抛光设备制造技术

一种抛光设备，包括由多个电极元件组成的电极，电极驱动装置和分布在电极与工件之间的电介质研磨粒。抛光压力通过交流电压加到电极上时产生的库仑力施加到研磨粒上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抛光设备，它使用电介质研磨粒对工件进行抛光。该研磨粒位于穿过电极加电压时产生的库仑力施加加工压力的位置上。
技术介绍
人们已经建议过具有各种结构的抛光设备。通常，抛光设备有一抛光垫以固定粘在面板上的研磨粒，通过面板与工件的彼此相对运动而实现抛光。近年来，对工作流体的研究已经取得了进展，这种流体对电场或磁场有反应，有的抛光设备使用了这种工作流体。例如，在抛光和表面精整这类加工中，已经使用了磁性流体，它含有弥散埃级的磁粒。这种流体单独使用时，几乎没有抛光作用，所以，为了抛光应用，在流体中加入了研磨粒。磁场在磁性流体中感应的磁力使研磨粒被流体压在工件表面上。虽然当工件呈球形或其他类似特殊形状时使用磁性流体抛光是合适的，但磁性流体抛光仍存在许多问题。例如，磁性流体感应产生的加工压力小，从而导致抛光效率低。此外，磁性物质还妨碍着抛光加工，抑制提高表面粗糙度效果。其他问题还有去除的材料毛刺夹带在磁性流体内引起划痕，以及遇有磁性工件时，研磨粒运动受到约束，致使抛光不可能达到所需的效果。上述问题限制了用磁性流体进行抛光的应用。磁性反应(MR)流体是一种含有弥散铁粉或其他具有微米级粒度的铁磁粒流体。当磁场加到这种还含有研磨粒的流体时，就会在粒间产生很强的吸引力，造成铁粒迅速聚积成粘稠磁性柱状形成物，可以用来向工件表面施加强大加工力，保证高的加工效率。然而，由于考虑到难于控制该形成物的形状、位置和表观粘度，可以认为存在一种高风险，即，向形成物施加压力将使工件表面产生划痕。因此，人们已经认识到，这种MR流体对于初次粗磨适用，但精细抛光不便于使用。通常，用在MR流体中使用的大粒度铁粒成为它用于精细抛光的另一障碍。图12表示现有抛光设备的例子。该设备包括旋转电极1和抛光垫2，后者直接在旋转电极1正下方。磨料是研磨粒弥散在具有电绝缘性能的硅油或润滑剂中。在导电试件3与旋转电极1之间加入交流电压，引起研磨粒与电极1交替地吸引和排斥。这样支撑电极1，即，使它能通过驱动装置(未示出)按照箭头A所示方向转动。图13具体说明现有的电极作用。外加电场使研磨粒4聚积一起成链状组织，相对于导电试件3垂直排列成行。在这种情况下，相邻粒束间具有相互斥力，为了保持一定间距，研磨粒的位置易于变得不均匀，导致抛光面表面粗糙度的不均匀性。使用现有这样配置的抛光设备，研磨粒从旋转电极1到达导电试件3的运动和研磨粒的不均匀分布使大型产品达到高质量抛光面很困难。此外，在旋转电极与导电工件之间必须施加电压也使得抛光设备难于应用于绝缘材料。因为有绝缘性能的工件厚度起着与气隙相同的作用，所以，不用强度高到足以控制研磨粒位置的电场强度就不能达到高质量抛光效果；这意味着工作是危险的，工件又有被放电损坏的危险。此外，抛光件转动产生的离心力往往会引起研磨粒积累在抛光区周围，从而降低了抛光效率。为此，现有的抛光设备力图再次利用库仑力，使研磨粒回到抛光区，运用被施加电场的研磨粒具有高介电常数这一事实，达到研磨粒相对于工件均匀分布的目的。然而，上述相邻粒束间距仍不能使研磨粒高度均匀分布。
技术实现思路
所以，本专利技术的一个目的是提供了一种抛光设备，它能够抛光绝缘材料和易于控制研磨粒分布的均匀性。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种抛光设备，包括由许多电极元件组成的电极，驱动电极用的驱动装置和具有介电性能的研磨粒，这些研磨粒分布在电极与工件之间且在交流电压加到电极产生库仑力所施加工压力的位置。也就是说，本专利技术涉及一种抛光设备，它利用库仑力把研磨粒收集在试件上，与此同时将研磨粒弥散在试件上，又把加工压力作用到收集的研磨粒上，以此进行抛光过程。配置的电极表现为许多不同直径的电极元件，它们按同心圆结构排列，相互用绝缘材料隔离。电极这样配置，即，使得不同电压加到许多电极元件上。例如，电极元件的外加电压，从中心元件起向外逐渐升压。电极可以是圆柱形电极，由膜状导体和绝缘层组成，它们这样在轴上缠绕，即导体和绝缘层交替缠在轴上。抛光设备可包括电极，装在绝缘管周围，该管用来将含有弥散研磨粒的流体输送到工件，外加低频交流电场，其具有频率0.1～10Hz，电场强度1.5～3KV/mm。组成的电极表现为许多不同直径的电极元件，它们按同心圆结构排列，相互用绝缘材料隔离，因而能均匀抛光，而且不受工件材料或厚度的影响。此外，许多电极元件外加不同电压，再调节绝缘材料厚度，便有可能减少因电极旋转产生离心力造成的研磨粒散开。而且，外加电压从中心元件起向外升压有助于均匀抛光。由膜状导体和绝缘层组成的电极易于制造，它们这样在轴上缠绕，即导体和绝缘层交替缠在轴上，而绝缘材料厚度减小使有可能采用低的外加电压，从而达到节能效果。附图说明从本专利技术附图和以下的详细描述中，本专利技术详细性能、特征和优点将更加一目了然。图1是本专利技术抛光设备第1实施例旋转电极示意图。图2是图1电极主件垂直剖面图。图3是图1电极底视图。图4是本专利技术第2实施例旋转电极主件垂直剖面图。图5是本专利技术第3实施例用于构成旋转电极的层状结构。图6具体说明用图5层状结构制造旋转电极的方法。图7表示使用图6旋转电极的抛光设备。图8表示本专利技术旋转电极加工头应用的示例。图9(a)是本专利技术第4实施例旋转电极透视图和图9(b)表示图9(a)旋转电极的电极部分。图10是第5实施例主件透视图。图11具体说明本专利技术抛光设备输入研磨粒流体的示例。图12表示现有的抛光设备电极。图13具体说明图12现有的抛光电极作用。具体实施例方式现参照附图对本专利技术描述如下。图1表示本专利技术第1实施例抛光设备10的旋转电极11，图2表示电极主件的垂直剖面图，图3则是电极底视图。抛光设备10中有一旋转电极11，靠驱动装置(未示出)旋转，旋转电极11与工件12之间滴入含润滑油的流体，油中弥散着电绝缘研磨粒13。加工压力作用到聚积的研磨粒上，使能有效抛光。旋转电极11外加交流电压后，产生库仑力，用来使研磨粒13排列成行，在抛光垫17与工件12之间形成珠链。外加电场的场强最好是±1～10KV/mm，频率0.1～1000Hz。当涉及大量抛光时，最好使用正常出现的矩形波，而在抛光工作量不大时，则最好使用平滑出现的正弦波，不含有噪声分量。旋转电极11包括有支承轴14，固定板15，柱形电极部分16，盘状抛光垫17等。这样支撑支承轴14，使能靠驱动装置(未示出)，按照图1箭头A所示方向进行旋转。固定板15固定在支承轴14上，并支撑电极部分16。抛光垫17的直径基本上与电极部分16的相同，充满或供以研磨粒13，这些研磨粒弥散在具有电绝缘性能的低粘度润滑油里。通过碳质馈电装置18将交流电压加到旋转电极11。电极部分16包含有许多同心圆柱形导电电极元件16a(图2和3)，每个元件可外加不同电场。例如，强电场加到圆周部分，即工作时，有着巨大离心力的地方，而外加的低电压则朝向中心。碳质馈电装置18由碳素电极18a和支承部分18b组成。电极部分16中，电极导电元件16a与绝缘件16b交错排列。由于含有研磨粒的流体充满或向抛光垫17输送，故可采用煤油和硅油以及其他类似的电绝缘流体，其动粘度约为1～10000mm2/S。弥散颗粒可以采用单晶或多晶金刚石，二氧化铈(CeO2)，三氧化二铝(Al2O3)，三氧化二镧(La2O3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光设备，包括由多个电极元件组成的电极，驱动电极的驱动装置和具有介电性能的研磨粒，这些研磨粒分布在电极与工件之间，且在由交流电压加到电极而产生的库仑力施加加工压力的位置上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赤上阳一，佐藤祐吉，山本亲庆，
申请(专利权)人：秋田县，
类型：发明
国别省市：JP[日本]