[实用新型]基于复合梯度弹性小工具的分级研抛装置

说明书

本实用新型公开了一种基于复合梯度弹性小工具的分级研抛装置，包括多自由度机械臂、研抛工具、研抛工具修整装置和摆臂轮廓仪，研抛工具包括研抛盘、超声波振动辅助装置和驱动装置，所述抛光盘由上至下具有刚性层、梯度弹性层、均质层，工具的中心设置用于流通抛光液的流道；所述的研抛工具修整装置包括转盘驱动电机、金刚石磨盘；所述摆臂轮廓仪包括横臂、轮廓仪、横臂支架。该系统结构简单，自动化程度高，可以根据工件所处的加工阶段自动更换混有不同参数组合的研抛工具，可针对不同工件的不同加工要求选择适应工件的研抛工具，实现工件各加工阶段的快速衔接，在提高工件表面加工效果的同时，充分提高了工件的加工效率以及加工设备的利用率。

技术领域

本实用新型涉及自由曲面光学元件的研磨和抛光加工领域，更具体的说，尤其涉及一种基于复合梯度弹性小工具的分级研抛装置。

背景技术

随着高科技产业的迅猛发展，蓝宝石、硅片、光学玻璃等硬脆性材料因其高硬度、高熔点、高耐磨性等特点，在光学及电子产业中得到了广泛应用。此类材料的面形精度和表面质量对器件的质量、寿命等具有关键性的影响作用。

目前，针对此类硬脆性材料的加工方法主要有应力盘、磁变流、离子束、射流等，在取得相关技术突破的同时，存在材料去除不均，加工效率和质量可控性不佳等问题，无法保证在工件面形精度不劣化的基础上进一步的抑制中高频误差。同时，由于接触区内各点材料去除不均的本质问题，增加了工件面形精度和表面质量一致性的控制难度，即加大了加工轨迹和驻留时间算法的优化难度，使得加工费时费力，成本也较高。

为解决上述技术问题，必然要设计一种应用于硬脆性材料的高精度、高效的研抛系统。现有研抛系统的材料去除特性与表面质量随粒度的不同而变化，在实际生产中，往往在初期选择粒度较大的研抛工具来快速收敛面形误差，后续采用小粒度工具修整工件表面，工具的不断更换降低了研抛的效率，也增加了表面质量控制的难度。因此，需要寻找一种设备利用率和自动化程度高，且加工质量优异的研抛系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有加工技术存在的材料去除特性与表面质量不稳定，以及加工效率和自动化程度相对较低的不足，提出了一种基于复合梯度弹性小工具的分级研抛装置，具有加工效率和自动化程度高，且加工效果好等优点。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于复合梯度弹性小工具的分级研抛装置，包括多自由度机械臂、安装在多自由度机械臂末端的研抛工具、研抛工具修整装置、工件安装组件和摆臂轮廓仪，工件安装在工件安装组件的工件配模上；

所述研抛工具包括梯度弹性研抛盘、超声波辅助装置、整体安装板和驱动装置，所述驱动装置和超声波辅助装置安装在整体安装板上，整体安装板固定在多自由度机械臂的末端，梯度弹性研抛盘设置在超声波辅助装置的下端，超声波辅助装置与梯度弹性研抛盘的旋转轴固定连接，驱动装置驱动梯度弹性研抛盘的旋转轴运动进而带动超声波辅助装置和梯度弹性研抛盘同步转动；

所述梯度弹性研抛盘包括刚性底座、梯度弹性层、固定环和均质层，所述刚性底座作为整个梯度弹性研抛盘的基底，刚性底座的上端连接旋转轴，刚性底座的底部设置有圆形槽，刚性底座的侧面安装有搭扣；梯度弹性层设置在圆形槽内，梯度弹性层上的弹性模量沿径向分布；均质层为混有磨粒的加工层，均质层为阶梯型圆柱凸台均质层的上端外径与圆形槽间隙配合且设置在圆形槽内，均质层的下端露出在圆形槽外，固定环套装在均质层上，固定环的外径与梯度弹性层的下端的外径相同，固定环外侧设置有锁舌座，刚性底座侧面的搭扣底部连接在固定环外侧的锁舌座上；所述梯度弹性层设置有多个且弹性模量为具有多种厚度和弹性模量的组合，所述均质层设置有多个，每个均质层具有不同磨粒、粒径、混合比例、厚度以及不同弹性模量基底的组合，根据加工工件的要求选择合适的梯度弹性层和均质层安装在刚性底座形成不同需求的梯度弹性研抛装置；