[发明专利]新型振动激励研磨抛光工具头装置有效

专利信息
申请号: 201810689010.9 申请日: 2018-06-28
公开(公告)号: CN108818162B 公开(公告)日: 2020-05-29
发明(设计)人: 郭宗福;王文 申请(专利权)人: 杭州电子科技大学
主分类号: B24B1/04 分类号: B24B1/04;B24B13/01;B24B37/11;B24B41/04
代理公司: 杭州杭诚专利事务所有限公司 33109 代理人: 尉伟敏
地址: 310018 浙*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 新型 振动 激励 研磨 抛光 工具 装置
【说明书】:

一种新型振动激励研磨抛光工具头装置,包括连接底座、振动源、安装帽、连接套,研磨元件或抛光元件,柔性隔离垫,振动传感器。连接底座的上端和连接套内孔的下端固连,安装帽和连接套内孔的上端固连,振动源设在安装帽内,振动源的上表面和安装帽的上端的下表面固连,隔离垫的下表面和安装帽的上端的上表面固连,研磨元件或抛光元件的下表面和隔离垫的上表面固连,振动传感器固定在连接底座上。连接底座上设有导线穿孔。本发明具有结构合理,工作性能好、作业成本低、具有较广的应用场合与前景的优点。

技术领域

本发明涉及一种新型的振动激励研磨、抛光工具头装置,属于研磨、抛光设备技术领域。背景技术

研磨、抛光加工技术是实现超精密几何尺寸、超准确面形精度和超光滑表面的常用加工手段,也是消除加工引起的亚表面损伤的最佳方法。研磨与抛光加工的适用范围广泛,能够胜任各种复杂型面的超精密加工。尤其对于光学、电子信息领域中使用的各种难加工材料复杂型面零件的加工,研磨与抛光工艺发挥着不可替代的作用。

传统研磨抛光加工技术多采用散粒磨料低速加工方式,存在精度保持性较低、加工速度低等缺点,极大地影响了精密零件的生产率,尤其在大型光学自由曲面零件的加工中,研磨抛光加工的时间占到了整个加工时间的大部分,加工一件产品用时少则数百小时,多则数月。

对于目前广泛使用的慢速环形研磨抛光方式,运动形式多为研盘转动,工件相对于研盘自转与公转的形式,虽工艺相对简单,但存在去除函数不理想,适用工件面型单一,难以适应于复杂曲面的加工,工件尺寸、工件转速、研盘转速有严格限制等缺点; 对于国外新采用的气囊抛光设备,其结构较复杂,球头形抛光头上磨粒回转半径较小,研磨抛光速度较低,使得加工效率提高不明显,虽适合于加工复杂型面零件,但在加工大中型超精密零件时效率较低,并且使用时加工成本很高。

还有采用现有的光学元件抛光加工工具头装置,为实现满足光学元件确定性抛光需要的近高斯形去除函数,其运动方式包括空间位置运动和抛光头运动,比如英国Zeeko公司的气囊抛光机床为得到近高斯形去除函数,达到了7轴控制。轴数越多对机床的性能要求越高,成本也越高。

发明内容

本发明的主要发明目的,是提供一种新型的振动激励研磨、抛光工具头装置,该振动激励研磨抛光装置采用可调频的振动源对抛光单元进行激励运动,可实现计算机控制,可以减小抛光头运动的控制轴数,具有提高研磨抛光速度、避免研磨磨粒固结、研磨抛光轨迹复杂、去除函数可控等特点。

本发明所用的技术方案是:一种新型振动激励研磨抛光工具头装置,包括连接底座、振动源、安装帽、连接套, 研磨元件或抛光元件, 柔性隔离垫, 振动传感器。连接底座的上端和连接套内孔的下端固连,安装帽和连接套内孔的上端固连,振动源设在安装帽内,振动源的上表面和安装帽的上端的下表面固连,隔离垫的下表面和安装帽的上端的上表面固连,研磨元件或抛光元件的下表面和隔离垫的上表面固连,振动传感器固定在连接底座上。连接底座上设有导线穿孔。

这里研磨元件为研磨丸片或砂纸,抛光元件为抛光垫。另外,安装帽根据需求可以设计出不同的形状,比如安装帽上端的上表面可以设计成球面,还有研磨元件或抛光元件系通过镶嵌或黏贴的形式和固定在安装帽上端上表面上的柔性隔离垫固连,而柔性隔离垫为聚氨酯或橡胶制件。此外,振动源和计算机相连,振动频率可以控制调整,以保证抛光质量、抛光效率以及作业成本符合要求。实际使用时,连接底座安装在机床Z轴滑台或主轴单元上,电源线和传感器信号线通过底座上的相应的导线穿孔与振动源及振动传感器相连接。在连接套的限制下,振动源带动安装帽振动从而带动固定在安装帽上的研磨元件或抛光元件进行多自由度摆动或振动,振动传感器则进行同步检测以便实现对新型振动激励研磨抛光工具头装置的振动状态实现闭环控制。与现有技术相比,本发明解决了对抛光头回转的需求,减小了控制轴数,避免了回转中心去除率低、有温度聚集的影响,简化了装置结构。本发明可以实现手工抛光的平移动抛光方式;可以在模组的基础上搭建模组矩阵,实现大尺寸、复杂表面的抛光;可以进行研磨、抛光等多种加工方式。本发明具有结构合理,工作性能好和作业成本低的优点。

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