本发明专利技术提供一种变曲率复杂曲面零件自适应多场辅助化学机械抛光装置及抛光方法。本发明专利技术包括机架、壳体、抛光带驱动模块、气动装夹吸盘模块、集液模块、超声施载模块、雾化喷液模块、紫外光照射模块、电控模块及控制面板。本发明专利技术基于化学机械抛光原理，通过超声振动提高化学机械抛光液中磨料的机械去除效率，并通过紫外光催化化学机械抛光液，使其中产生氧化活性自由基以提高抛光液与工件之间的化学腐蚀速率，实现零件的高效低损伤超精密抛光。本发明专利技术所述装备通过调节合适参数可以实现变曲率复杂曲面零件的高效低损伤化学机械抛光，且加工过程封闭，不会产生粉尘、噪音、有害气体等污染，对环境友好，对人体无伤害。对人体无伤害。对人体无伤害。
【技术实现步骤摘要】
一种变曲率复杂曲面零件自适应多场辅助化学机械抛光装置及方法
[0001]本专利技术涉及机械加工设备
，具体而言，尤其涉及一种变曲率复杂曲面零件自适应多场辅助化学机械抛光装置及方法。
技术介绍
[0002]变曲率复杂曲面零件如光学镜片、汽车零件连接片、茶杯盖等作为日常生活与科学研究中常用的物品，其表面质量的好坏往往对其使用性能影响很大，抛光作为这类零件最后一道加工工序，对其表面质量起着决定性的作用，然而针对这类复杂曲面零件，目前依然主要依靠手工磨抛或者专用设备抛光，往往存在劳动强度大，加工效率低等问题，且由于零件材料的硬脆特性，其加工质量也难以得到保证。化学机械抛光作为一种亚纳米级精密抛光工艺，常用于各种硬脆材料全局平坦化加工，然而化学机械抛光常用于平面抛光，对于曲面的化学机械抛光设备则少有报道。因此，针对这类变曲率复杂曲面零件开发出一种曲面化学机械抛光设备，在保证加工质量的同时提高加工效率，降低工人劳动强度，对于光学镜片、汽车零件连接片、茶杯盖等加工行业具有重要的意义。
技术实现思路
[0003]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种变曲率复杂曲面零件自适应多场辅助化学机械抛光装置及方法，本专利技术采用的技术方案如下：
[0004]本专利技术采用的技术手段如下：
[0005]一种变曲率复杂曲面零件自适应多场辅助化学机械抛光装置，包括机架、壳体、抛光带驱动模块、气动装夹吸盘模块、集液模块、超声施载模块、雾化喷液模块、紫外光照射模块、电控模块及控制面板；所述抛光带驱动模块、气动装夹吸盘模块、集液模块、超声施载模块、雾化喷液模块、紫外光照射模块及电控模块设置于壳体内部的机架上；所述控制面板置于壳体侧壁；所述壳体用于保证工作状况下加工装置内部的封闭性；所述抛光带驱动模块用于驱动抛光带转动使其与被加工工件实现加工运动；所述气动装夹吸盘模块用于变曲率复杂曲面零件的装夹与移动；所述集液模块用于收集加工废液并排出；所述超声施载模块用于在抛光带与被加工工件之间施加附带不同频率超声振动的机械载荷；所述雾化喷液模块用于雾化化学机械抛光液，并施加于待加工工件表面；所述紫外光照射模块用于在被加工工件与雾化后的抛光液中施加紫外光照射作用；所述电控系统与控制面板用于集成控制各个模块的启停与运动，包括抛光过程工件夹紧与移动、抛光带转速、施载压力、超声振动频率、紫外光强度及抛光液流速的控制。
[0006]进一步地，所述机架包含地脚、底板、立板、后肋板、且设置有各模块装配凸台、连接孔及排液孔，可将各模块承载于一体，所述壳体包含顶盖、后板、侧板、前部带槽挡板与内侧壁连接板，可在加工情况下保持装置的密闭性，后板可绕与侧板相连的销轴打开以观测内部情况并往液箱添加抛光液，通过侧板上的控制面板及控制按钮可实时监测并调整加工
参数。
[0007]进一步地，所述抛光带驱动模块包括减速电机、轴承套筒、圆柱滚子轴承、张紧轮轴、磨砂革抛光带，电机由电控模块内电机驱动器驱动，经过联轴器、轴承、轴承套筒与张紧轮轴将电机输出轴回转运动转换为磨砂革抛光带回转运动，实现磨砂革抛光带与工件之间加工主运动。
[0008]进一步地，所述气动装夹吸盘模块与集液模块包括丝杠导轨、滑块、集液槽、真空吸盘、吸盘转接头、吸盘气管与排液管，以及集成于电控模块中的小型气泵，真空吸盘通过集液槽连接于滑块上，且通过转接头与气管和小型气泵连接，可通过丝杠导轨实现工件的横向位移，集液槽与真空吸盘同步移动，实现抛光液的实时收集，排液管连接于集液槽底部，将废液排出。
[0009]进一步地，所述超声施载模块包括气缸安装架、直动气缸、超声振动装置、滚轮连接架、柔性滚轮与压力传感器，超声振动装置由集成于电控模块内的超声发生器与外部工型超声振子组成。气缸安装架通过螺栓连接于机架立板上，另一端连接直动气缸，直动气缸由集成于电控模块内的小型气泵驱动，且直动气缸输出端连接工型超声振子，工型超声振子通过滚轮连接架与柔性滚轮连接，压力传感器置于柔性滚轮内部。加工时通过控制按钮使气缸输出端推动柔性滚轮下压于抛光带上，使抛光带与工件之间产生相互作用力，柔性滚轮在受压时产生弹性形变，以适应工件形状实现曲面均匀施载，压力传感器可将实时压力数据传输回电控装置，将压力信息显示于控制面板上，可根据所显示的压力信息调节下压力大小，并可通过控制按钮开启超声振动，依靠超声空化作用驱动磨料增强其在加工中的机械去除作用，提高加工效率。
[0010]进一步地，所述雾化喷液模块包括液箱、箱盖、小型抽液泵、转接头、液管、雾化喷头，液箱置于机架底板上，通过底板凹槽定位，小型抽液泵抽液端探入液箱内，通过法兰与螺栓固定于液箱上，雾化喷头接于液管上，并经转接头穿过机架立板所开孔与抽液泵相连，抽液泵由电控装置控制，通过控制按钮可在加工时将抛光液经雾化喷嘴喷射于工件上。
[0011]进一步地，所述紫外光照射模块包括紫外光发生装置、灯管、紫外光灯头，紫外光发生装置通过螺栓连接于机架立板后部，由电控装置控制，灯管通过机架侧板上所开孔探于前端加工位置，灯管所连紫外光灯头对准加工位置，加工时由控制按钮开启对被加工工件与雾化抛光液进行紫外光照射，并可调节紫外光强度以改变羟基自由基生成数量与速率，以达到最佳加工速度与最佳表面质量。
[0012]进一步地，所述电控模块安装于机架立板后侧面上端，通过螺栓固定，各电器装置线路集于电控系统内，且集成电机驱动模块、超声发生器与小型气泵，可控制各个模块的启停与运动，根据工件的不同材质与形状、抛光液的不同成分以及不同加工阶段，调整抛光过程工件夹紧与移动、抛光带转速、施载压力、超声振动频率、紫外光强度及抛光液流速，达到合适的加工速率及表面质量。
[0013]本专利技术还公开了基于上述变曲率复杂曲面零件自适应多场辅助化学机械抛光装置的工艺方法，包括如下步骤：
[0014]步骤1、打开壳体后板，打开液箱盖，添加配置好的化学机械抛光液至液箱2/3～3/4容积，并将液箱盖与壳体后板关闭。
[0015]步骤2、将待加工工件置于真空吸盘上，通过控制按钮开启吸盘气吸以固定工件，
并控制丝杠导轨滑块使工件移动至合适位置。
[0016]步骤3、通过控制按钮驱动电机带动抛光带旋转，根据控制面板所显示数值调节抛光带转速至80
‑
120r/min左右的较低初始速度。
[0017]步骤4、通过控制按钮开启喷雾装置，调节至6
‑
10ml/min的较小初始流速；开启紫外光照射装置，调节至80
‑
120mW/cm2的较小初始紫外光强度。
[0018]步骤5、通过控制按钮操控直动气缸降下柔性滚轮，根据控制面板观测实时压力并调节压力至合适大小，根据不同被加工工件调节超声振动频率、抛光带转速、抛光液流速与光照强度至合适值，根据所需加工时间设置定时关闭，待达到加工时间后各模块自动关闭，取出被加工工件，抛光结束。
[0019]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0020]1.本专利技术提供了一种变曲率复杂本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种变曲率复杂曲面零件自适应多场辅助化学机械抛光装置，其特征在于，包括机架、壳体、抛光带驱动模块、气动装夹吸盘模块、集液模块、超声施载模块、雾化喷液模块、紫外光照射模块、电控模块及控制面板；所述抛光带驱动模块、气动装夹吸盘模块、集液模块、超声施载模块、雾化喷液模块、紫外光照射模块及电控模块设置于壳体内部的机架上；所述控制面板置于壳体侧壁；所述壳体用于保证工作状况下加工装置内部的封闭性；所述抛光带驱动模块用于驱动抛光带转动使其与被加工工件实现加工运动；所述气动装夹吸盘模块用于变曲率复杂曲面零件的装夹与移动；所述集液模块用于收集加工废液并排出；所述超声施载模块用于在抛光带与被加工工件之间施加附带不同频率超声振动的机械载荷；所述雾化喷液模块用于雾化化学机械抛光液，并施加于待加工工件表面；所述紫外光照射模块用于在被加工工件与雾化后的抛光液中施加紫外光照射作用；所述电控系统与控制面板用于集成控制各个模块的启停与运动，包括抛光过程工件夹紧与移动、抛光带转速、施载压力、超声振动频率、紫外光强度及抛光液流速的控制。2.根据权利要求1所述的变曲率复杂曲面零件自适应多场辅助化学机械抛光装置，其特征在于，所述机架包括地脚、底板、立板、后肋板、且设置有各模块装配凸台、连接孔及排液孔，可将各模块承载于一体，所述壳体包含顶盖、后板、侧板、前部带槽挡板与内侧壁连接板，可在加工情况下保持装置的密闭性，后板可绕与侧板相连的销轴打开以观测内部情况并往液箱添加抛光液，通过侧板上的控制面板及控制按钮实时监测并调整加工参数。3.根据权利要求1所述的变曲率复杂曲面零件自适应多场辅助化学机械抛光装置，其特征在于，所述抛光带驱动模块包括减速电机、轴承套筒、圆柱滚子轴承、张紧轮轴、磨砂革抛光带，电机由电控模块内电机驱动器驱动，经过联轴器、轴承、轴承套筒与张紧轮轴将电机输出轴回转运动转换为磨砂革抛光带回转运动，实现磨砂革抛光带与工件之间加工主运动。4.根据权利要求1所述的变曲率复杂曲面零件自适应多场辅助化学机械抛光装置，其特征在于，所述气动装夹吸盘模块与集液模块包括丝杠导轨、滑块、集液槽、真空吸盘、吸盘转接头、吸盘气管与排液管，以及集成于电控模块中的小型气泵，真空吸盘通过集液槽连接于滑块上，且通过转接头与气管和小型气泵连接，可通过丝杠导轨实现工件的横向位移，集液槽与真空吸盘同步移动，实现抛光液的实时收集，排液管连接于集液槽底部，将废液排出。5.根据权利要求1所述的变曲率复杂曲面零件自适应多场辅助化学机械抛光装置，其特征在于，所述超声施载模块包括气缸安装架、直动气缸、超声振动装置、滚轮连接架、柔性滚轮与压力传感器，超声振动装置由集成于电控模块内的超声发生器与外部工型超声振子组成；气缸安装架通过螺栓连接于机架立板上，另一端连接直动气缸，直动气缸由集成于电控模块内的小型气泵驱动，且直动气缸输出端连接工型超声振子，工型超声振子通过滚轮连接架与柔性滚轮连接，压力传感器置于柔性滚轮内...
【专利技术属性】
技术研发人员：张振宇，李浩东，李嘉新，余家欣，孟凡宁，周红秀，石春景，冯俊元，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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