【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于超精密加工，尤其涉及一種基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、伴隨著光學(xué)系統(tǒng)、航空航天、原子制造等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，這些領(lǐng)域?qū)Ω呔鹊娜廴谑⒌男枨笕找嬖黾樱?duì)熔融石英的形狀精度與表面粗糙度都有較高的要求。熔融石英制備方法如申請(qǐng)公布號(hào)為cn111548132a的中國(guó)專利申請(qǐng)公開的高效環(huán)保熔融石英陶瓷的制備方法，包括如下步驟：1、將普通石英砂進(jìn)行破碎，過篩，研磨，制成石英砂粉末；2、將石英砂粉末制成砂漿，然后脫泥；3、將脫泥后的石英砂中加入稀土合金，加入去離子水，得到混合砂漿；4、將混合砂漿進(jìn)行磁選，得到高純石英砂；5、將高純石英砂于高溫下熔融，快速冷卻即可制得熔融石英砂；6、將熔融石英砂粉碎，制成料漿，澆注成型，自然干燥后燒結(jié)，取出冷卻，對(duì)表面進(jìn)行切割磨削，得到熔融石英陶瓷成品。
2、拋光，是一道為了進(jìn)一步降低熔融石英表面粗糙度和消除亞表面損傷，最終獲得滿足要求的超光滑無損傷的工件表面的工序，拋光是將磨削后的熔融石英成平放入如cn212444365u的中國(guó)專利涉及的用于熔融石英玻璃加工的高效自動(dòng)化拋光裝置中進(jìn)行，具體拋光方式如下：磁流變拋光盤在主軸機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)形成動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)，拋光液供給裝置持續(xù)加注拋光液，拋光液加注到磁流變拋光墊上，磁流變拋光墊在動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)作用下形成具有半固體的集群磁流變拋光墊，當(dāng)熔融石英從該集群磁流變拋光墊上方掃過后，與該集群磁流變拋光墊在加工區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了平面接觸的集群磁流變拋光。
3、綜上可知，熔融石英制備需要經(jīng)歷磨削和拋光兩個(gè)步驟，而傳統(tǒng)的熔融石
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置及方法，以解決現(xiàn)有熔融石英制備時(shí)磨削和拋光工藝分離，加工效率低的問題。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案為：
3、本專利技術(shù)涉及一種基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其包括：
4、工件夾具，用于夾持工件；
5、研磨工具，用于對(duì)工件的表面進(jìn)行研磨；
6、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于控制工件夾具的位置和角度，以及控制研磨工具的位置和角度，使得研磨工具在工件的表面沿著待加工面進(jìn)行移動(dòng)；
7、氣路，用于向工件的加工區(qū)域提供激發(fā)氣體和氟基氣體；
8、射頻電源，用于在研磨工具和工件之間產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，使得激發(fā)氣體激發(fā)周圍的氟基氣體并產(chǎn)生含氟等離子體，含氟等離子體對(duì)工件表面進(jìn)行拋光。
9、優(yōu)選地，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：
10、工具驅(qū)動(dòng)單元，用于在x、y軸方向上移動(dòng)研磨工具并調(diào)整研磨工具的角度，其包括x軸運(yùn)動(dòng)臺(tái)、y軸運(yùn)動(dòng)臺(tái)、a軸、b軸和主軸，y軸運(yùn)動(dòng)臺(tái)固定于x軸運(yùn)動(dòng)臺(tái)的上方，a軸安裝于y軸運(yùn)動(dòng)臺(tái)的上方，b軸通過ab軸轉(zhuǎn)接板與a軸連接，主軸安裝于b軸上，研磨工具通過絕緣夾具固定于主軸的端部；
11、工件夾具驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)工件夾具及工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和z軸方向上移動(dòng)，其包括z軸和c軸，c軸安裝于z軸上，所述的工件夾具安裝于c軸上。
12、優(yōu)選地，所述的氣路固定在z軸上。
13、優(yōu)選地，所述的激發(fā)氣體為氬氣，所述的氟基氣體為?nf3、cf4?和?sf6中的一種，激發(fā)氣體與氟基氣體的體積比為160：7。
14、優(yōu)選地，其還包括用于提供低壓環(huán)境的低壓環(huán)境腔室，低壓環(huán)境腔室上設(shè)有排氣管，所述的工件夾具、研磨工具、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣路均設(shè)置在低壓環(huán)境腔室內(nèi)。
15、優(yōu)選地，所述的射頻電源的一端與研磨工具電連接，另一端與工件夾具電連接。
16、優(yōu)選地，所述的射頻電源的功率為2w~30w，頻率為10mhz~50mhz。
17、本專利技術(shù)還涉及一種采用上述基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置的熔融石英研拋一體加工方法，其包括以下步驟：
18、s1.將工件夾持在工件夾具上，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)將研磨工具運(yùn)行到工件的待加工區(qū)域的起始位置，氣路向工件的加工區(qū)域提供激發(fā)氣體和氟基氣體；
19、s2.?執(zhí)行機(jī)構(gòu)基于加工路線驅(qū)動(dòng)研磨工具或/和工件夾具，使得研磨工具沿著工件的加工路線進(jìn)行平移，并對(duì)工件的表面進(jìn)行研磨；與此同時(shí)，向研磨工具通入射頻電源，進(jìn)而在研磨工具和工件的間隙中產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，使得激發(fā)氣體激發(fā)周圍的氟基氣體并產(chǎn)生含氟等離子體，對(duì)研磨后的表面進(jìn)行拋光。
20、優(yōu)選地，所述s1中提供的激發(fā)氣體為氬氣，氟基氣體為?nf3、cf4?和?sf6中的一種，激發(fā)氣體與氟基氣體的體積比為160：7，混合氣體的流速為1.5~15l/min。
21、優(yōu)選地，所述s2中執(zhí)行機(jī)構(gòu)還用于控制研磨工具的移動(dòng)速度和駐留時(shí)間。
22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益技術(shù)效果如下：
23、1、本專利技術(shù)涉及的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置在傳統(tǒng)的研磨設(shè)備上，增加了氣路和射頻電源，氣路用于向工件的加工區(qū)域提供激發(fā)氣體和氟基氣體，射頻電源用于在研磨工具和工件之間產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，使得激發(fā)氣體首先被激發(fā)，電子獲得足夠的能量，從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)軌道，隨后，這些電子回到低能級(jí)軌道時(shí)，釋放出能量，并激發(fā)周圍的反應(yīng)氣體氟基氣體，產(chǎn)生含氟等離子體，含氟等離子體對(duì)工件表面進(jìn)行拋光，實(shí)現(xiàn)研拋的一體化加工，可以保證加工的一致性和精度，有效的提高了工件表面的質(zhì)量和光潔度，能夠獲得高精度表面，且減少了轉(zhuǎn)換時(shí)間和設(shè)備成本，提高了生產(chǎn)效率。
24、2、本專利技術(shù)涉及的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置通過向研磨工具通入射頻電源，進(jìn)而在研磨工具和工件的間隙中產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，使得激發(fā)氣體首先被激發(fā)，電子獲得足夠的能量，從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)軌道，隨后，這些電子回到低能級(jí)軌道時(shí)，釋放出能量，激發(fā)周圍的反應(yīng)氣體氟基氣體，產(chǎn)生含氟等離子體，含氟等離子體對(duì)研磨后的表面進(jìn)行拋光，是一種非接觸式加工技術(shù)，避免了加工過程中的亞表面損傷，能夠高效率的去除材料，并獲得原子級(jí)平坦的表面。
25、3、本專利技術(shù)涉及的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置可通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)還可以控制研磨工具的移動(dòng)速度和駐留時(shí)間，進(jìn)而調(diào)整加工速度，改變含氟等離子體對(duì)磨削后表面的拋光的時(shí)間，在拋光的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)面形的微觀調(diào)控。
26、4、本專利技術(shù)涉及的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置還包括用于提供低壓環(huán)境的低壓環(huán)境腔室，工件夾具、研磨工具、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣路均設(shè)置在低壓環(huán)境腔室內(nèi)，低壓環(huán)境腔室提供了一個(gè)低真空環(huán)境，氣體環(huán)境較稀薄，有利于激發(fā)等離子體，實(shí)現(xiàn)熔融石英研拋一體化加工，加工過程中也可以降低氣體對(duì)加工表面的干擾和污染，有助于獲得更潔凈的表面，減小氧化及磨削過程中粉塵或顆粒物質(zhì)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：其包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：所述的氣路固定在Z軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：所述的激發(fā)氣體為氬氣，所述的氟基氣體為?NF3、CF4?和?SF6中的一種，激發(fā)氣體與氟基氣體的體積比為160：7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：其還包括用于提供低壓環(huán)境的低壓環(huán)境腔室，低壓環(huán)境腔室上設(shè)有排氣管，所述的工件夾具、研磨工具、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣路均設(shè)置在低壓環(huán)境腔室內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：所述的射頻電源的一端與研磨工具電連接，另一端與工件夾具電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：所述的射頻電源的功率為2W~30W
8.一種采用權(quán)利要求1所述的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置的熔融石英研拋一體加工方法，其特征在于，其包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熔融石英研拋一體加工方法，其特征在于：所述S1中提供的激發(fā)氣體為氬氣，氟基氣體為?NF3、CF4?和?SF6中的一種，激發(fā)氣體與氟基氣體的體積比為160：7，混合氣體的流速為1.5~15L/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熔融石英研拋一體加工方法，其特征在于：所述S2中執(zhí)行機(jī)構(gòu)還用于控制研磨工具的移動(dòng)速度和駐留時(shí)間。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：其包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：所述的氣路固定在z軸上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：所述的激發(fā)氣體為氬氣，所述的氟基氣體為?nf3、cf4?和?sf6中的一種，激發(fā)氣體與氟基氣體的體積比為160：7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于放電工具的熔融石英研拋一體加工裝置，其特征在于：其還包括用于提供低壓環(huán)境的低壓環(huán)境腔室，低壓環(huán)境腔室上設(shè)有排氣管，所述的工件夾具、研磨工具、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣路均設(shè)置在低壓環(huán)境腔室內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于放電工具...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱吳樂，張偉建，薛曹陽，高威，韓放，孫奇，賈炳春，趙翔，吳思東，王靖遠(yuǎn)，居冰峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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