CN111975622A - 一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置 - Google Patents

Abstract

一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置，包括抛光盘、抛光盘驱动轴、吸盘夹具、工件轴、齿轮机构、工件驱动轴、转接头、密封管和真空泵，抛光盘位于抛光盘驱动轴上，其内放置含有磨粒的化学辅助力流变抛光液；吸盘夹具安装在工件轴下端，工件驱动轴通过齿轮机构，使工件轴自转，转接头安装在工件轴与密封管之间，真空泵与密封管相连接。本发明将吸持夹紧工件的方法与化学辅助力流变抛光的方法相结合，提供一种高效、成本低、高质量的陶瓷半球力流变抛光加工装置。

Description

一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置

技术领域

本发明涉及超精密加工领域，特别涉及一种陶瓷半球力流变抛光加工装置。

背景技术

抛光技术是降低表面粗糙度，获得无损伤、光滑表面的最终加工手段，是超精密加工最主要的一种加工方法。力流变抛光作为一种基于非牛顿流体剪切增稠效应的新型抛光方法被提出，其以具有剪切增稠特性的非牛顿流体作为基液配制抛光液，利用抛光液的剪切增稠特性实现抛光。由于力流变抛光液具有很好的流动特性，因此其形成的柔性“类固着磨具”可以与不同曲率的曲面都保持良好的吻合度，从而能用于复杂形状工件的抛光。

功能陶瓷是近年来发展最快的新材料之一。压电陶瓷半球具有特殊优异的综合性能，在电子计算机、航空、航天等领域获得广泛的运用。但其作为特殊的工程材料，使得对其表面质量的加工要求也日益提高，如工件表面平整光洁、几何尺寸均匀和表面层低损伤等。传统抛光方法，不能很好地对复杂曲面零件进行抛光，存在一定的加工局限性，且抛光液价格昂贵，抛光效率低。

发明内容

为了克服已有精密加工过程中的抛光效率低、成本高、抛光质量差，本发明提供一种高效、成本低、高质量的陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置，所述加工装置包括抛光盘、抛光盘驱动轴、吸盘夹具、工件轴、齿轮机构、工件驱动轴、转接头、密封管和真空泵，所述抛光盘位于所述抛光盘驱动轴上，所述抛光盘内放置加工液，所述加工液为含有磨粒的力流变抛光液，所述吸盘夹具安装在所述工件轴下端，所述工件驱动轴通过齿轮机构，使工件轴自转，所述转接头安装在工件轴与密封管之间，所述真空泵与密封管相连接。

进一步，所述吸盘夹具位于抛光盘的上方，所述吸盘夹具下方安装工件，所述工件与所述抛光盘底面与壁面保持设定的加工间隙。

再进一步，所述吸盘夹具对称分布得设有13个直径为5的通气孔，所述吸盘夹具外圆上安装有一圈橡胶环，所述橡胶环起到密封的作用。

进一步，所述工件轴的内部中空可通气，所述工件轴的下端设有台阶，用于所述吸盘夹具的轴向定位。

进一步，所述齿轮机构包括主齿轮与副齿轮，所述主齿轮安装在所述工件驱动轴上，所述副齿轮与所述主齿轮正常啮合，所述副齿轮安装在工件轴上。

进一步，所述转接头为可以在自转的情况下工作的转接头。

更进一步，所述主齿轮与副齿轮的中心距相对位置不变，所述工件轴可以随着所述工件驱动轴上下左右移动，所述工具轴，只绕工件自转。

本发明的技术构思为：陶瓷半球由于它本身的硬脆性以及表面光滑性，用普通的机械夹持方法，很容易对工件造成损伤。可以利用陶瓷半球的平面，对其进行吸持。用大气压强将工件牢牢固定在吸盘上，然后进行抛光；由于陶瓷半球其特殊的外形，传统抛光方法难以对复杂半球状零件进行抛光或者抛光费用较高、抛光效率较低。力流变抛光方法因其具有“自适应性”，能够对半球零件进行抛光；将吸持夹紧工件的方法与力流变抛光方法完美结合。

本发明的有益效果是：(1)本发明提供一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置，可以对各类含非加工平面的复杂面型零件进行抛光，包括平面，变曲率镜面等；(2)本发明的工件吸持方法，简单，易操作，该方法解决了如半球类零件等复杂外形零件、脆性零件等难通过普通机械夹持进行抛光的问题，且能够承受较大的剪切力的作用；(3)本发明基于基础力流变抛光原理与化学腐蚀作用相结合，研发的新方法新工艺，可以大幅度提高抛光效率，可以根据不同抛光材料特性选择对应化学腐蚀剂对不同材料工件进行抛光；(4)本发明的力流变抛光液价格便宜，制备容易，经济效益好。

附图说明

图1是本发明的一种主视图；

图2是本发明的一种俯视图；

图3是陶瓷半球表面力流变抛光的工件示意图。

图中标注代表的内容为：1、抛光盘；2、抛光盘驱动轴；3、吸盘夹具；4、工件轴；5、齿轮机构6、工件驱动轴；7、转接头；8、密封管；9、真空泵；10、力流变加工液；11、工件；12、橡胶环；13、主齿轮；14、副齿轮；15、工件驱动轴驱动；16、抛光盘驱动轴驱动。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图3，一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置，包括抛光盘(1)、抛光盘驱动轴(2)、吸盘夹具(3)、工件轴(4)、齿轮机构(5)、工件驱动轴(6)、转接头(7)、密封管(8)和真空泵(9)，所述抛光盘(1)位于所述抛光盘驱动轴(2)上，所述抛光盘(1)内放置加工液(10)，所述加工液(10)为含有磨粒的力流变抛光液，所述吸盘夹具(3)安装在所述工件轴(4)下端，所述工件驱动轴(6)通过齿轮机构(5)，使工件轴(4)自转，所述转接头(7)安装在工件轴(4)与密封管(8)之间，所述真空泵(9)与密封管(8)相连接。

进一步，所述吸盘夹具(3)位于抛光盘(1)的上方，所述吸盘夹具(3)下方安装工件(11)，所述工件(11)与所述抛光盘(1)底面与壁面保持设定的加工间隙。

再进一步，所述吸盘夹具(3)对称分布得设有13个直径为5的通气孔，所述吸盘夹具(3)外圆上安装有一圈橡胶环(12)，所述橡胶环(12)起到密封的作用。

进一步，所述工件轴(4)的内部中空可通气，所述工件轴(4)的下端设有台阶，用于所述吸盘夹具(3)的轴向定位。

进一步，所述齿轮机构(5)包括主齿轮(13)与副齿轮(14)，所述主齿轮(13)安装在所述工件驱动轴(6)上，所述副齿轮(14)与所述主齿轮(13)正常啮合，所述副齿轮(14)安装在工件轴(4)上。

进一步，所述转接头(7)为可以在自转的情况下工作的转接头。

更进一步，所述主齿轮(13)与副齿轮(14)的中心距相对位置不变，所述工件轴(4)可以随着所述工件驱动轴(6)上下左右移动，所述工具轴(4)只绕工件自转。

本实施例的工作过程为：

打开真空泵(9)，利用真空泵(9)的强大吸力将陶瓷半球工件(11)的平面置于吸盘夹具(3)上，吸盘夹具(3)周围一圈的橡胶环(12)起到防漏气的作用。通过控制工件驱动轴驱动(15)，使工件轴(4)在工件驱动轴(6)的同步移动下，置于抛光盘(1)恰当位置，并调整工件(11)的最低点与抛光盘底面1～5mm之间，工件(11)某侧面与抛光盘(1)内壁面1～4mm之间。在抛光盘(1)内加入制备完成的化学辅助力流变抛光液(10)。启动抛光盘驱动(16)和工件驱动轴驱动(15)，使抛光盘(1)与工件(11)反向旋转，且保持一定的速度。力流变抛光液(10)在离心力的作用下，向抛光盘(1)内壁甩开，呈现三角形状。由于非牛顿流体的剪切增稠效应，当工件(11)与力流变抛光液(10)的相对速度达到一定值时，化学辅助力流变抛光液(10)会在工件(11)接触区形成柔性“类固着磨具”，包裹磨粒对工件表面微凸峰进行切削去除。由于化学辅助力流变抛光液(10)具有很好的流动特性，因此其形成的柔性“类固着磨具”可以与不同曲率的曲面保持良好的吻合，从而能用于陶瓷半球这类曲面工件的抛光。

应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的；本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (7)

1.一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置，其特征在于：所述加工装置包括抛光盘、抛光盘驱动轴、吸盘夹具、工件轴、齿轮机构、工件驱动轴、转接头、密封管和真空泵，所述抛光盘位于所述抛光盘驱动轴上，所述抛光盘内放置加工液，所述加工液为含有磨粒的力流变抛光液，所述吸盘夹具安装在所述工件轴下端，所述工件驱动轴通过齿轮机构，使工件轴自转，所述转接头安装在工件轴与密封管之间，所述真空泵与密封管相连接。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置，其特征在于：所述吸盘夹具位于抛光盘的上方，所述吸盘夹具下方安装工件，所述工件与所述抛光盘底面与壁面保持设定的加工间隙。

3.根据权利要求1或2所述的一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置，其特征在于：所述吸盘夹具对称分布得设有13个直径为5的通气孔，所述吸盘夹具外圆上安装有一圈橡胶环。

4.根据权利要求1或2所述的一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置，其特征在于：所述工件轴的内部中空可通气，所述工件轴的下端设有台阶，用于所述吸盘夹具的轴向定位。

5.根据权利要求1或2所述的一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置，其特征在于：所述齿轮机构包括主齿轮与副齿轮，所述主齿轮安装在所述工件驱动轴上，所述副齿轮与所述主齿轮正常啮合，所述副齿轮安装在工件轴上。

6.根据权利要求1或2所述的一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置，其特征在于：所述转接头为可以在自转的情况下工作的转接头。

7.根据权利要求5所述的一种陶瓷半球化学辅助力流变抛光加工装置，其特征在于：所述主齿轮与副齿轮的中心距相对位置不变，所述工件轴可以随着所述工件驱动轴上下左右移动，所述工具轴只绕工件自转。

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