基于自適應和固定加工間隙的液動壓懸浮拋光裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提出了一種基于自適應和固定加工間隙的液動壓懸浮拋光裝置，該拋光方法主要應用了動壓效應，優(yōu)化設計了拋光盤的流道結(jié)構，創(chuàng)新性地添加了約束流道，使整個拋光區(qū)域的液動壓力更加均勻、穩(wěn)定。拋光時，彈簧克服動板和拋光盤以及軸的自重，依靠微調(diào)旋鈕進行微調(diào)，調(diào)整拋光盤和容器的初始位置，伺服電機驅(qū)動帶輪，進而帶動滾珠花鍵軸和拋光盤高速旋轉(zhuǎn)。當受到一定的液動壓力時，拋光盤帶動軸和動板同時上浮，實現(xiàn)自適應；當限位螺桿通過螺紋與動板連接時，將動板和拋光盤位置固定，實現(xiàn)固定間隙拋光。本實用新型專利技術不僅改善了液動壓分布，電機直接驅(qū)動，提高了拋光加工效率，而且加工前后工件都不與底面接觸，提高了加工后工件表面質(zhì)量。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術涉及拋光加工
，更具體的說，涉及一種基于自適應和固定加工間隙的液動壓懸浮拋光裝置。
技術介紹
隨著現(xiàn)代工業(yè)技術和高性能科技產(chǎn)品對零件精度和表面完整性的要求越來越高，超精密加工的作用日益重要，它對國防、航空航天、核能等高新
也有著重要的影響。超精密拋光方法作為超精密加工中的一種，廣泛應用于原子級超光滑、少/無損傷表面的制備。拋光加工是獲得原子級超光滑襯底的主要途徑，其中，非接觸拋光的拋光工具與工件分離，僅用拋光液中的微細粒子沖擊工件表面，以獲得加工表面完美結(jié)晶性和精確形狀，去除量為幾個到幾十個原子級。雖然材料的去除率低，但工件亞表面損傷程度低，甚至沒有亞表面損傷，面型精度高，表面粗糙度低，更有利于原子級超光滑表面的形成。常見的非接觸拋光方法，如浮法拋光，它的拋光盤上開有同心槽，動壓效應小；如動壓浮離拋光，它的拋光盤開有楔形槽，有一定動壓效應，但液動壓分布不均勻；如彈性發(fā)射加工方法，它的刀具容易磨損且加工表面均勻性難以保證。
技術實現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有非接觸拋光方法加工效率低和加工后表面質(zhì)量難以保證的問題，本技術提出了一種基于自適應和固定加工間隙的液動壓懸浮拋光方法，該拋光方法優(yōu)化設計了拋光盤的流道結(jié)構，創(chuàng)新性地添加了約束流道，使整個拋光區(qū)域的液動壓力更加均勻、穩(wěn)定。為了實現(xiàn)上述目的，本技術采用的技術方案為：基于自適應和固定加工間隙的液動壓懸浮拋光方法，包括如下步驟：1)優(yōu)化設計拋光盤的流道，將拋光盤分成10個均等的基本單元，每個基本單元的表面均包括從右至左依次設置的工件的貼片區(qū)、楔形區(qū)域、蓄流槽和約束邊界，楔形區(qū)域用于形成動壓效應，工件的貼片區(qū)為與與水平方向平行的平面區(qū)域，約束邊界用于防止平面區(qū)域液體壓力驟降，蓄流槽為各基本單元之間流體的過渡區(qū)域；2)計算楔形區(qū)域提供的單位寬度支撐力和平面區(qū)域流體提供的粘滯力，楔形區(qū)域提供的單位寬度支撐力為F=kμυ0Lh2]]>其中，F(xiàn)為支撐力，單位為N；k為承載系數(shù)，與出入口的比例有關；μ為動力粘度，單位為Pa·s；υ0為運動速度，單位為m/s；L為楔形區(qū)域水平投影長度，單位為m；h為楔形區(qū)域小口高度，單位為m；平面區(qū)域流體提供的粘滯力為Ff=-μυ0L1h·B]]>其中，F(xiàn)f為粘滯力，單位為N；L1為水平區(qū)域長度，單位為m；B為拋光盤半徑，單位為m；3)設計液動壓懸浮拋光裝置，將電機和滾珠花鍵軸均裝在動板上，拋光盤裝在滾珠花鍵軸的底端，由電機提供轉(zhuǎn)速，帶動滾珠花鍵軸和拋光盤轉(zhuǎn)動，動板通過彈簧進行支撐，利用彈簧克服動板、滾珠花鍵軸和拋光盤的重量，并通過拋光盤的楔形區(qū)域形成動壓，通過拋光間隙的變動引起拋光盤沿軸向浮動和波動，波動后逐漸平衡，實現(xiàn)自適應懸浮拋光。進一步的，彈簧的彈性系數(shù)由楔形區(qū)域提供的單位寬度支撐力、平面區(qū)域流體提供的粘滯力、電機的重力、拋光盤的重力和滾珠花鍵軸的重力共同計算得出。進一步的，動板上端通過旋緊限位螺桿固定在升降裝置上，通過調(diào)整升降裝置調(diào)節(jié)拋光盤與拋光容器的距離來調(diào)整固定的加工間隙的大小。基于自適應和固定加工間隙的液動壓懸浮拋光裝置，包括拋光盤、液動壓懸浮裝置、升降裝置和支撐裝置，所述拋光盤表面劃分成十個基本單元，每個基本單元表面均包括從右至左依次設置的工件的貼片區(qū)、楔形區(qū)域、蓄流槽和約束邊界；所述支撐裝置包括上蓋板、底板和四根滾動導軌，四根滾動導軌的上下兩端分別固定在上蓋板和底板上形成整體支撐，所述升降裝置包括四個滑動軸套、滾珠絲杠、聯(lián)軸器、中間支撐板和步進電機，四個滑動軸套套裝在四根滾動導軌上且均與中間支撐板固定連接，四個滑動軸套帶動中間支撐板沿四根滾動導軌上下滑動，所述中間支撐板上還設有絲杠螺母，滾珠絲杠穿過所述絲杠螺母且上下兩端分別通過軸承固定在上蓋板和底板上，所述滾珠絲杠的上端通過第一聯(lián)軸器連接步進電機；所述液動壓懸浮裝置包括第二聯(lián)軸器、滾珠花鍵軸、固定板、導柱、動板、微型液壓缸、液壓泵、帶輪、同步帶和伺服電機，滾珠花鍵軸穿過動板并通過第二聯(lián)軸器與拋光工具盤連接，滾珠花鍵軸的上端固定在動板上；固定板固定在中間支撐板上，且動板和支撐板之間設有四根豎直安裝的導柱，動板套裝在所述導柱上且能沿所述導柱上下運動；所述伺服電機固定在中間支撐板上，帶輪安裝在滾軸花鍵軸上，帶輪通過同步帶連接伺服電機，所述伺服電機通過同步帶驅(qū)動帶輪，將動力傳遞給滾珠花鍵軸，并帶動拋光工具盤的高速轉(zhuǎn)動；所述中間支撐板上還設有彈簧，所述彈簧上端與動板連接，通過彈簧克服動板、滾珠花鍵軸和拋光工具盤在拋光時的自重。進一步的，所述拋光工具盤正下方的底座上設有拋光液容器。進一步的，所述固定板上還設有用于固定動板的旋緊限位螺桿。進一步的，所述第二聯(lián)軸器為雙膜片聯(lián)軸器。進一步的，所述滾珠花鍵軸的上端還設有測力傳感器。進一步的，所述伺服電機通過電機座固定在中間支撐板上。進一步的，所述彈簧與動板連接處設有微調(diào)旋鈕。升降部件工作時，步進電機通過第一聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接，將動力傳遞給滾珠絲杠，進而帶動中間支撐板升降，步進電機的最小細分可以滿足微米級的定位精度要求，且滾動導軌和滾珠絲杠靈敏度高，運動平穩(wěn)，低速時不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，因而可以達到微米級定位精度的要求。通過微調(diào)旋鈕調(diào)節(jié)拋光盤和容器的初始距離，拋光盤處于自由狀態(tài)，根據(jù)轉(zhuǎn)速、拋光液粘度的不同，拋光區(qū)域的液動壓力也會隨之不同，經(jīng)過一個動態(tài)穩(wěn)定的過程實現(xiàn)自適應懸浮拋光。與此同時，通過限位螺桿限制動板的運動，從而限制拋光盤的上浮，實現(xiàn)固定間隙拋光。拋光時，彈簧克服動板和拋光盤以及軸的自重，依靠微調(diào)旋鈕進行微調(diào)，調(diào)整拋光盤和容器的初始位置，伺服電機驅(qū)動帶輪，進而帶動滾珠花鍵軸和拋光盤高速旋轉(zhuǎn)。當受到一定的液動壓力時，拋光盤帶動軸和動板同時上浮，實現(xiàn)自適應；當限位螺桿通過螺紋與動板連接時，將動板和拋光盤位置固定，實現(xiàn)固定間隙拋光。由于電機直接驅(qū)動，此時的轉(zhuǎn)速可以達到很高，比傳動的拋光加工效率高很多。與現(xiàn)有技術相比，本技術具有以下優(yōu)點：加工間隙可調(diào)，既可以實現(xiàn)自適應懸浮拋光，也可以實現(xiàn)固定間隙拋光；電機通過帶輪直接驅(qū)動拋光盤，加工效率高、液動壓分布均勻；加工前后工件都不與底面接觸，使得加工后工件表面質(zhì)量好。附圖說明圖1為本技術拋光盤示意圖。圖2為本技術拋光盤圓周展開后流道結(jié)構示意圖。圖3為本技術的拋光裝置的結(jié)構示意圖。圖4為本技術液動壓懸浮裝置部分示意圖。圖5為本技術液動壓懸浮裝置部分剖視圖。圖中，1-楔形區(qū)域、2-工件、3-約束邊界、4-蓄流槽、5-升降裝置、6-液動壓懸浮裝置、7-彈簧、8-滾珠花鍵軸、9-拋光液容器、10-拋光盤、11-微調(diào)旋鈕、12-伺服電機、13-旋緊限位螺桿、14-動板。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合具體實施方式并參照附圖，對本技術進一步詳細說明。應該理解，這些描本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
基于自適應和固定加工間隙的液動壓懸浮拋光裝置，其特征在于：包括拋光盤(10)、液動壓懸浮裝置(6)、升降裝置(5)和支撐裝置，所述拋光盤(10)表面劃分成十個基本單元，每個基本單元表面均包括從右至左依次設置的工件(2)的貼片區(qū)、楔形區(qū)域(1)、蓄流槽(4)和約束邊界(3)；所述支撐裝置包括上蓋板、底板和四根滾動導軌，四根滾動導軌的上下兩端分別固定在上蓋板和底板上形成整體支撐，所述升降裝置(5)包括四個滑動軸套、滾珠絲杠、聯(lián)軸器、中間支撐板和步進電機，四個滑動軸套套裝在四根滾動導軌上且均與中間支撐板固定連接，四個滑動軸套帶動中間支撐板沿四根滾動導軌上下滑動，所述中間支撐板上還設有絲杠螺母，滾珠絲杠穿過所述絲杠螺母且上下兩端分別通過軸承固定在上蓋板和底板上，所述滾珠絲杠的上端通過第一聯(lián)軸器連接步進電機；所述液動壓懸浮裝置(6)包括第二聯(lián)軸器、滾珠花鍵軸(8)、固定板、導柱、動板(14)、微型液壓缸、液壓泵、帶輪、同步帶和伺服電機(12)，滾珠花鍵軸(8)穿過動板(14)并通過第二聯(lián)軸器與拋光工具盤連接，滾珠花鍵軸(8)的上端固定在動板(14)上；固定板固定在中間支撐板上，且動板(14)和支撐板之間設有四根豎直安裝的導柱，動板(14)套裝在所述導柱上且能沿所述導柱上下運動；所述伺服電機(12)固定在中間支撐板上，帶輪安裝在滾軸花鍵軸上，帶輪通過同步帶連接伺服電機(12)，所述伺服電機(12)通過同步帶驅(qū)動帶輪，將動力傳遞給滾珠花鍵軸(8)，并帶動拋光工具盤的高速轉(zhuǎn)動；所述中間支撐板上還設有彈簧(7)，所述彈簧(7)上端與動板(14)連接，通過彈?簧(7)克服動板(14)、滾珠花鍵軸(8)和拋光工具盤在拋光時的自重。...

【技術特征摘要】
1.基于自適應和固定加工間隙的液動壓懸浮拋光裝置，其特征在于：包括拋光盤(10)、液動壓懸浮裝置(6)、升降裝置(5)和支撐裝置，所述拋光盤(10)表面劃分成十個基本單元，每個基本單元表面均包括從右至左依次設置的工件(2)的貼片區(qū)、楔形區(qū)域(1)、蓄流槽(4)和約束邊界(3)；所述支撐裝置包括上蓋板、底板和四根滾動導軌，四根滾動導軌的上下兩端分別固定在上蓋板和底板上形成整體支撐，所述升降裝置(5)包括四個滑動軸套、滾珠絲杠、聯(lián)軸器、中間支撐板和步進電機，四個滑動軸套套裝在四根滾動導軌上且均與中間支撐板固定連接，四個滑動軸套帶動中間支撐板沿四根滾動導軌上下滑動，所述中間支撐板上還設有絲杠螺母，滾珠絲杠穿過所述絲杠螺母且上下兩端分別通過軸承固定在上蓋板和底板上，所述滾珠絲杠的上端通過第一聯(lián)軸器連接步進電機；所述液動壓懸浮裝置(6)包括第二聯(lián)軸器、滾珠花鍵軸(8)、固定板、導柱、動板(14)、微型液壓缸、液壓泵、帶輪、同步帶和伺服電機(12)，滾珠花鍵軸(8)穿過動板(14)并通過第二聯(lián)軸器與拋光工具盤連接，滾珠花鍵軸(8)的上端固定在動板(14)上；固定板固定在中間支撐板上，且動板(14)和支撐板之間設有四根豎直安裝的導柱，動板(14)套裝在所述導柱上且能沿所述導柱上下運動；所述伺服電機(12)固定在中間支撐板上，帶輪安裝在滾...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：孫白冰，文東輝，王揚渝，章少杰，
申請(專利權)人：浙江工業(yè)大學，
類型：新型
國別省市：浙江;33