【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种抛光装置，尤其涉及一种抛光方法可调式高效抛光装置。
技术介绍
1、随着现代航天航空业和光学的发展，对各种元器件的形状、材料以及处理方式越来越复杂，对加工精度、加工效率和加工缺陷控制的要求越来越高。而抛光可以有效改善产品的光洁度、表面质量，在光学系统、半导体、导航、航空航天、能源、医疗设备等众多领域发挥着重要作用。其中比较常见的抛光方式有固结磨粒抛光、化学机械抛光、电化学抛光、磁性复合流体抛光等。固结抛光耐用性好，抛光时间短、效率高。(详见林魁.固结磨料研磨抛光垫的性能评价及自修整机理的研究[d].南京航空航天大学,2010.)，但是可能会造成表面损伤和热损伤。化学机械抛光精度高，应用范围广，但是会造成亚表面损伤，抛光后表面会有化学物质残留难以清除，而且抛光液易对环境产生污染。电化学抛光平整度高可控性好，但是前处理时间长。磁性复合流体加工几乎不造成亚表面损伤，抛光效果优良。(详见高继博.磁性复合流体抛光机理及其使用寿命研究[d].兰州理工大学，2022.doi:10.27206/d.cnki.ggsgu.2022.000849.)，但是抛光时间过长效率低。综合以上不同抛光方式的优缺点，面向现在不断追求大批量、高精度零件的需求，需将不同的抛光方式灵活结合使用。然而目前的抛光装置多为单一加工方式且加工单个零件，无法满足日益增长的高精密零件需求。所以迫切需要实现高效率、高精度、低损伤的加工。因此，需要提供一种抛光方法可调式高效抛光装置，该装置可以根据不同产品的特性和要求，灵活调整抛光轮和抛光垫的种类、旋转速度以及抛光液
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种抛光方法可调式高效抛光装置，解决现有抛光机综合性能不足、待加工工件加工形式单一、加工效率低和加工损伤高的问题，实现安全高效率、高精度、低损伤的加工。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种抛光方法可调式高效抛光装置，包括力加载装置模块、椭圆超声振动模块、外接电场模块以及抛光装置模块，力加载装置模块设置在整个装置最上方，用于实现调节抛光间隙和在化学机械抛光中的加载；椭圆超声振动模块设置在力加载装置模块下方，其超声波换能器连接外界超声波发生器，通过其上的两个超声波变幅杆上下移动，一个方向上存在两个相互平行且频率相同但具有一定相位差的简谐运动，合成为一个二维椭圆运动轨迹，从而实现铜制连接片获得椭圆超声波轨迹，从而适应不同工件的不同平面位置抛光；外接电场模块设置在椭圆超声振动模块下方，用于电化学抛光时连接所需要的外接直流电场，构成闭合回路；抛光装置模块置于整个装置最下方，为整个装置提供抛光时所需要的动力，其研抛盘上方粘结各种抛光方式所对应的抛光垫，抛光垫上置有抛光液；通过更换塑料承接盘上研抛盘上抛光垫、抛光液以及抛光材料，从而适应不同条件下的不同方式抛光。
3、进一步，所述力加载装置模块包括手柄、丝杠、丝杠螺母，丝杠通过丝杠螺母连接，丝杠螺母固定于下方顶板上，丝杠穿过丝杠螺母和顶板利用螺纹连接下方双向推力球轴承支撑座，双向推力球轴承支撑座固定于导轨板，支撑立柱用螺栓固定于导轨板正下方，支撑立柱通过螺栓与下方支撑板相连。
4、进一步，所述椭圆超声振动模块包括超声波换能器、固定板、支撑立柱、支撑板、膜片平台以及超声波变幅杆，支撑立柱通过螺纹固定于导轨板上，并通过螺栓与下方支撑板相连，超声波换能器安装在超声波变幅杆上，超声波变幅杆穿过固定板和支撑板后与膜片平台连接固定。
5、进一步，所述外接电场模块包括高导电铜制螺栓、支撑架、抛光头移动导轨以及阵列式可摆动抛光头，所述每个阵列式可摆动抛光头包括力传感器、塑料法兰、导电螺栓、铜制连接片、开尾圆锥销，阵列式可摆动抛光头置于抛光头移动导轨上，能进行滑动，所述抛光头移动导轨包括固定螺钉和矩形双导轨，此外阵列式可摆动抛光头内部固定连接传感器，高导电性能螺栓通过螺纹连接支撑架，支撑架固定在承重板上；铜制连接片通过导电螺栓固定在塑料法兰上并且由开尾圆锥销完成固定；阵列式可摆动抛光头在抛光头移动导轨中滑动后，选择不同螺钉孔，利用固定螺钉固定，确定所需的偏心距，利用阵列式可摆动抛光头实现工件的批量加工。
6、进一步，所述抛光装置模块包括防护罩、塑料承接盘、连接板、伺服电机、研抛盘，伺服电机通过gy2凸缘联轴器连接塑料承接盘内部轴，通过连接板法兰连接上方连接板，连接板与塑料承接盘固定连接，塑料承接盘内通过沟槽与防护罩相连，内部放置研抛盘。
7、进一步，待加工工件采用石蜡粘结的方式固定于铜制连接片。
8、进一步，抛光垫采用带有固结磨料的抛光垫，以去离子水作为固结磨料抛光液，用于实现固结磨料抛光。
9、进一步，抛光垫采用聚氨酯抛光垫，以含超细颗粒、化学氧化剂为主要成分的溶液作为化学机械抛光液，并通过力加载装置施加法向作用力，能实现化学机械抛光。
10、进一步，抛光垫采用电化学抛光垫，接通外接电场，以含电解质和化学添加剂为主要成分的溶液作为电化学抛光液，能实现电化学抛光。
11、进一步，撤除研抛盘以及抛光垫，并且在塑料承接盘的永磁铁安装槽中装入永磁铁，以含有磨粒以及磁性颗粒为主要成分的磁流变液作为磁性复合流体抛光液，即能实现磁性复合流体抛光。
12、本专利技术的有益效果是：
13、本专利技术采用外接超声波振动装置，可以实现在抛光过程中，观察超声波对抛光时力的影响，并且阵列式可摆动抛光内部的力传感器可以向外界输出力的具体数值。方便研究超声波对抛光效果的影响。力传感器还可以检测化学机械抛光时加载的轴向力和抛光时剪切力的大小。
14、本专利技术具有的超声波发生装置由于超声波在同一平面内，一个方向上存在两个相互平行且频率相同但具有一定相位差的简谐运动，这两个简谐运动最终合成为一个二维椭圆运动轨迹，从而适应不同工件的不同平面位置加工。
15、本专利技术具有阵列式可摆动抛光头具有四个夹持头，可以实现对工件的同种加工形式的小批量加工，较大的提高了加工效率
16、本专利技术具有抛光头移动导轨可以调节抛光时的偏心距，研究偏心距对不同形式抛光的影响。
17、本专利技术可以通过更换研抛盘上抛光垫和抛光液的种类，可以选择包含固结磨粒抛光、化学机械抛光、电化学抛光、磁性复合流体抛光在内的多种抛光形式。抛光形式多样，灵活可调。
18、抛光时，通过研抛盘上抛光垫与工件的相对旋转运动，实现材料去除。根据所加工工件所需的不同加工方式，选择合适抛光垫与抛光液。加工时，研抛盘上的抛光垫选择带有固结磨料的抛光垫时，加入适量的去离子水作为固结磨料抛光液，即可进行固结磨料抛光。将研抛盘上的抛光垫更换为聚氨酯抛本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：包括力加载装置模块、椭圆超声振动模块、外接电场模块以及抛光装置模块，力加载装置模块设置在整个装置最上方，用于实现调节抛光间隙和在化学机械抛光中的加载；椭圆超声振动模块设置在力加载装置模块下方，其超声波换能器连接外界超声波发生器，通过其上的两个超声波变幅杆上下移动，一个方向上存在两个相互平行且频率相同但具有一定相位差的简谐运动，合成为一个二维椭圆运动轨迹，从而实现铜制连接片获得椭圆超声波轨迹，从而适应不同工件的不同平面位置抛光；外接电场模块设置在椭圆超声振动模块下方，用于电化学抛光时连接所需要的外接直流电场，构成闭合回路；抛光装置模块置于整个装置最下方，为整个装置提供抛光时所需要的动力，其研抛盘上方粘结各种抛光方式所对应的抛光垫，抛光垫上置有抛光液；通过更换塑料承接盘上研抛盘上抛光垫、抛光液以及抛光材料，从而适应不同条件下的不同方式抛光。
2.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：所述力加载装置模块包括手柄、丝杠、丝杠螺母，丝杠通过丝杠螺母连接，丝杠螺母固定于下方顶板上，丝杠穿过丝杠螺母和顶板，利用螺
3.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：所述椭圆超声振动模块包括超声波换能器、固定板、支撑立柱、支撑板、膜片平台以及超声波变幅杆，支撑立柱通过螺纹固定于导轨板上，并通过螺栓与下方支撑板相连，超声波换能器安装在超声波变幅杆上，超声波变幅杆穿过固定板和支撑板后,与膜片平台连接固定。
4.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：所述外接电场模块包括高导电铜制螺栓、支撑架、抛光头移动导轨以及阵列式可摆动抛光头，所述每个阵列式可摆动抛光头包括力传感器、塑料法兰、导电螺栓、铜制连接片、开尾圆锥销。阵列式可摆动抛光头置于抛光头移动导轨上，能进行滑动，所述抛光头移动导轨包括固定螺钉和矩形双导轨，此外阵列式可摆动抛光头内部固定连接传感器，高导电性能螺栓通过螺纹连接支撑架，支撑架固定在承重板上；铜制连接片通过导电螺栓固定在塑料法兰上并且由开尾圆锥销完成固定；阵列式可摆动抛光头在抛光头移动导轨中滑动，选择不同螺钉孔，利用固定螺钉固定，确定所需的偏心距，利用阵列式可摆动抛光头实现工件的批量加工。
5.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：所述抛光装置模块包括防护罩、塑料承接盘、连接板、伺服电机、研抛盘，伺服电机通过GY2凸缘联轴器连接塑料承接盘内部轴，通过连接板法兰连接上方连接板，连接板与塑料承接盘固定连接，塑料承接盘内通过沟槽与防护罩相连，内部放置研抛盘。
6.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：待加工工件采用石蜡粘结的方式固定于铜制连接片。
7.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：抛光垫采用带有固结磨料的抛光垫，以去离子水作为固结磨料抛光液，用于实现固结磨料抛光。
8.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：抛光垫采用聚氨酯抛光垫，以含超细颗粒、化学氧化剂为主要成分的溶液作为化学机械抛光液，并通过力加载装置施加法向作用力，能实现化学机械抛光。
9.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：抛光垫采用电化学抛光垫，接通外接电场，以含电解质和化学添加剂为主要成分的溶液作为电化学抛光液，能实现电化学抛光。
10.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：撤除研抛盘以及抛光垫，并且在塑料承接盘的永磁铁安装槽中装入永磁铁，以含有磨粒以及磁性颗粒为主要成分的磁流变液作为磁性复合流体抛光液，即能实现磁性复合流体抛光。
...【技术特征摘要】
1.一种抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：包括力加载装置模块、椭圆超声振动模块、外接电场模块以及抛光装置模块，力加载装置模块设置在整个装置最上方，用于实现调节抛光间隙和在化学机械抛光中的加载；椭圆超声振动模块设置在力加载装置模块下方，其超声波换能器连接外界超声波发生器，通过其上的两个超声波变幅杆上下移动，一个方向上存在两个相互平行且频率相同但具有一定相位差的简谐运动，合成为一个二维椭圆运动轨迹，从而实现铜制连接片获得椭圆超声波轨迹，从而适应不同工件的不同平面位置抛光；外接电场模块设置在椭圆超声振动模块下方，用于电化学抛光时连接所需要的外接直流电场，构成闭合回路；抛光装置模块置于整个装置最下方，为整个装置提供抛光时所需要的动力，其研抛盘上方粘结各种抛光方式所对应的抛光垫，抛光垫上置有抛光液；通过更换塑料承接盘上研抛盘上抛光垫、抛光液以及抛光材料，从而适应不同条件下的不同方式抛光。
2.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：所述力加载装置模块包括手柄、丝杠、丝杠螺母，丝杠通过丝杠螺母连接，丝杠螺母固定于下方顶板上，丝杠穿过丝杠螺母和顶板，利用螺纹连接下方双向推力球轴承支撑座，双向推力球轴承支撑座固定于导轨板，支撑立柱用螺栓固定于导轨板正下方，支撑立柱通过螺栓与下方支撑板相连。
3.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：所述椭圆超声振动模块包括超声波换能器、固定板、支撑立柱、支撑板、膜片平台以及超声波变幅杆，支撑立柱通过螺纹固定于导轨板上，并通过螺栓与下方支撑板相连，超声波换能器安装在超声波变幅杆上，超声波变幅杆穿过固定板和支撑板后,与膜片平台连接固定。
4.根据权利要求1所述的抛光方法可调式高效抛光装置，其特征在于：所述外接电场模块包括高导电铜制螺栓、支撑架、抛光头移动导轨以及阵列式可摆动抛光头，所述每个阵列式可摆动抛光头包括力传感器、塑料法兰、导...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶卉，王健，孙来喜，李壮，邹蕊矫，姜晨，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：
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