專利名稱：自清潔磨拋工具的制作方法
技術領域：
本發明涉及精密超精密磨拋技術，具體涉及一種在中心供液實現磨拋加工的同時通過真空吸附自動清潔外溢在工件表面的殘液和磨拋屑的磨拋工具。
背景技術：
對于一類易潮解晶體材料的超精密加工，采用基于水溶解原理的微納潮解拋光是一種有效的新原理新方法，其原理是將含有微量水分子的液體澆注到拋光頭與工件的界面，在機械作用力下使“油包水”結構破壞，水分子對拋光工具與工件相互作用的界面范圍內晶體材料進行局部逐點微納水解去除磨拋，但是拋光過程中外溢的多余液體會對已加工表面產生二次水解，破壞已加工表面。如何做到將拋光液注入到加工界面的同時及時清除外溢的拋光液是實現該新技術的關鍵之一。在低表面粗糙度、高精度的表面加工中，磨削和拋光往往作為最后一道工序。一般在現有磨削和拋光技術中，采用外部澆注的方法加注冷卻液等磨拋介質，磨拋介質若不能充分進入到磨拋工具與工件的接觸面中，會影響加工質量，并造成磨拋介質的浪費；而且多余的磨拋介質對加工表面會造成二次污染，需要安排清洗工序，不僅降低加工效率，而且增加了加工成本和工人勞動強度，并且在清洗中如果操作不當會對磨拋后表面造成新的損傷。在以往針對磨拋加工技術的專利發明中，有一些運用真空技術的不同類型的例子如專利名稱用于光學加工的真空自勵研磨拋光工具，授權公告號CN2352308Y，其特征在于對研磨拋光工具的一種改進，由拋光體、基座、真空泵、球頭、驅動桿、球頭、管接頭、供液泵等部分組成，在拋光工作面上分布有正壓微孔和負壓微孔，依靠其節流作用，分別產生吸附力和懸浮力，從而在拋光工作面與加工元件表面間形成內應力，作為加工力；專利名稱金屬帶材的磁控濺射真空拋光的方法和設備，公開號CN101346795A，涉及金屬帶材在真空腔中的磁控濺射真空拋光方法，是將經過拋光的金屬帶材被真空涂覆上保護鍍層；專利名稱金剛石膜高速精密拋光裝置及拋光方法，公開號CN1586815A，裝置包括床身、拋光盤驅動裝置、金剛石膜驅動裝置、真空拋光室外罩和加熱器，加工時，拋光室整體抽真空，并向真空拋光室外罩內通入活性氣體；專利名稱用于高陡度光學零件的磁流變拋光裝置，公開號CN101323098A，包括機床、磁流變拋光裝置及與各組件相連的控制系統，該裝置運用的真空技術是真空吸盤，用于固定工件，作為工件夾具。目前現有的相關專利技術中，未發現利用中心供液的磨拋工具進行加工的同時將外溢磨拋液及磨拋屑真空吸附去除達到自清潔的例子。
發明內容
為了有效提高磨拋加工質量和加工效率，提供一種結構簡單，性能可靠的新型磨拋工具。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案是一種利用中心供液進行磨削或拋光加工的同時將外溢拋光液真空吸附去除達到自清潔的小磨頭拋光工具，包括加壓單元I、供液和清潔單元II、磨拋工作單元III。加壓單元I :包括夾持桿， 螺套，彈簧，鍵和中心軸；采用彈簧加壓方式，利用調節彈簧的變形量來控制拋光過程中的加載壓力。包括夾持桿，夾持桿上端連接在機床旋轉主軸上；夾持桿下部開圓孔，中心軸可在夾持桿圓孔內上下滑動；螺套通過下部的螺紋與中心軸上的螺紋連接，調節螺紋旋入深度可以調節彈簧的預壓縮量；螺套上部有凸臺，與夾持桿下部的軸肩配合，起限位作用；螺套內設有彈簧，彈簧的壓縮量由夾持桿和中心軸在豎直方向上的相對位移決定；通過調整彈簧的壓縮量可以控制拋光壓力；夾持桿和中心軸之間設有鍵，使夾持桿和中心軸同步旋轉；供液和清潔單元II :包括中心軸，上端蓋，調整墊片，軸承一，帶唇密封圈，外殼，軸承二，下端蓋，0型密封圈，套筒，真空系統，真空孔，中心孔，腔室二，腔室一，磨拋介質供給系統，定位螺母；采用中心軸旋轉，外殼不轉的“內轉外不轉”結構，中心軸旋轉帶動拋光頭轉動，外殼不轉，固定和連接真空系統和拋光介質供給系統的管路；中心軸與外殼之間采用密封圈進行動密封，在旋轉中防止拋光介質泄露。外殼套在中心軸中部上；上端蓋通過螺釘固定在外殼上端；上端蓋設有一個以上孔，用于固定外殼整體，使其無法旋轉；外殼和中心軸之間設有軸承一和軸承二，使中心軸在外殼內可自由旋轉；下端蓋通過螺釘固定在外殼下端；上端蓋、下端蓋與外殼之間設有調整墊片，用于調整軸承軸向間隙；外殼內壁上有凹槽，與中心軸形成腔室一和腔室二 ；腔室一和腔室二采用帶唇密封圈密封，使拋光介質通入的腔室二與抽真空的腔室一隔絕；中心軸正中開中心孔，與腔室二相連；中心孔周圍有一個以上的真空孔，與腔室一相連；外殼上對應腔室二處設有螺紋孔，連接管接頭，與拋光介質供給系統相連通，從此處供給拋光介質；外殼上對應腔室一處設有螺紋孔，連接管接頭，與真空系統相連通，將多余拋光介質從此處抽走，起到清潔作用；加工時外殼不轉，中心軸旋轉，這種結構在中心軸旋轉時也可以完成通入磨拋介質和真空抽取溢出的磨拋介質與磨拋屑；旋轉定位螺母擰在中心軸對應的螺紋上；套筒套設在中心軸上，套筒下端頂在定位螺母上，起軸向定位作用；磨拋工作單元III :包括中心軸，護罩，磨拋頭，銷，真空孔，中心孔；中心軸最下端加工成球頭；與磨拋頭的錐面配合，使磨拋頭可以自由活動，形成柔性連接，磨拋頭可以隨著工件表面形狀的變化以一定角度擺動；磨拋頭中心留有通孔，該通孔與中心軸上的中心孔相通，磨拋介質從磨拋頭中心此處噴出，與工件充分接觸；中心軸上設有銷，可以使磨拋頭和中心軸同步旋轉；磨拋頭在中心軸帶動下以一定速度旋轉，拋光工件；護罩通過螺紋連接在中心軸上，套在磨拋頭外部；磨拋頭底部粘拋光墊，以一定速度旋轉磨拋工件；護罩與磨拋頭和中心軸下端球頭之間形成腔室，與真空孔相連，真空系統將從磨拋頭四周溢出的磨拋介質從此處抽出，防止污染已磨拋表面，起到了邊磨拋、邊清潔工件表面的自清潔效果。磨拋頭和護罩可根據被磨拋工件的尺寸自由更換，能夠磨拋不同尺寸的工件。采用計算機控制小磨頭磨拋技術，磨拋頭面積小于被磨拋工件表面面積的十分之一；磨拋時，磨拋工具在計算機控制下運動，實現大平面的全局平坦化。本裝置的有益效果是(I)實現從磨拋工具的中心通入磨拋介質，使磨拋介質與被磨拋材料接觸更加充分，提高了磨拋質量，避免了磨拋介質的浪費。(2)通過磨拋頭外環的抽真空孔道，及時將參與磨拋后的磨拋介質吸走，防止污染已磨拋表面。本裝置在磨拋過程中起到了自清潔的作用，避免了已加工表面的二次水解破壞，同時也節省了后續的清洗工序，提高了加工效率。(3)可以根據工件的尺寸自由更換磨拋頭和護罩，適應各種尺寸的工件，應用范圍大。(4)本裝置結構簡單，應用簡便，成本較低，性能可靠。
圖I是裝置整體結構示意圖。圖2是加壓單元結構圖。圖3是供液和清潔單元結構圖。 圖4是磨拋工作單元結構圖。圖中1夾持桿；2中心軸；3螺套；4彈黃；5鍵；6上端蓋；7調整塾片；8軸承一；9帶唇密封圈；10外殼；11軸承二 ； 12下端蓋；13 0型密封圈；14套筒；15真空孔；16真空系統；17腔室一 ；18磨拋介質供給系統；19腔室二 ；20中心孔；21定位螺母；22護罩；23磨拋頭；24銷。
具體實施例方式下面結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式
。裝置結構如圖I-圖4所示。本裝置由加壓單元I、供液和清潔單元II和磨拋工作單元III組成。加壓工作時，首先把夾持桿I連接在機床的旋轉主軸上，外殼10通過上端蓋6上法蘭孔固定，使其無法旋轉；根據磨拋壓力選擇合適剛度的彈簧；控制螺套的旋入長度，調節彈簧4的預壓縮量；磨拋頭23底部粘拋光墊，與被磨拋工件接觸；控制機床豎直方向進給，夾持桿I與中心軸2相對移動，彈簧4被壓縮，對工件產生一定的壓力，壓力的大小由彈簧4的壓縮量控制。通入/抽出磨拋介質磨拋介質通入系統18開始工作，磨拋介質通過外殼10上螺紋孔首先進入腔室二 19 ;工作時外殼10不旋轉，中心軸2旋轉；磨拋介質在充滿腔室二 19后，進入到中心孔20中，實現在磨拋加工過程中連續通入磨拋介質；通入磨拋介質的同時，真空系統16開始工作，通過腔室一 16在真空孔15內產生吸力，將護罩22內的磨拋介質抽走；中心軸2旋轉、外殼10不轉的結構，便于磨拋介質通入系統和真空系統的管路布置。磨拋工作磨拋頭以一定壓力壓在被磨拋工件上，機床主軸帶動夾持桿I旋轉，夾持桿I通過鍵5帶動中心軸2同步旋轉；中心軸2通過銷24帶動磨拋頭23同步旋轉；磨 拋頭23底部粘磨拋墊；磨拋頭23旋轉，磨拋工件；磨拋介質從中心孔20流出，通過磨拋頭23中間的圓孔直接加注到磨拋區域，與被磨拋工件接觸更充分；參與磨拋后的磨拋介質從磨拋頭23四周溢出，進入到護罩22與磨拋頭23形成的腔室，該腔室與真空孔15相連；真空系統16將從磨拋頭23四周溢出到護罩內的磨拋介質抽走，防止多余的磨拋介質污染已磨拋的表面，達到自清潔的效果。
在實際使用時，操作人員將磨拋工具的夾持桿I裝夾在機床旋轉主軸上。磨拋頭23壓在被磨拋工件上，外殼10通過上端蓋6上法蘭孔固定，使外殼10無法旋轉；將連接真空系統16和磨拋介質供給系統18的管路接好；控制機床豎直方向上位移，調整裝置磨拋壓力；開啟磨拋介質通入系統和真空系統；啟動機床，磨拋頭23旋轉，開始磨拋加工；磨拋工 具在計算機控制下按照事先編好的程序以一定軌跡運動，實現大平面的全局平坦化。
權利要求
1.一種自清潔磨拋工具，包括加壓單元(I)、密封單元(II)、供液和清潔單元(III)，其特征在于 加壓單元⑴ 包括夾持桿(1)，螺套(3)，彈簧(4)，鍵(5)和中心軸(2);夾持桿(I)下部開圓孔，中心軸(2)能夠在夾持桿(I)圓孔內上下滑動；螺套(3)通過下部的螺紋與中心軸(2)上的螺紋連接；螺套(3)上部有凸臺，與夾持桿(I)下部的軸肩配合，起限位作用；螺套(3)內設有彈簧(4)，彈簧(4)的壓縮量由夾持桿(I)和中心軸(2)在豎直方向上的相對位移決定；通過調整彈簧⑷的壓縮量可以控制拋光壓力；夾持桿⑴和中心軸⑵之間設有鍵(5)，使夾持桿(I)和中心軸(2)同步旋轉； 供液和清潔單元(II) 包括中心軸(2)，上端蓋(6)，調整墊片(7)，軸承一(8)，帶唇密封圈(9)，外殼(10)，軸承二(11)，下端蓋(12)，O型密封圈(13)，套筒(14)，真空系統(16)，真空孔(15)，中心孔(20)，腔室二(19)，腔室一(17)，磨拋介質供給系統(18)，定位螺母(21);采用中心軸(2)旋轉，外殼(10)不轉的“內轉外不轉”結構，中心軸(2)旋轉帶動拋光頭轉動，外殼(10)不轉，固定和連接真空系統(16)和磨拋介質供給系統(18)的管路；中心軸與外殼之間采用密封圈進行動密封，在旋轉中防止磨拋介質泄露；外殼(10)套在中心軸(2)中部上；上端蓋(6)通過螺釘固定在外殼(10)上端；上端蓋(6)設有一個以上孔，用于固定外殼(10)整體，使其無法旋轉；外殼(10)和中心軸(2)之間設有軸承一(8)和軸承二(11)，使中心軸(2)在外殼(10)內能夠自由旋轉；下端蓋(12)通過螺釘固定在外殼(10)下端；上端蓋￠)、下端蓋(12)與外殼(10)之間設有調整墊片(7)，用于調整軸承軸向間隙；外殼(10)內壁上有凹槽，與中心軸(2)形成腔室一(17)和腔室二(19);腔室一(17)和腔室二(19)采用帶唇密封圈(9)密封沖心軸⑵正中開中心孔(20)，與腔室二(19)相連沖心孔(20)周圍有一個以上的真空孔(15)，與腔室一(17)相連；外殼(10)上對應腔室二(19)處設有螺紋孔，連接管接頭，與磨拋介質供給系統(18)相連通供給磨拋介質；外殼(10)上對應腔室一(17)處設有螺紋孔，連接管接頭，與真空系統(16)相連通，將多余磨拋介質抽走，起到清潔作用；定位螺母(21)擰在中心軸(2)對應的螺紋上；套筒(14)套設在中心軸(2)上，套筒(14)下端頂在定位螺母(21)上，起軸向定位作用； 磨拋工作單元(III) 包括中心軸(2)，護罩(22)，磨拋頭(23)，銷(24)，真空孔(15)，中心孔(20);中心軸(2)最下端加工成球頭，與磨拋頭(23)的錐面配合，使磨拋頭(23)自由活動，形成柔性連接，磨拋頭能夠隨著工件表面形狀的變化擺動；磨拋頭(23)中心留有通孔，該通孔與中心軸(2)上的中心孔(20)相通，磨拋介質由此通孔噴出；中心軸(2)上設有銷(24)，使磨拋頭(23)和中心軸(2)同步旋轉；磨拋頭(23)底部粘磨拋墊；護罩(22)通過螺紋連接在中心軸(2)上，套在磨拋頭(23)外部；護罩(22)與磨拋頭(23)和中心軸(2)下端球頭之間形成腔室，與真空孔(15)相連，真空系統將從磨拋頭四周溢出的磨拋介質吸走，防止污染已磨拋表面，實現起到邊磨拋、邊清潔工件表面；磨拋時，磨拋工具在計算機控制下運動，實現大平面的全局平坦化。
2.根據權利要求I所述的自清潔磨拋工具，其特征在于，磨拋頭(23)和護罩(22)根據被磨拋工件的尺寸更換。
全文摘要
本發明涉及一種自清潔磨拋工具，是一種在中心供液實現磨拋的同時通過真空吸附自清潔外溢磨拋液和磨拋屑的磨拋工具，由加壓單元、供液和清潔單元和磨拋工作單元組成。加壓單元用于調整磨拋壓力；供液和清潔單元完成通入磨拋介質和抽真空吸收磨拋介質；磨拋工作單元完成磨拋作用。磨拋工具在計算機控制下以一定軌跡運動，實現大平面的全局平坦化。本裝置的有益效果是實現從磨拋頭的中心通入磨拋介質，使磨拋介質與被磨拋材料接觸更加充分，提高了磨拋質量和磨拋效率；通過磨拋工具外環的抽真空孔道，及時將參與磨拋后的磨拋介質吸走，防止污染已磨拋表面，起到了邊磨拋、邊清潔工件表面的自清潔作用，節省了后續的清洗工序，提高了加工效率。
文檔編號B24B29/00GK102615576SQ20121011154
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月16日 優先權日2012年4月16日
發明者康仁科, 王旭, 郭東明, 高航 申請人:大連理工大學