[发明专利]一种新型强约束流可控抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及抛光领域，尤其涉及强约束磨粒流喷射抛光领域，具体的说是一种新型强约束流可控抛光装置。

背景技术

光学玻璃、工程陶瓷等硬脆材料具有硬度高、耐磨性和抗蚀性好等优异机械性能以及独特的光学性能，因而被广泛的应用于各个领域，但其加工精度和表面质量要求也越来越严格，硬脆材料零件的超精密加工技术成为迫切需求和最具挑战性的加工技术领域之一。传统的机械抛光方法在材料可控去除、表面损伤和加工效率等方面存在明显缺陷，难以满足高精度低损伤表面的加工要求，不再适用于此类元件的超精密加工。超精密抛光技术如小磨头抛光、离子束抛光、气囊抛光、磨料射流抛光、磁流变抛光与磁射流抛光等尽管能够达到较高的抛光精度和较好的抛光效果。但都存在不同程度的抛光缺陷，比如气囊抛光和小磨头抛光加工压力较大，加工后的工件表面会产生划痕，离子束抛光可获得极高的表面粗糙度，但材料去除率极低，通常仅用于化学机械等抛光工艺后，进一步减小工件表面损伤层，提高表面质量，且加工成本高。磁流变抛光在有效去除低频面形误差的同时，容易产生中高频误差，从而恶化光学系统的成像质量，对于强激光高聚能系统高分辨率探测系统尤为显著。另一方面，磁流变装置复杂，需要针对不同的工件材料配置不同的磁流变液，加工成本较高。由于磨料流无约束，导致微磨料射流到工件表面是发散的，导致微磨料射流的加工精度偏低。另外，微磨粒射流对工件表面的机械冲击容易引起加工损伤，不能满足低损伤光学元件抛光的实际需要。磁射流抛光技术减小了磨粒流的发散角，在高陡度的凹形光学零件和内腔等复杂形面的确定性精密抛光中具有潜在的独特优势。但是，磁射流抛光需要特殊的磁流变液，与磁流变抛光一样，加工成本较高。本发明针对现有硬脆材料零件的抛光加工中加工精度低、加工效率较低、损伤较大、成本较高的不足，提出一种精度高、加工效率高、损伤小、成本低的强约束磨粒流超精密加工装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对磨料射流抛光中存在的射流束发散与冲击损伤等问题，提供了一种加工过程完全可控的新型强约束流抛光装置。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型强约束流可控抛光装置，用于对待加工工件表面进行抛光，包括喷嘴护套可动机构、间隙控制机构、磨粒流输入座、预压系统和固定板，喷嘴护套可动机构通过直线轴承安装在竖直放置的固定板上，磨粒流输入座套装在喷嘴护套可动机构上并且通过固定螺栓固定安装在固定板上，预压系统装在所述喷嘴护套可动机构顶部用于对喷嘴护套可动机构施加预压力，间隙控制系统用于监控所述喷嘴护套可动机构的移动距离；

所述喷嘴护套可动机构包括竖直放置的磨粒流直管、喷嘴和喷嘴护套，所述喷嘴装在磨粒流直管的底端，所述磨粒流直管上开有通孔并与设置在磨粒流输入座套上的磨粒流输入孔对齐。

进一步的，所述间隙监控系统包括位移传感器、传感器安装座和传感器检测板，所述位移传感器通过传感器安装座与磨粒流输入座固接，所述传感器检测板固定在磨粒流直管上，所述位移传感器用于测量所述位于传感器与所述传感器检测板的相对移动距离。

进一步的，所述预压系统为砝码型预压系统，包括砝码支座板、砝码安装板，所述砝码支座板通过砝码安装板固定在磨粒流直管顶端。

进一步的，所述预压系统为气缸型预压系统，包括安装在所述磨粒流直管顶端的压盖、气缸安装板、气缸和气缸支架，所述气缸通过气缸支架固定在气缸安装板上，所述气缸安装板固接所述固定板，所述气缸的活塞杆连接所述压盖。

进一步的，所述气缸型预压系统上还设有精密调压阀，通过调节精密调压阀控制输出气缸的大小来控制预压力的大小。

进一步的，所述磨粒流直管上通孔的两侧开有环槽，用于加装O型密封圈将所述磨粒流直管与所述磨粒流输入座套密封处理。

进一步的，所述喷嘴为锥形结构喷嘴。

进一步的，所述喷嘴护套采用耐磨的高分子材料制成。