拋光盤(pán)從內(nèi)到外分成多個(gè)環(huán)形區(qū)域，不同區(qū)域的磨料粒度不同。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，成本較低，自動(dòng)化程度高，通過(guò)控制每一圈的磨料粒度，可以對(duì)工件分別多種不同程度精度的研磨加工；研磨拋光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候工件也會(huì)跟著自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，二者的共同作用下可實(shí)現(xiàn)待加工表面的加工紋理無(wú)序化從而提高了加工效率與質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】—種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)，適用于光學(xué)元件、非晶薄膜襯底等工件表面的研磨與拋光加工。
【背景技術(shù)】
[0002]研磨是利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒，通過(guò)研具與工件在一定壓力下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)加工表面進(jìn)行的精整加工(如切削加工)。研磨可用于加工各種金屬和非金屬材料，加工的表面形狀有平面，內(nèi)、外圓柱面和圓錐面，凸、凹球面，螺紋，齒面及其他型面。加工精度可達(dá)IT5?01，表面粗糙度可達(dá)Ra0.63?0.01微米。
[0003]拋光是指利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。利用柔性拋光工具和磨料顆粒或其他拋光介質(zhì)對(duì)工件表面進(jìn)行的修飾加工。拋光不能提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度，而是以得到光滑表面或鏡面光澤為目的，有時(shí)也用以消除光澤(消光)。
[0004]當(dāng)我們需要對(duì)代加工工件進(jìn)行光整加工，用以改善工件表面粗糙度或強(qiáng)化其表面的加工過(guò)程，通常同時(shí)采用研磨和拋光。傳統(tǒng)的利用研磨盤(pán)或者拋光盤(pán)的光整系統(tǒng)將研磨與拋光工序分開(kāi)，使得由研磨過(guò)度到拋光時(shí)系統(tǒng)需要將研磨盤(pán)更換為拋光盤(pán)，很難提升加工效率。即使是單一的研磨加工，單一磨粒粒度的研磨盤(pán)也并不能使工件完全達(dá)到所需的表面粗糙度或者需要很長(zhǎng)的加工時(shí)間。且傳統(tǒng)的研磨和拋光系統(tǒng)，加工時(shí)需要人為添加砝碼或由工件和承托工件的器件本身的重力來(lái)決定施加于工件表面與研磨盤(pán)(或拋光盤(pán))表面的壓力，這使得所是施加的壓力不能根據(jù)加工需求得到動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)而且無(wú)法得到低于工件和承托工件的器件本身的重力的壓力，在更換研磨盤(pán)或拋光盤(pán)后需添加或者更換砝碼，由于砝碼的質(zhì)量固定，很難實(shí)現(xiàn)施加壓力的連續(xù)變化，從而影響了加工質(zhì)量，并且受人為因素影響大，很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)加工中存在的加工效率低、自動(dòng)化程度不高、拋光和研磨加工需要分開(kāi)等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種可以集粗磨、精磨、粗拋、精拋為一體的一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)，包括研磨拋光盤(pán)、滑臺(tái)、工件安裝軸、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和工件安裝頭，滑臺(tái)裝在研磨拋光盤(pán)的上方并可以沿著水平方向移動(dòng)，滑臺(tái)上設(shè)有安裝孔，工件安裝軸穿過(guò)安裝孔，研磨拋光盤(pán)的底部連接轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；
[0007]研磨拋光盤(pán)上設(shè)有多層環(huán)形的擋板，所有擋板均與研磨拋光盤(pán)同軸心，擋板固定在研磨拋光盤(pán)上，擋板由內(nèi)到外半徑逐漸增加，擋板將研磨拋光盤(pán)從內(nèi)到外分成多個(gè)環(huán)形區(qū)域，所述環(huán)形區(qū)域內(nèi)涂覆有不同粒度的磨料，環(huán)形區(qū)域內(nèi)磨料的粒度由外至內(nèi)逐漸增加；[0008]工件安裝頭連接摩擦塊，摩擦塊通過(guò)軸承連接工件安裝軸的底部；工件安裝軸的上端通過(guò)聯(lián)軸器連接雙向受力氣缸，雙向受力氣缸固定在滑臺(tái)上，雙向氣缸作用是通過(guò)聯(lián)軸器控制工件安裝軸沿著豎直方向的運(yùn)動(dòng)，從而控制工件安裝頭的上下移動(dòng)并提供研磨拋光過(guò)程中需要的下壓力；滑臺(tái)連接水平放置的滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌，滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌平行放置，滾珠絲杠的一端連接驅(qū)動(dòng)裝置，滑臺(tái)在滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌的作用下水平移動(dòng)。
[0009]進(jìn)一步的，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由電機(jī)和減速器組成，并與用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)相連。
[0010]進(jìn)一步的,粗磨圈、精磨圈、粗拋圈和精拋圈的磨料粒度均不相同。
[0011]進(jìn)一步的，驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器和控制器組成。
[0012]進(jìn)一步的，雙向受力氣缸通過(guò)氣缸座固定在滑臺(tái)上。
[0013]進(jìn)一步的，滑臺(tái)與工件安裝軸通過(guò)軸承連接。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:利用具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的研磨拋光盤(pán)對(duì)工件進(jìn)行連續(xù)加工，將研磨拋光盤(pán)分為不同磨料粒度的多個(gè)部分，通過(guò)控制每一圈的磨料粒度，可以對(duì)工件分別進(jìn)行粗磨、精磨、粗拋、精拋等不同程度的加工。
[0015]研磨拋光盤(pán)上設(shè)有多層環(huán)形的擋板，將研磨拋光盤(pán)從內(nèi)到外分成多個(gè)環(huán)形區(qū)域，在此我們將研磨拋光盤(pán)從內(nèi)到外分別命名為第一環(huán)形區(qū)域、第二環(huán)形區(qū)域……第N環(huán)形區(qū)域，其中第N環(huán)形區(qū)域?yàn)檠心伖獗P(pán)最外層的環(huán)形區(qū)域。第一環(huán)形區(qū)域、第二環(huán)形區(qū)域……第N環(huán)形區(qū)域的環(huán)形區(qū)域內(nèi)磨料粒度逐漸減小。研磨拋光盤(pán)上的環(huán)形擋板作用是防止加工時(shí)產(chǎn)生的廢料飛濺到相鄰區(qū)域，在進(jìn)行下一步加工時(shí)對(duì)加工精度產(chǎn)生影響。
[0016]研磨拋光盤(pán)在其底部連接的電機(jī)和減速器下帶動(dòng)自轉(zhuǎn)，工件安裝軸底部的摩擦塊與擋板貼合時(shí)會(huì)被帶動(dòng)進(jìn)行自轉(zhuǎn)，而工件安裝軸與摩擦塊通過(guò)軸承連接，摩擦塊的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)帶動(dòng)工件安裝軸帶動(dòng)，而是會(huì)帶動(dòng)安裝`在摩擦塊底部的工件安裝頭自轉(zhuǎn)，當(dāng)工件開(kāi)始研磨時(shí)，在研磨拋光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)和工件本身自轉(zhuǎn)的共同作用下可實(shí)現(xiàn)待加工表面的加工紋理無(wú)序化。工件安裝軸安裝在滑臺(tái)上，會(huì)隨著滑臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)，同時(shí)工件安裝軸的頂端通過(guò)聯(lián)軸器連接雙向受力氣缸，可以帶動(dòng)工件的上下移動(dòng)并提供工件加工時(shí)需要的下壓力。
[0017]驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變，整個(gè)研磨拋光盤(pán)的角速度保持不變，滑臺(tái)在水平方向移動(dòng)到研磨拋光盤(pán)的內(nèi)圈時(shí)，由于內(nèi)圈的半徑變小，因此內(nèi)圈研磨時(shí)的線速度降低，從外至內(nèi)的線速度會(huì)越來(lái)越慢，在拋光的時(shí)候，拋光精度要求越高，要求的線速度就越低，因此可以進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)不同程度的拋光效果。
[0018]雙向受力氣缸的作用是施加研磨時(shí)需要的力和將工件安裝頭的抬起，從而實(shí)現(xiàn)工件安裝頭的垂直方向的進(jìn)給。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，成本較低，自動(dòng)化程度高，通過(guò)控制每一圈的磨料粒度，可以對(duì)工件分別進(jìn)行粗磨、精磨、粗拋、精拋等多種不同程度的加工；研磨拋光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候工件也會(huì)跟著自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，二者的共同作用下可實(shí)現(xiàn)待加工表面的加工紋理無(wú)序化從而提高了加工效率與質(zhì)量；加工時(shí)隨著滑臺(tái)的移動(dòng)，加工的線速度越來(lái)越慢，磨料粒度越來(lái)越高，越來(lái)越適合精拋，實(shí)現(xiàn)了工件加工的無(wú)級(jí)變速。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖的剖面圖。[0021]圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖。
[0022]圖3是本發(fā)明工件安裝頭部分的局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0024]結(jié)合圖1、圖2和圖3，一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)，包括研磨拋光盤(pán)1、滑臺(tái)2、工件安裝軸3、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和工件安裝頭4，滑臺(tái)2裝在研磨拋光盤(pán)I的上方并可以沿著水平方向移動(dòng)，滑臺(tái)2上設(shè)有安裝孔，工件安裝軸穿3過(guò)安裝孔，研磨拋光盤(pán)I的底部連接轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括裝在研磨拋光盤(pán)底部的電機(jī)和減速器，研磨拋光盤(pán)I在電機(jī)和減速器的作用下進(jìn)行自轉(zhuǎn)。
[0025]研磨拋光盤(pán)I上設(shè)有多層環(huán)形的擋板5，所有擋板5均與研磨拋光盤(pán)I同軸心，擋板5由內(nèi)到外半徑逐漸增加，擋板5將研磨拋光盤(pán)從內(nèi)到外分成多個(gè)環(huán)形區(qū)域，環(huán)形區(qū)域內(nèi)涂覆有不同粒度的磨料，環(huán)形區(qū)域內(nèi)磨料的粒度由外至內(nèi)逐漸增加；擋板5可以防止加工的過(guò)程中產(chǎn)生的磨屑飛濺到臨近的加工區(qū)域引起干擾，同時(shí)研磨拋光盤(pán)I自轉(zhuǎn)的同時(shí)擋板5也跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)貼合在擋板5上的摩擦塊6可以跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連接在摩擦塊6底部的工件安裝頭4的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0026]滑臺(tái)2水平放置，滑臺(tái)2上設(shè)有安裝孔，工件安裝軸3穿過(guò)安裝孔，并且通過(guò)軸承與滑臺(tái)2連接?；_(tái)2內(nèi)設(shè)有兩個(gè)水平通孔，滾軸絲杠10和直線導(dǎo)軌11分別穿過(guò)兩個(gè)水平通孔，滾軸絲杠10穿過(guò)的通孔內(nèi)設(shè)有與滾軸絲杠10配合的內(nèi)螺紋，滾軸絲杠10的一端連接驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)滾軸絲杠10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)滑臺(tái)在直線導(dǎo)軌11和滾珠絲杠10的導(dǎo)向下水平移動(dòng)。滑臺(tái)2水平移動(dòng)，即可帶動(dòng)工件的左右移動(dòng)。
[0027]工件安裝軸3的上端通過(guò)聯(lián)軸器7連接雙向受力氣缸8，雙向受力氣缸8通過(guò)螺栓固定在氣缸座9上，氣缸座9通過(guò)螺栓固定在滑臺(tái)2上，雙向受力氣缸8通過(guò)聯(lián)軸器7控制工件安裝軸沿著豎直方向的運(yùn)動(dòng)，從而控制工件安裝頭4的上下移動(dòng)。工件向下移動(dòng)，接觸到研磨拋光盤(pán)不同的加工圈，即可進(jìn)行不同的加工；當(dāng)加工完畢后，控制雙向受力氣缸反方向運(yùn)動(dòng)，工件向上移動(dòng)脫離出擋板范圍，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置控制滑臺(tái)水平移動(dòng)，將工件移動(dòng)到下一個(gè)加工圈，再將工件向下移動(dòng)，進(jìn)行下一步的加工。
[0028]轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由電機(jī)和減速器組成，并與用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)相連。驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器和控制器組成。
[0029]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述【具體實(shí)施方式】?jī)H僅用于示例性說(shuō)明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【權(quán)利要求】
1.一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)，其特征在于:包括研磨拋光盤(pán)、滑臺(tái)、工件安裝軸、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和工件安裝頭，滑臺(tái)裝在研磨拋光盤(pán)的上方并可以沿著水平方向移動(dòng)，滑臺(tái)上設(shè)有安裝孔，工件安裝軸穿過(guò)安裝孔，研磨拋光盤(pán)的底部連接轉(zhuǎn)動(dòng)裝置； 所述研磨拋光盤(pán)上設(shè)有多層環(huán)形的擋板，所述所有擋板均與研磨拋光盤(pán)同軸心，所述擋板固定在研磨拋光盤(pán)上，所述擋板由內(nèi)到外半徑逐漸增加，所述擋板將研磨拋光盤(pán)從內(nèi)到外分成多個(gè)環(huán)形區(qū)域，所述磨料涂覆于環(huán)形區(qū)域內(nèi)，所述環(huán)形區(qū)域內(nèi)磨料的粒度由外至內(nèi)逐漸增加； 所述工件安裝頭連接摩擦塊，摩擦塊通過(guò)軸承連接工件安裝軸的底部；所述工件安裝軸的上端通過(guò)聯(lián)軸器連接雙向受力氣缸，所述雙向受力氣缸固定在滑臺(tái)上，雙向氣缸作用是通過(guò)聯(lián)軸器控制工件安裝軸沿著豎直方向的運(yùn)動(dòng)，從而控制工件安裝頭的上下移動(dòng)并提供研磨拋光過(guò)程中需要的下壓力；所述滑臺(tái)連接水平放置的滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌，所述滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌平行放置，滾珠絲杠的一端連接驅(qū)動(dòng)裝置，滑臺(tái)在滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌的作用下水平移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由電機(jī)和減速器組成，并與用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)，其特征在于:所述粗磨圈、精磨圈、粗拋圈和精拋圈的磨料粒度均不相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器和控制器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)，其特征在于:所述雙向受力氣缸通過(guò)氣缸座固定在滑臺(tái)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有加載裝置的多級(jí)拋光盤(pán)，其特征在于:所述滑臺(tái)與工件安裝軸通過(guò)軸承連接。
【文檔編號(hào)】B24B37/16GK103878681SQ201410079925
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】金明生, 文東輝, 張利, 陳琦, 張瑞 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)