[发明专利]一种旋转射流抛光装置及方法

说明书

本发明公开了一种旋转射流抛光装置，包括射流喷嘴部件，射流喷嘴部件包括旋转接头、转动主轴、抛光喷嘴和贯穿式电机；转动主轴为空心轴，转动主轴的两端分别与旋转接头的输出端和抛光喷嘴相连；贯穿式电机包括中空转子和定子，中空转子转动时，通过转动主轴带动抛光喷嘴旋转；抛光加工时，首先，将射流喷嘴部件安装与运动平台或是工业机器人机械臂上，供液系统依次通过供液管路、旋转接头的输入端、输出端和转动主轴的空心内腔，最终将抛光液到达抛光喷嘴，并以一定压力和速度喷射到工件表面。本发明可以减小射流抛光产生的高频误差，保证射流冲击工件表面形成的去除函数是回转对称且中心去除量最大的类高斯型去除函数，同时提高射流抛光的效率。

技术领域

本发明涉及一种表面抛光加工装置及方法，一种旋转射流抛光装置及方法。

背景技术

随着现代光学工业和光学技术的发展，非球面光学元件由于其优良的光学特性被广泛应用于先进光学望远、高灵敏度传感和高分辨率摄像等领域。高性能高质量的复杂型面光学元件的需求量在不断增长，这对复杂型面零件的加工设备和加工工艺要求越来越高。目前已经有许多针对复杂型面器件的抛光方法，比如磨料水射流抛光，但是现有技术有很多不足。当射流垂直入射时，在射流冲击的驻点区域，虽然抛光液射流冲击压力很大，但由于射流速度发生急剧变化，由初始垂直于工件表面变成平行于工件表面，并且向径向方向迅速扩展，因此在射流束到达驻点瞬间，磨粒速度接近于零，此时剪切力为零，因此没有材料去除，当磨粒离开驻点位置后，速度急剧增大，材料去除量也增大，当射流进一步沿径向方向扩展时，速度逐渐减小，压力也逐渐减小至零，因此剪切力逐渐减小，导致材料去除量也逐渐减小至零，去除函数是一个规则的圆环形。当入射角度为75°时，去除函数由圆环形变成弯月牙形，靠近射流入射一侧存在最大材料去除深度，另一侧材料去除量较小。当入射角度为60°时，去除函数进一步弯曲成马蹄形，且整体是椭圆形。当去除函数为圆环形，即中心去除量近似为零，虽然也能进行工件表面抛光，但是容易增加工件表面的高频误差，因此不适合加工光学零件。为满足高精度抛光修形，去除函数应该尽量是回转对称，且中心去除量最大。此外，当前的射流抛光技术还有一个缺点，为保证射流冲击工件时有足够的压力，喷嘴口径较小，射流束很细，所以去除函数斑点很小，抛光效率也很低。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提出一种旋转射流抛光装置及方法，可以减小射流抛光产生的高频误差，保证射流冲击工件表面形成的去除函数是回转对称且中心去除量最大的类高斯型去除函数，同时提高射流抛光的效率。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种旋转射流抛光装置，包括射流喷嘴部件和供液系统，所述射流喷嘴部件包括旋转接头、转动主轴、抛光喷嘴和贯穿式电机；所述转动主轴为空心轴，所述转动主轴的一端与所述旋转接头的输出端相连，所述转动主轴的另一端与所述抛光喷嘴相连；所述贯穿式电机包括中空转子和定子，所述中空转子套在所述转动主轴上，并通过螺纹连接与所述转动主轴固连；所述定子的上下两端分别固定有上端盖和下端盖；所述上端盖和所述下端盖与所述转动主轴之间均分别设有滚动轴承；所述中空转子转动时，将动力传递给所述转动主轴，从而带动和所述抛光喷嘴旋转；与此同时，所述旋转接头的输出端跟随所述转动主轴旋转，所述旋转接头的输入端是固定的；抛光加工时，首先，将射流喷嘴部件安装与运动平台或是工业机器人机械臂上，所述供液系统通过供液管路将抛光液输送到所述旋转接头的输入端，再通过所述旋转接头的输出端进入所述转动主轴的空心内腔，所述抛光液通过所述转动主轴的空心腔到达所述抛光喷嘴，以一定压力和速度通过所述抛光喷嘴的喷孔喷射到工件表面。

进一步讲，本发明所述的旋转射流抛光装置，其中，所述下端盖上设有螺纹孔，用于通过更换部件将射流喷嘴部件安装在运动平台或是工业机器人机械臂上。或是：所述上端盖和下端盖均设有安装支撑台，用于将所述射流喷嘴部件安装在运动平台或是工业机器人机械臂上。

所述抛光喷嘴的转速范围为10～1000rpm。