[发明专利]纳米胶体射流抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种射流抛光装置，属于超光滑表面抛光及光学加工技术领域。

背景技术

纳米胶体射流抛光是一种可以实现原子级材料的去除的抛光方法，主要通过给工件表面施加能量，使表面微凸起部位的原子获得足够的能量而从表面逃逸或脱落，从而实现原子级材料的去除。由于表面凸起部分的原子受束缚较少，去除这类原子需要的能量也比去除本体相原子要小。因此，在加工过程中若能控制作用到表面原子的能量，使该能量大于表面原子的结合能，并小于本体相原子的结合能，便可以达到去除表面原子又不造成本体相原子位错位移的目的。

纳米胶体射流抛光通过纳米胶体中的自由基—羟基在工件表面的化学吸附来降低工件表面原子的原子结合能，然后利用入射纳米颗粒与工件表面原子的碰撞反应及胶体的动力黏附特性去除工件表面原子。

纳米胶体射流抛光中要求保证纳米胶体不被污染，但由于纳米胶体具有较强的反应激活能，极易在抛光过程中与油脂及其他外部杂质发生反应，因此如何保证在抛光过程中纳米胶体不被污染，如何通过胶体射流方式控制纳米胶体的喷射能量，实现自由基—羟基与工件表面原子的化学吸附，如何给胶体中的纳米颗粒施加能量以保证胶体中纳米颗粒与工件表面原子发生可逆聚合分解反应，以及如何利用流体黏附作用移除工件表面的纳米颗粒及工件表面原子，是纳米胶体射流抛光需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的纳米胶体射流抛光过程中存在的纳米胶体易被污染、纳米胶体的喷射能量难以控制、自由基—羟基与工件表面原子的化学吸附难以实现、胶体中纳米颗粒与工件表面原子发生的可逆聚合分解反应难以保证和工件表面的纳米颗粒及工件表面原子无法利用流体黏附作用移除的问题，进而提供一种纳米胶体射流抛光装置。

本发明的技术方案是：纳米胶体射流抛光装置包括第一两位三通控制阀、第一柔性密封囊、第一高压容器、第四两位三通控制阀、蓄能器、柱塞泵、液压油箱、封闭的纳米胶体容器、蠕动泵、抛光液槽、喷嘴、阀体、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路、第五管路、第六管路和第七管路，所述第一柔性密封囊安装在第一高压容器内，所述第四管路的下端穿过第一高压容器与第一柔性密封囊的上端连通，所述第四管路的上端与第一两位三通控制阀连通，所述封闭的纳米胶体容器通过第五管路与第一两位三通控制阀连通，所述蠕动泵安装在第五管路上且与第五管道连通，所述第一高压容器的下端通过第三管路与第四两位三通控制阀，所述液压油箱通过第一管路与第四两位三通控制阀连通，所述第二管路的下端安装在液压油箱内，第二管路的上端与第四两位三通控制阀连通，所述蓄能器通过阀体安装在第二管路上且与第二管路连通，所述柱塞泵安装在第二管路上，柱塞泵与第二管路连通，且所述柱塞泵位于蓄能器的下方，所述第六管路的一端与第一两位三通控制阀连通，所述第六管路的另一端与第七管路的一端连通，所述第七管路的另一端安装有喷嘴，且所述第七管路与数控机床的夹具固接，所述抛光液槽套装在数控机床的电机的输出轴上，所述工作台安装在抛光液槽内的数控机床的电机输出轴的端面上，且工作台的安装位置与喷嘴相对应。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：高压传递介质液压油与纳米胶体在高压容器内由柔性密封囊隔离而不相互混合，实现了压力油与纳米胶体的独立循环，消除了纳米胶体易被污染的问题，纳米胶体的喷射能量得到控制，实现了自由基一羟基与工件表面原子的化学吸附，胶体中纳米颗粒与工件表面原子发生的可逆聚合分解反应得到了保证，同时实现了利用流体黏附作用来移除工件表面的纳米颗粒及工件表面原子。本发明还采用了双通道结构，双通道交替、循环使用，装置可连续工作，提高了装置的工作效率；本发明采用了小口径喷嘴进行纳米胶体射流抛光，能量集中作用于抛光区域，适用于超光滑表面光学元件的加工、修正及抛光；采用数控机床实现小曲率半径的球曲面及非球曲面光学元件的加工、修正及抛光。本发明还可应用于自由曲面光学元件的加工、修正及抛光。本发明的抛光装置结构简单、紧凑，易于实现计算机的全自动控制，利用本发明装置可实现原子级超光滑表面的纳米胶体射流抛光。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是本发明将工件倒置安装的整体结构示意图。

具体实施方式