用于抛光的多射流工具及包括该工具的抛光系统技术方案

本申请涉及一种用于抛光的多射流工具及包括该工具的抛光系统。该多射流工具包括：转接头，用于输送抛光液；缓冲腔，与所述转接头固接，用于缓冲经由所述转接头输送的抛光液；以及喷孔座，与所述缓冲腔的端面紧固连接，并且所述喷孔座中设置有多个喷孔或喷嘴，使得所述缓冲腔中的所述抛光液经由所述多个喷孔或喷嘴喷出。采用本申请的多射流抛光工具，相对于单一射流抛光方法提高了抛光效率。

【技术实现步骤摘要】
用于抛光的多射流工具及包括该工具的抛光系统
本专利技术涉及超精密抛光加工领域，尤其涉及一种用于抛光的多射流工具及包括该多射流工具的抛光系统。
技术介绍
当前，对于具有光学表面精度的零部件的需求越来越高，涌现出了许多高精度的抛光方法。射流抛光方法最早是由Fahnle等人于1998年提出，其方法是利用相对较低压(一般低于20bar)的射流喷击工件表面，射流为混有磨粒的抛光液，该射流在单位时间内会形成一定的材料去除量，即所谓的材料去除函数，然后通过扫描整个工件实现对整个工件表面的抛光(OliverW.Fahnel,HedeservanBrugandHansJ.Frankena.“Fluidjetpolishingofopticalsurfaces”,AppliedOptics,37(28),6671-6673,1998)。该方法不仅可以实现高精度的抛光，而且抛光过程中不存在刀具的磨损问题，加工过程中射流会实时冷却工件，使工件无温升，因此，它是一种具有广阔市场前景的加工方法。然而，由于其射流束尺寸小，加工效率较低，使得其仅适用于小口径的工件的抛光或者大尺寸工件边缘部分的修正，无法应用于大尺寸工件的高效抛光。虽然可以通过提高流体压力以及适当增加喷孔直径来提高抛光效率，但是提高压力后，压力一旦超过一定的阈值，材料就会发生脆性断裂去除，导致表面缺陷，达不到抛光的效果；增大喷孔直径虽然能形成较大尺寸的去除函数，但是相同压力下，中心区域的压力会超出阈值，破坏加工表面，而且射流束易发散，材料去除不稳定。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种用于抛光的多射流工具以及包括该工具的抛光系统，从而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。根据本公开的一个方面，提供一种用于抛光的多射流工具，包括：转接头，用于输送抛光液；缓冲腔，与所述转接头固接，用于缓冲经由所述转接头输送的抛光液；以及喷孔座，与所述缓冲腔的端面紧固连接，并且所述喷孔座中设置有多个喷孔或喷嘴，使得所述缓冲腔中的所述抛光液经由所述多个喷孔或喷嘴喷出。根据一个实施例，所述多个喷孔按照线性阵列分布，或者所述多个喷孔沿径向辐射状分布，或者所述多个喷孔分布为多个同心环形，或者所述多个喷孔根据目标去除函数形状以不等间距分布。根据一个实施例，每个所述喷孔的直径小于2mm。根据一个实施例，所述喷孔座使用硬质材料形成。根据一个实施例，所述硬质材料包括硬质不锈钢、硬质合金或宝石材料。根据一个实施例，所述喷孔座中分布有所述多个喷孔的区域由硬质材料形成。根据一个实施例，所述喷孔座的上表面和下表面中的至少一个为平面、凹面或凸面。根据一个实施例，每个所述喷孔为柱形孔或锥形孔根据一个实施例，所述多个喷嘴为多个独立的喷嘴，垂直安装在喷孔座上，多个喷嘴按一定规律的阵列分布，以保证每个喷嘴执行独立的抛光工序。根据本公开的另一个方面，还提供了一种抛光系统，包括：抛光液供给部，用于供应抛光液；前述用于抛光的多射流工具，用于接收所述抛光液供给部供应的抛光液并将所述抛光液喷出；工作台，用于承载待抛光工件，使得所述待抛光工件被所述抛光液抛光；以及数控系统，用于在抛光过程中控制所述多射流工具与所述待抛光工件之间的距离和/或角度。根据本公开的技术方案，至少能够取得以下技术效果中的一部分：(1)在保证单一射流能量不变或接近、材料的去除行为与单一射流的一致的基础上，通过增加射流束数量，相对于单一射流抛光方法大大提高了抛光效率。(2)由于不是通过提高流经单一喷孔的压力来提高抛光效率，因而可以避免材料发生脆性断裂去除。而且，通过设置多个喷孔或喷嘴来增加射流束数量，而不是增大单一喷孔或喷嘴的直径，能够避免中心区域的压力过度增大的问题。(3)本公开提供的技术方案使得射流抛光方法应用于中大尺寸的工件的抛光成为可能，比如可以应用于强激光光学元件和太空望远镜光学玻璃的粗抛(保形抛光)阶段。(4)对于小尺寸工件，可实现利用射流抛光工具进行全口径抛光，实现快速抛光，极大缩短抛光时间。(5)抛光过程中不存在发热的问题，不会引发工件的热变形。(6)本公开的技术方案不仅适用于平面的抛光，也适用于各种自由曲面的抛光，包括非球面和功能结构表面等，对于提高透镜阵列等结构阵列的抛光效率尤为显著。(7)在本公开的技术方案中，根据不同加工工件的要求可以设计不同的喷孔阵列分布形状、喷孔形状、喷嘴阵列分布形状，并且喷孔座的表面形状也可以根据具体的抛光要求而设计，因而设计制造成本相对低于其他抛光方法。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。附图说明通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。图1(a)为根据一示例性实施例的用于抛光的多射流工具的剖视图，图1(b)为该多射流工具的轴侧视图。图2(a)示出根据一示例性实施例的用于抛光的多射流工具中喷孔分布的一个示例。图2(b)示出根据一示例性实施例的用于抛光的多射流工具中喷孔分布的一个示例。图2(c)示出根据一示例性实施例的用于抛光的多射流工具中喷孔分布的一个示例。图2(d)示出根据一示例性实施例的用于抛光的多射流工具中喷孔分布的一个示例。图3(a)示出根据一示例性实施例的用于抛光的多射流工具中喷孔座表面形状的一个示例。图3(b)示出根据一示例性实施例的用于抛光的多射流工具中喷孔座表面形状的一个示例。图4示出根据示例性实施例的用于抛光的多射流工具中喷孔形状的多个示例。图5(a)示出根据一比较例的抛光工具的孔分布。图5(b)示出图5(a)的抛光工具的去除函数实验结果。图5(c)示出根据一示例性实施例的多射流抛光工具的孔分布。图5(d)示出图5(c)的抛光工具的去除函数实验结果。图5(e)示出根据一示例性实施例的多射流抛光工具的孔分布。图5(f)示出图5(e)的抛光工具的去除函数实验结果。图6示出根据一示例性实施例的抛光系统的示意图。图7为根据一示例性实施例的抛光系统加工小尺寸工件时的示意图。图8为根据一示例性实施例的抛光系统加工大尺寸工件时的示意图。图9示出采用本公开的多射流工具对16个圆形透镜组成的阵列进行抛光的示例。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步阐述。图1(a)为根据一示例性实施例的用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于抛光的多射流工具，包括：转接头，用于输送抛光液；缓冲腔，与所述转接头固接，用于缓冲经由所述转接头输送的抛光液；以及喷孔座，与所述缓冲腔的端面紧固连接，并且所述喷孔座中设置有多个喷孔或者多个喷嘴，使得所述缓冲腔中的所述抛光液经由所述多个喷孔或者喷嘴喷出。

【技术特征摘要】
1.一种用于抛光的多射流工具，包括：转接头，用于输送抛光液；缓冲腔，与所述转接头固接，用于缓冲经由所述转接头输送的抛光液；以及喷孔座，与所述缓冲腔的端面紧固连接，并且所述喷孔座中设置有多个喷孔或者多个喷嘴，使得所述缓冲腔中的所述抛光液经由所述多个喷孔或者喷嘴喷出。2.根据权利要求1所述的用于抛光的多射流工具，其中，所述多个喷孔按照线性阵列分布，或者所述多个喷孔沿径向辐射状分布，或者所述多个喷孔分布为多个同心环形，或者所述多个喷孔根据目标去除函数形状以不等间距分布。3.根据权利要求2所述的用于抛光的多射流工具，其中，每个所述喷孔的直径小于2mm。4.根据权利要求1到3中任一项所述的用于抛光的多射流工具，其中，所述喷孔座使用硬质材料形成。5.根据权利要求4所述的用于抛光的多射流工具，其中，所述硬质材料包括硬质不锈钢、硬质合金或宝石材料。6.根据权利要求1到3中任一项所述的用于抛光的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春锦，张志辉，李荣彬，赖锦棠，何丽婷，
申请(专利权)人：香港理工大学，
类型：发明
国别省市：中国香港,81