技术领域
本发明涉及一种变粒度螺旋形磨盘,适用于光学元件、非晶薄膜 衬底等工件表面的研磨与抛光加工。
背景技术
研磨是利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒,通过研具与工件在 一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工(如切削加工)。 研磨可用于加工各种金属和非金属材料,加工的表面形状有平面,内、 外圆柱面和圆锥面,凸、凹球面,螺纹,齿面及其他型面。加工精度 可达IT5~01,表面粗糙度可达Ra0.63~0.01微米。
抛光是指利用机械、化学或电化学的作用,使工件表面粗糙度降 低,以获得光亮、平整表面的加工方法。利用柔性抛光工具和磨料颗 粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。抛光不能提高工件的 尺寸精度或几何形状精度,而是以得到光滑表面或镜面光泽为目的, 有时也用以消除光泽(消光)。
当我们需要对代加工工件进行光整加工,用以改善工件表面粗糙 度或强化其表面的加工过程,通常同时采用研磨和抛光。传统的利用 研磨盘或者抛光盘的光整系统将研磨与抛光工序分开,使得由研磨过 度到抛光时系统需要将研磨盘更换为抛光盘,很难提升加工效率。即 使是单一的研磨加工,单一磨粒粒度的研磨盘也并不能使工件完全达 到所需的表面粗糙度或者需要很长的加工时间。且传统的研磨和抛光 系统,加工时需要人为添加砝码或由工件和承托工件的器件本身的重 力来决定施加于工件表面与研磨盘(或抛光盘)表面的压力,这使得 所是施加的压力不能根据加工需求得到动态调节而且无法得到低于 工件和承托工件的器件本身的重力的压力,在更换研磨盘或抛光盘后 需添加或者更换砝码,由于砝码的质量固定,很难实现施加压力的连 续变化,从而影响了加工质量,并且受人为因素影响大,很难实现自 动化。
发明内容
为了克服现有技术加工中存在的加工效率低、自动化程度不高、 抛光和研磨加工需要分开等缺点,本发明提供一种可以集粗磨、精磨、 粗抛、精抛为一体的一种变粒度螺旋形磨盘。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种变粒度螺旋 形磨盘,包括研磨盘和工件进给机构,研磨盘表面上装有螺旋形挡板, 研磨盘的表面粒度随着螺旋形挡板梯度式变化;研磨盘固定在底座 上,底座内装有驱动研磨盘的驱动电机,底座侧面固接旋转座,旋转 座上设有旋转臂,所述旋转臂连接工件进给机构;工件进给机构包括 工件安装头、支撑座、气缸、工件电机、转轴和工件电机固定板,支 撑座上装有气缸,气缸的活塞杆通过螺母固接工件电机固定板,工件 电机固定板上固定工件电机,工件电机通过联轴器连接竖直放置的转 轴;支撑座上设有竖直向下的轴孔,转轴和支撑座通过圆锥滚子轴承 连接,转轴底部连接工件安装头;工件电机固定板水平放置并设有两 个竖直向下的导向杆孔,导向杆孔内穿过两根导向杆,两根导向杆的 底部固定在支撑座上;工件电机、减速器、转轴、工件安装头、工件 电机固定板组成的系统在气缸的作用下上下运动。
进一步的,研磨盘的盘面粒度随着螺旋形挡板变化,越靠近螺旋 形中心,研磨盘的盘面粒度越高。
本发明的技术构思为:利用螺旋形研磨盘对工件进行连续加工, 研磨盘的盘面粒度随着螺旋形挡板变化,越靠近螺旋形中心,研磨盘 的盘面粒度越高,工件在研磨盘上加工时,因为磨料粒度不断变化, 同时研磨线速度随着越靠近研磨盘中心越慢,从而实现不同精度的研 磨加工;研磨盘上设有螺旋形挡板,可以防止加工的时候磨屑溅落到 相邻的区域;研磨盘的底座侧面上装有旋转座,旋转座上的旋转臂可 以带动工件进给机构以旋转座为中心自由转动。
工件安装头在进入研磨盘后与研磨盘上的挡板接触。工作时,在 驱动电机的驱动下研磨盘转动,此时通过挡板能给工件安装头一个径 向力,从而带动整个工件进给系统绕旋转座旋转,实现工件安装头从 螺旋形研磨盘外圈到内圈的运动;同时工件安装头在电机的驱动下自 转实现待加工表面的加工纹理无序化。
工件安装头、转轴、联轴器、工件电机、工件电机固定板组成的 系统本身的重力已经足够提供工件研磨时所需的压力,因此无需再配 重提供额外的压力。上述系统在气缸座的作用下上下运动,从而实现 工件安装头进入研磨盘与离开研磨盘。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:本发明结构简单紧凑, 成本较低,自动化程度高,通过螺旋形研磨盘的磨料粒度梯度化设计, 可以对工件分别进行从粗磨到精抛的不同程度的加工;研磨抛光盘转 动的时候工件也会跟着自转运动,二者的共同作用下可实现待加工表 面的加工纹理无序化从而提高了加工效率与质量。
附图说明
图1是本发明一种变粒度螺旋形研磨盘的结构示意图。
图2是本发明一种变粒度螺旋形研磨盘的结构示意图俯视图。
图3是本发明工件进给机构的局部放大图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具 体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些 描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明 中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的 概念。
结合图1、图2和图3,一种变粒度螺旋形磨盘,研磨盘1表面 上装有螺旋形挡板3,研磨盘1的表面粒度随着螺旋形挡板3梯度式 变化,越是靠近螺旋形挡板3的中心表面粒度越高。研磨盘1装在底 座,底座上设有中心轴,研磨盘1可以在底座上绕着中心轴自由转动, 底座内装有驱动研磨盘的驱动电机,底座侧面固接旋转座4,旋转座 4上装有旋转臂5,旋转臂5连接工件进给机构2。
工件进给机构2包括工件安装头6、支撑座7、气缸13、工件电 机9、转轴8和工件电机固定板11,气缸13通过气缸座固定在支撑 座7上,气缸13的活塞杆通过螺母与工件电机固定板11固定,工件 电机9固定在工件电机固定板11上,工件电机9通过联轴器连接竖 直放置的转轴8;支撑座7上设有竖直向下的轴孔,转轴8和支撑座 7通过圆锥滚子轴承10连接,转轴8底部连接工件安装头6;工件电 机固定板11水平放置,工件电机固定板11上设有两个竖直向下的导 向杆孔,两根导向杆12穿过导向杆孔,两根导向杆12的底部固定在 支撑座7上;工件电机7、减速器、转轴8、工件安装头6、工件电 机固定板11组成的系统在气缸的作用下上下运动。
具体工作时,将工件安装到工件安装头6上,研磨盘1下的驱动 电机带动研磨盘1转动,工件电机9带动工件安装头6转动;调节气 缸13使工件电机7、减速器、转轴8、工件安装头6、工件电机固定 板11组成的系统向下移动,工件进入研磨区域,开始研磨加工。工 件安装头6与螺旋形的挡板3接触时会产生摩擦作用,在摩擦力的作 用下,工件安装头会沿着螺旋形的挡板3向研磨盘的螺旋中心移动, 在此同时完成对工件由粗磨到精抛的加工。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明 或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本 发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均 应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵 盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内 的全部变化和修改例。