[发明专利]高精度四维超声抛光装置及其使用方法

说明书

本发明提供一种高精度四维超声抛光装置及其使用方法，该装置，包括：放置于水平工作面上的机座、用来与工件接触的超声抛光机构、抛光液喷洒雾化机构、用于移动抛光头的联动机构、双压电叠堆超声振动发生装置、抛光液回收机构、用来夹持工件和对工件产生二维椭圆超声振动的工件夹持机构；所述抛光液回收机构包括规则设置于所述机座上部的定位孔和同所述定位孔连通的废液收集孔。本发明所述的高精度四维超声抛光装置及其使用方法，提高了硬脆材料加工时的延性域加工比例，减少表面材料的脆性去除比例。同时解决磨粒聚集分布不均匀，造成表面损伤，过抛光与欠抛光的问题，并提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及硬脆材料、金属材料的高精度平面及复杂曲面的抛光加工领域，具体而言，尤其涉及一种高精度可调式四维超声抛光装置及其使用方法。

背景技术

在国家天文、军事、以及航天领域的重大型工程中，越来越多的需要高精密光学系统元件，而对于光学元件的抛光加工，元件表面粗糙度直接影响其本身的质量和利用其生产的产品的质量、使用性能和寿命，因此，光学元件的表面粗糙度已经成为衡量元件产品质量的重要标志。

在多数情况之下，对硬脆材料与光学工件进行抛光时，对平面工件抛光比较简单，但是对曲面边缘抛光的情况很复杂，常常出现抛光液进不去，形成干磨得情况，或者是抛光液内的颗粒聚集，磨粒在工件上分布不均匀，造成磨粒划擦分布不均匀，或者引起表面损伤，这会很大程度上影响工件表面精度与使用寿命。

抛光加工一般是对工件加工的最后一步，但其加工效率低、加工时间长的特点一直困扰着抛光行业的发展。如何提高超声抛光效率，在缩短超声抛光时间的同时保证其表面质量一直是业界的一个热点。

发明内容

根据上述提出现有的接触式超声抛光加工一般都是在超声抛光头加上一维的超声振动，虽然在一定程度上提高了抛光加工的加工效率，改善了加工工件的表面形貌，但在加工如玻璃类等的硬脆材料时，有很大一部分领域内的应用要求不能达到的技术问题，而提供一种高精度四维超声抛光装置及其使用方法。本发明主要利用超声抛光机构、抛光液喷洒雾化机构、联动机构、双压电叠堆超声振动发生装置、抛光液回收机构和工件夹持机构，配合实现工件的各种类型抛光，从而进行快速定位、精准抛光、降低表面粗糙度，提高了工件表面的面形精度与加工效率，缓解了由于抛光液中磨粒聚集或分布不均匀所造成的表面损伤、局部过度抛光或欠抛光的问题。

本发明采用的技术手段如下：

一种高精度四维超声抛光装置，包括：放置于水平工作面上的机座、用来与工件接触的超声抛光机构、抛光液喷洒雾化机构、用于移动抛光头的联动机构、双压电叠堆超声振动发生装置、抛光液回收机构、用来夹持工件和对工件产生二维椭圆超声振动的工件夹持机构。

所述抛光液回收机构包括规则设置于所述机座上部的定位孔和同所述定位孔连通的废液收集孔；所述工件夹持机构和双压电叠堆超声振动发生装置通过定位孔设置于所述机座上表面的中心位置；所述的机座的前端面设置有机械臂滑轨，用于向工件喷洒抛光液的所述抛光液喷洒雾化机构设置于所述机械臂滑轨上，并且使所述抛光液喷洒雾化机构能够在所述机械臂滑轨上移动。

所述联动机构包括x轴步进电机II、x轴丝杠II、x轴丝杠I和x轴步进电机I；所述x轴丝杠I和x轴丝杠II分别安装于所述机座的两侧壁上端，所述x轴丝杠I端部传动连接有x轴步进电机I，所述x轴丝杠II端部传动连接有x轴步进电机II；所述的x轴丝杠I和x轴丝杠II上分别安装有一个滑座，相同的两个所述滑座之间通过横梁连接，使滑座能够在x轴丝杠I和x轴丝杠II的轴线方向前后移动；并在两个所述滑座之间设置有y轴丝杠，所述的y轴丝杠端部传动连接有y轴步进电机；所述的y轴丝杠上安装有z轴移动装置，使z轴移动装置能够在y轴丝杠的轴线方向前后移动；所述z轴移动装置上设置有超声抛光机构，并且通过z轴移动装置能够驱动超声抛光机构在竖直方向上下移动。