半球谐振子力流变抛光设备及力流变抛光方法技术

本发明专利技术的半球谐振子力流变抛光设备，包括机架；所述机架上对应设有料槽模块

【技术实现步骤摘要】
半球谐振子力流变抛光设备及力流变抛光方法


[0001]本专利技术属于精密与超精密加工
，具体涉及半球谐振子力流变抛光设备及方法
。

技术介绍

[0002]半球谐振陀螺是
20
世纪
60
年代出现的一种新型惯性陀螺，其具有结构简单
、
精度高
、
功耗低等优点，在新一代长寿命卫星惯性系统中具有广阔的应用前景
。
半球谐振子是半球谐振陀螺的核心零件，其加工精度和质量直接制约着陀螺器件及系统的性能
。
半球谐振子属于异形零件，其主体结构为带有中心支撑杆的小尺寸薄壁半球壳体，其材料为高熔融石英玻璃，经切削加工
、
磨削
、
精密加工制成
。
特定的服役环境及工作原理对半球谐振子的表面质量和形位精度要求极高，而材料的高硬脆性
、
结构的薄壁特征及内表面球面等问题均给其高效
、
高质量的抛光带来了极大的挑战
。
[0003]目前针对复杂曲面的抛光方法主要有磨料射流抛光
、
磁流变抛光
、
离子束抛光
、
气囊抛光，以及力流变抛光等
。
磨粒流抛光是通过载有磨料的黏弹体在压力下反复通过工件表面实现抛光加工，但是其需要复杂的磨粒流推动系统，且抛光效率较低
。
磁流变抛光
(MRF)
的原理是在磁流变液中加入抛光粉
(
磁流变液通常由磁性颗粒
、
基液和稳定剂组成的悬浮液
)
，通过高强磁场作用使磁流变液特性发生急剧的转变，表现为类似固体的性质，从而达到去除微量材料的目的
。
但是磁流变抛光技术的加工介质
(
磁性磨粒
、
磁悬浮液和磁流变液
)
的制作比较复杂，使用成本较高，且加工设备需要较为复杂的磁辅助装置，制约了这种加工方法的应用
。
离子束抛光基于离子束溅射原理来达到材料去除的目的，离子束抛光和
MRF
一样具有加工精度高
、
材料去除性好的优点，此外具有无应力
、
非接触的优点，特别适合复杂曲面的超精密抛光，但由于设备要求精度高导致成本较高
。
气囊抛光的原理是球形抛光工具气囊充气后具有弹性，可以自适应工件表面的曲率形状，因此也可用于加工复杂曲面的超精密抛光，但对于半球谐振子抛光来说，由于半球谐振子尺寸较小，并且结构复杂使得气囊不易接触到半球谐振子内部，并且由于半球谐振子易碎，气囊的直接接触极易造成半球谐振子的碎裂，导致加工失败，从而也制约了气囊抛光在这方面的应用
。
力流变抛光利用非牛顿流体的剪切增稠效应，使力流变抛光液在剪切应力作用下，在被抛光表面形成柔性把持磨粒的流变层实现材料去除，能够实现工件表面高效
、
高质量的抛光，具有成本低优势
。
但是目前尚没有能够用于谐振子抛光加工的力流变抛光设备
。
[0004]目前对于半球谐振子抛光的加工方法还主要依赖于手工抛光，不仅对于加工人员的技术要求极高，需要具备多年抛光经验才能将使得抛光处理后的石英谐振子的粗糙度和圆度满足设计要求，并且由于半球谐振子的材料特性和结构特点极易碎裂，所以在手工抛光过程中的损耗率极大
。
此外，谐振子手工抛光所需的时间长达1周，造成半球谐振子价格居高不下
。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种半球谐振子力流变抛光设备
。
本专利技术的半球谐振子力流变抛光设备能够对半球谐振子进行高效
、
高质量
、
低成本的力流变抛光加工
。
对应的，本专利技术还提供了使用本专利技术抛光设备对半球谐振子进行力流变抛光加工的方法
。
[0006]对于抛光设备，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]半球谐振子力流变抛光设备，包括机架；所述机架上对应设有料槽模块
、
工件夹持驱动抛光模块
、
抛光工具模块
、
引流模块和进给模块；所述料槽模块包括用于盛放力流变抛光液的卧式料槽，所述卧式料槽可以由料槽驱动电机驱动作旋转；所述工件夹持驱动抛光模块包括工件夹持器，以及和工件夹持器传动连接的工件驱动电机，半球谐振子装夹于工件夹持器上后能够由工件驱动电机驱动作旋转；所述抛光工具模块包括呈相对状设置的外球面抛光工具和内球面抛光工具；所述外球面抛光工具固定设于工件夹持器的前方，所述外球面抛光工具上设有可以容纳半球谐振子的外球面的半球槽，且槽底设有让位孔使半球谐振子的中心支撑杆可以穿过让位孔由工件夹持器夹持，所述外球面抛光工具的顶部和侧部分别设有
A
进料口和
A
出料口；所述内球面抛光工具上设有半球头，半球头的顶部设有通道孔可以排出抛光液；所述内球面抛光工具和所述外球面抛光工具对合后，半球谐振子的中心支撑杆插入通道孔中；所述内球面抛光工具的顶部具有
B
进料口，所述半球头上对应设有进料切口，形成进料流道；所述引流模块包括固定设置的刮板，抛光时，所述刮板使附着在卧式料槽上部的力流变抛光液能够被引流进入抛光工具模块中；所述内球面抛光工具固定设于刮板下方；所述进给模块能够驱动工件夹持驱动抛光模块和外球面抛光工具整体向前进给使外球面抛光工具与内球面抛光工具对合，或者整体向后移动退出
。
[0008]与现有技术相比，本专利技术的力流变抛光设备中，具有对应设置的料槽模块
、
工件夹持驱动抛光模块
、
抛光工具模块
、
引流模块和进给模块，其中，料槽模块用于将力流变抛光液带至卧式料槽的上部，工件夹持驱动抛光模块用于夹持半球谐振子并驱动其做旋转；引流模块用于将力流变抛光液从卧式料槽的上部刮下并引流至抛光工具的内部，抛光工具模块的结构使旋转的半球谐振子能引起其内部的力流变抛光液产生剪切增稠效应，形成柔性固着模具，对半球谐振子的外球面和内球面实现高效
、
高质量的抛光加工，且旋转的半球谐振子使抛光工具内部的抛光液形成流场，使抛光工具内部的抛光液持续流出，使刮板上的抛光液能够顺利流入实现置换，避免加工区域的力流变抛光液因温度过高导致性能下降甚至失效，而抛光工具上的抛光液入口设于顶部，与出口之间存在高度差，使得抛光时能产生虹吸效应，有利于抛光工具底部的抛光液排出，一定程度上能加速抛光液的流动；进给模块用于驱动工件夹持驱动抛光模块和外球面抛光工具整体向前进给使外球面抛光工具与内球面抛光工具对合，或者整体向后移动退出，便于工件装夹和拆卸，各模块组合形成整体，使得可以持续对半球谐振子进行力流变抛光加工；此外，本专利技术设备抛光效率高的同时，设备易于制造，成本相对较低，且抛光所需的力流变抛光液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
半球谐振子力流变抛光设备，其特征在于：包括机架
(1)
；所述机架
(1)
上对应设有料槽模块
(2)、
工件夹持驱动抛光模块
(3)、
抛光工具模块
(4)、
引流模块
(5)
和进给模块
(6)
；所述料槽模块
(2)
包括用于盛放力流变抛光液的卧式料槽
(201)
，所述卧式料槽
(201)
可以由料槽驱动电机
(202)
驱动作旋转；所述工件夹持驱动抛光模块
(3)
包括工件夹持器
(301)
，以及和工件夹持器
(301)
传动连接的工件驱动电机
(302)
，半球谐振子
(7)
装夹于工件夹持器
(301)
上后能够由工件驱动电机
(302)
驱动作旋转；所述抛光工具模块
(4)
包括呈相对状设置的外球面抛光工具
(401)
和内球面抛光工具
(402)
；所述外球面抛光工具
(401)
固定设于工件夹持器
(301)
的前方，所述外球面抛光工具
(401)
上设有可以容纳半球谐振子
(7)
的外球面的半球槽
(4011)
，且槽底设有让位孔
(4012)
使半球谐振子
(7)
的中心支撑杆可以穿过让位孔
(4012)
由工件夹持器
(301)
夹持，所述外球面抛光工具
(401)
的顶部和侧部分别设有
A
进料口
(4013)
和
A
出料口
(4014)
；所述内球面抛光工具
(402)
上设有半球头
(4021)
，半球头
(4021)
的顶部设有通道孔
(4022)
可以排出抛光液；所述内球面抛光工具
(402)
和所述外球面抛光工具
(401)
对合后，半球谐振子
(7)
的中心支撑杆插入通道孔
(4022)
中；所述内球面抛光工具
(402)
的顶部具有
B
进料口
(4023)
，所述半球头
(4021)
上对应设有进料切口，形成进料流道；所述引流模块
(5)
包括固定设置的刮板
(501)
，抛光时，所述刮板
(501)
使附着在卧式料槽
(201)
上部的力流变抛光液能够被引流进入抛光工具模块
(4)
中；所述内球面抛光工具
(402)
固定设于刮板
(501)
下方；所述进给模块
(6)
能够驱动工件夹持驱动抛光模块
(3)
和外球面抛光工具
(401)
整体向前进给使外球面抛光工具
(401)
与内球面抛光工具
(402)
对合，或者整体向后移动退出
。2.
根据权利要求1所述的半球谐振子力流变抛光设备，其特征在于：所述内球面抛光工具
(402)
的侧部设有
B
出料口
(4024)
，所述半球头
(4021)
上对应设有出料切口，形成出料流道
。3.
根据权利要求1所述的半球谐振子力流变抛光设备，其特征在于：所述刮板
(50...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁巨龙，徐云来，陈聪，
申请(专利权)人：杭州智谷精工有限公司，
类型：发明
国别省市：