[发明专利]一种静电喷涂气囊的曲面原位抛光方法及装置

说明书

本发明公开了一种静电喷涂气囊的曲面原位抛光方法及装置，属于精密与超精密加工技术领域，包括装置支撑单元、气囊抛光单元和静电喷雾单元。利用静电喷雾沉积纳米颗粒的特点，可直接在气囊表面均匀稳定地沉积含有磨粒的微小液滴，同时在紫外光的照射下，光固化形成一层致密均匀的抛光膜，解决了传统气囊抛光过程中抛光膜磨损严重、更换复杂的问题；涂有抛光膜的气囊可以对工件表面进行原位抛光，操作工序简单，适用于多种曲面元件的高精度、高质量、高效率抛光加工。

技术领域

本发明属于精密与超精密加工技术领域，尤其涉及一种静电喷涂气囊的曲面原位抛光方法及装置。

背景技术

英国伦敦光学实验室和Zeeko公司于2000年开发了以球形状柔性膜为核心构件的气囊抛光工具。该工具的头部是一个空心气囊，对其加压可在抛光头处形成柔性抛光工作面，它可以与曲率变化的自由曲面形成大面积均匀接触，根据被抛光曲面的曲率和粗糙度要求，通过控制气囊的压力在线调整抛光工具工作面的柔性，从而有效地解决了非球面类型的曲面抛光过程中抛光工具与工件表面接触不匹配的问题，获得高精度、高质量、高效率的抛光效果。

柔性气囊的最外层是一层抛光膜，厚度通常约为0.8mm，在气囊抛光工作过程中磨损最为严重，因此需要定期更换抛光膜，以确保气囊能够正常工作，延长使用寿命。但是，更换抛光膜不仅需要对气囊抛光工具进行拆装，还易使气囊的密闭性下降，造成漏气等安全事故，严重影响工件的抛光加工。

静电喷雾能够产生均匀的纳米到微米级的小液滴，是一种新型的薄膜制备技术。它的基本过程是：在高压电场作用下，含有磨粒的功能混合液通过喷嘴喷出，受空间电荷效应影响，液体破碎形成均匀细小的微液滴，最终沉积至目标处。静电喷雾具有沉积纳米颗粒的特点，生成的液滴粒径小且均匀，具备较强的稳定性与可控性，因此，将静电喷雾应用于气囊抛光膜层的制备，具有一定的应用价值。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种静电喷涂气囊的曲面原位抛光方法及装置。本发明将静电喷雾与气囊抛光方法相结合，利用静电喷雾沉积纳米颗粒的特点，可直接在气囊表面均匀稳定地沉积含有磨粒的微小液滴，同时在紫外光的照射下，光固化形成一层抛光膜。相较于传统的更换抛光膜的方式，该方法操作简便，制备的抛光膜层厚度均匀，大幅延长气囊的使用寿命。并且，涂有抛光膜的气囊可以对工件表面进行原位抛光，操作工序简单，解决了传统气囊抛光过程中加工效率低、表面加工不均匀的问题。本发明工艺过程简单，适合多种曲面抛光。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种静电喷涂气囊的曲面原位抛光装置，其特征在于，包括装置支撑单元、气囊抛光单元和静电喷雾单元。

所述装置支撑单元包括上部支撑板、中部支撑板、扇形挡板、立柱和底座；所述上部支撑板可上下移动，来调整喷嘴与气囊装置的距离；所述中部支撑板的中心位置有圆形通孔，工件通过圆形通孔上下移动，与橡胶气囊接触进行原位抛光；所述扇形挡板安装在中部支撑板上，可绕轴旋转，用于在静电喷雾过程中覆盖圆形通孔；所述立柱底部连接有底座，中部固定有中部支撑板，上方滑动连接有上部支撑板。

所述气囊抛光单元包括电动机Ⅰ、气囊旋转轴、工件、工作台、传动带、电动机Ⅱ、导气软管、气泵、空气、气囊装置、轴承支座、直导气管和压力表；所述工作台包括载物台、丝杠、滑台、长导轨、载物台控制器、连接支座和短导轨；所述电动机Ⅰ可调节转速带动气囊旋转轴旋转；所述气囊旋转轴位于中部支撑板上方中心位置，由连接轴Ⅰ、空心套管和连接轴Ⅱ组成，连接轴Ⅰ一端与电动机Ⅰ相连，另一端与空心套管连接，空心套管的外壁套有气囊装置，连接轴Ⅱ一端与空心套管连接，另一端安装在轴承支座内；所述工件为凹面工件或凸面工件，安放于载物台内进行抛光工序；所述载物台控制器可控制载物台升降与水平移动；所述连接支座与底座连接；所述电动机Ⅱ可调节转速，通过传动带旋转丝杠，可以使滑台沿长导轨作直线往复运动；所述导气软管一端与气泵相连，另一端接直导气管，输送空气；所述气泵位于底座一侧；所述气囊装置由紧箍环Ⅰ、橡胶气囊和紧箍环Ⅱ组成。