[发明专利]一种高精度五轴多维超声抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度五轴多维超声抛光装置，属于高精度、难加工材料复杂曲面元件抛光领域。

背景技术

高精度、难加工材料复杂曲面元件的生产效率和成本已经成为衡量一个国家光学工业乃至整个制造业现代化水平的标志之一。抛光工艺是光学曲面制造过程中的最后一道工序，对保证曲面的质量和使用寿命起到至关重要的作用。然而光学曲面的抛光时间长、生产率低，整个抛光时间约占总制造时间的60％以上，如何提高抛光效率，增强抛光过程的确定性是现在光学制造领域的研究热点。

传统的抛光加工方法对硬、脆材料的去除效率低，也难保证材料加工表面的质量和精度。传统的抛光工艺一般采用抛光盘、抛光垫之类的装置，只能实现对平面的加工，对于难加工材料的复杂曲面没有稳定、高效、精确的加工装置和加工方法。

另外，抛光液内含高硬度的磨料微粒，微粒分布的均匀性直接影响抛光效率和加工表面的质量，微粒自身容易产生分层、沉淀等现象，当微粒分布不均匀，过于集中的部位，抛光效率会提高，但工件表面的粗糙度也会增加，也增加了工件表面产生损伤和划痕的几率，微粒分布过少的部位，材料去除难以保证，不利于加工表面的均匀性。抛光液均匀供给是超精表面抛光中的关键技术。

发明内容

本发明通过对现有抛光装置的改进，实现了对复杂曲面、非球面、自由曲面进行快速定位、精准抛光，能够充分提高硬、脆材料元器件的加工效率及表面质量，有效解决了上述问题。

本发明提供了一种高精度五轴多维超声抛光装置，所述高精度五轴多维超声抛光装置包括L形基座；

所述L形基座的上部设有立式导轨，所述立式导轨上设有立式旋转台，立式旋转台可以在立式导轨上上、下活动，所述立式旋转台上设有抛光工具头振子组件；

所述抛光工具头振子组件包括抛光工具头、超声波变幅杆Ⅲ、超声波换能器Ⅲ，所述超声波变幅杆Ⅲ的一端与抛光工具头连接，所述超声波变幅杆Ⅲ的另一端与超声波换能器Ⅲ连接；

所述L形基座的下部设有卧式导轨Ⅰ，所述卧式导轨Ⅰ上设有卧式导轨Ⅱ，卧式导轨Ⅱ可以在卧式导轨Ⅰ上前、后活动，所述卧式导轨Ⅱ上设有卧式旋转工具台，卧式旋转工具台可以在卧式导轨Ⅱ上左、右活动；

所述卧式旋转工具台上设有工件夹具、超声激振组件Ⅰ、与超声激振组件Ⅰ相同的超声激振组件Ⅱ，所述超声激振组件Ⅰ、超声激振组件Ⅱ的振动辐射面分别与工件夹具相互垂直的两个侧面接触；

所述超声激振组件Ⅰ包括超声波变幅杆Ⅰ、超声波换能器Ⅰ，所述超声波变幅杆Ⅰ的一端与工件夹具接触，所述超声波变幅杆Ⅰ的另一端与超声波换能器Ⅰ连接；

三自由度机械臂的一端转动连接在所述L形基座的下部，所述三自由度机械臂的另一端设有超声雾化喷头。

本发明所述工件夹具优选为三爪工件夹具。

本发明所述工件夹具与超声激振组件Ⅰ接触面的对面、工件夹具与超声激振组件Ⅱ接触面的对面优选为分别通过若干个Z形紧固板将工件夹具固定在卧式旋转工具台上。

本发明所述工件夹具与卧式旋转工具台之间优选为涂有润滑脂。

本发明所述Z形紧固板与工件夹具之间优选为设有橡胶垫。

本发明所述超声波变幅杆Ⅲ优选为固定在四耳复合法兰上，所述四耳复合法兰通过下悬臂梁固定在立式旋转台上，所述超声波换能器Ⅲ固定在双半月环上，所述双半月环通过上悬臂梁固定在立式旋转台上。

本发明所述超声波变幅杆Ⅰ优选为固定在上、下拱形固定件Ⅰ之间与上、下拱形固定件Ⅱ之间，所述超声波换能器Ⅰ固定在上、下拱形固定件Ⅲ之间，所述下拱形固定件Ⅰ、下拱形固定件Ⅱ、下拱形固定件Ⅲ固定在卧式旋转工具台上。

本发明所述超声激振组件Ⅱ中超声波变幅杆Ⅱ优选为固定在上、下拱形固定件Ⅳ之间与上、下拱形固定件Ⅴ之间，所述超声激振组件Ⅱ中超声波换能器Ⅱ固定在上、下拱形固定件Ⅵ之间，所述下拱形固定件Ⅳ、下拱形固定件Ⅴ、下拱形固定件Ⅵ固定在卧式旋转工具台上。

本发明所述三自由度机械臂优选为包括底座、机械臂Ⅰ、机械臂Ⅱ、机械臂Ⅲ，所述机械臂Ⅰ转动连接在底座上，机械臂Ⅰ可以在底座上自转，所述机械臂Ⅱ的一端转动连接在机械臂Ⅰ上，所述机械臂Ⅲ的一端转动连接在机械臂Ⅱ的另一端上，机械臂Ⅲ可以在机械臂Ⅱ上自转，所述超声雾化喷头连接在机械臂Ⅲ的另一端上。

本发明有益效果为：