[发明专利]具有集成式电极工具的五轴电流变抛光设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光装置，特别涉及一种具有集成式电极工具的五轴电流变抛光设备。

背景技术

电流变抛光技术是将混有磨料的电流变液体添加到工具与工件之间，利用电流变液体在电场作用下的电流变效应对工件进行抛光的技术。当给电流变液体施加电场后，随着电场强度的增加，工具与工件之间混有磨料的电流变液体粘度增加，剪切阻力增大，混有磨料的电流变液在工具的带动下与工件表面摩擦，从而实现对工件表面抛光的目的。

目前电流变抛光的实现方式是在现有的三轴机床或者自行开发的三坐标移动平台上添加电极工具系统。工具系统针对所抛光工件是导体还是非导体采用不同的方式。对于导体类工件(比如金属材料)，通常采用针状碳化钨棒作为工具电极，连接电源的正极，导体类工件本身连接电源的负极。对于非导体类工件(比如光学玻璃)，通常采用针状碳化钨棒连接电源的正极，采用环形辅助电极连接电源的负极，在正极和负极之间围成的区域就是抛光区域。

三自由度运动无法满足复杂型面工件的抛光运动要求。

而且导体和非导体工件采用不同的电极布置方式，极大地限制了电流变抛光技术的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种五轴电流变抛光设备，该五轴电流变抛光设备能满足复杂型面工件的抛光运动要求，解决了三自由度运动无法满足复杂型面工件抛光的运动问题。

本发明的另一目的是提供一种电流变抛光设备所使用的集成式电极工具，该集成式电极工具的电场施加方式简便，既可以实现对导体类工件的抛光，也可以实现对非导体类工件的抛光。

本发明是由设备支座，Z轴运动单元，X轴运动单元，Y轴运动单元、回转工作台和集成式电极工具组成，Z轴运动单元设置在设备支座上，回转工作台设置在Z轴运动单元的Z轴工作台上，集成式电极工具设置在回转工作台上，回转工作台设置在X轴运动单元的X轴工作台上。

所述Z轴运动单元主要由交流伺服电机，直线导轨，滚珠丝杠，光栅尺和Z轴工作台组成，回转工作台安装在Z轴工作台上，交流伺服电机与精密滚珠丝杠通过联轴器相连，滚珠丝杠与Z轴工作台连接，Z轴工作台与直线导轨组成移动副，光栅尺设置在支座的正面。

Z轴运动单元的工作原理是：交流伺服电机带动滚珠丝杠，由滚珠丝杠将转动转为移动从而带动工作台在直线导轨上进行移动，实现Z轴的直线运动；光栅尺用来对工作台的位置进行检测和反馈，实现Z轴的精准定位。

所述X轴运动单元是由交流伺服电机、直线导轨、X轴工作台、滚珠丝杠、光栅尺和座组成，回转工作台安装在X轴工作台上，交流伺服电机与滚珠丝杠通过联轴器相连，滚珠丝杠与X轴工作台连接，X轴工作台与直线导轨组成移动副，直线导轨设置在座上，光栅尺设置在座上。

X轴运动单元的工作原理是：交流伺服电机带动滚珠丝杠，由丝杠将转动转为移动从而带动X轴工作台在直线导轨上进行移动，实现X轴的直线运动；光栅尺用来对X轴工作台的位置进行反馈，实现X轴的精准定位。

所述Y轴运动单元是由交流伺服电机、Y轴工作台、滚珠丝杠、直线导轨、光栅尺和座组成，交流伺服电机与滚珠丝杠通过联轴器相连，滚珠丝杠与Y轴工作台连接，Y轴工作台与直线导轨组成移动副；直线导轨和光栅尺设置在座上，Y轴工作台与X轴运动单元的座相连。

Y轴运动单元的工作原理是：交流伺服电机带动滚珠丝杠，由滚珠丝杠将转动转为移动从而带动Y轴工作台在直线导轨上进行移动，实现Y轴的直线运动；光栅尺用来对Y轴工作台的位置进行反馈，实现Y轴的精准定位。

所述的集成式电极工具采用两种结构。

第一种结构是：集成式电极工具是由工具夹具、电机、导电铜环和集成电极组成，电机输出轴直接与集成电极相连，两个导电铜环分别嵌入工具夹具的两环形槽中，在集成电极的方形槽中各嵌有一金属电极，通过碳刷分别与两导电铜环相连，当集成电极进行旋转运动时，碳刷始终与导电铜环内侧保持接触。当对两导电铜环通以高压直流电时，集成电极的两金属电极之间形成电场，介于两金属电极之间的电流变液会产生电流变效应。