CN103878685B - 一种变粒度螺旋形磨盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变粒度螺旋形磨盘，包括研磨盘和工件进给机构，研磨盘表面上装有螺旋形挡板,研磨盘的表面粒度随着螺旋形挡板梯度式变化；研磨盘固定在底座上，底座内装有驱动研磨盘的驱动电机，底座侧面固接旋转座，旋转座上设有旋转臂，所述旋转臂连接工件进给机构。本发明结构简单紧凑，成本较低，自动化程度高，通过螺旋形研磨盘的磨料粒度梯度化设计，可以对工件分别进行从粗磨到精抛的不同程度的加工；研磨抛光盘转动的时候工件也会跟着自转运动，二者的共同作用下可实现待加工表面的加工纹理无序化从而提高了加工效率与质量。

Description

一种变粒度螺旋形磨盘

技术领域

本发明涉及一种变粒度螺旋形磨盘，适用于光学元件、非晶薄膜衬底等工件表面的研磨与抛光加工。

背景技术

研磨是利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工(如切削加工)。研磨可用于加工各种金属和非金属材料，加工的表面形状有平面，内、外圆柱面和圆锥面，凸、凹球面，螺纹，齿面及其他型面。加工精度可达IT5～01，表面粗糙度可达Ra0.63～0.01微米。

抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。利用柔性抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。抛光不能提高工件的尺寸精度或几何形状精度，而是以得到光滑表面或镜面光泽为目的，有时也用以消除光泽(消光)。

当我们需要对代加工工件进行光整加工，用以改善工件表面粗糙度或强化其表面的加工过程，通常同时采用研磨和抛光。传统的利用研磨盘或者抛光盘的光整系统将研磨与抛光工序分开，使得由研磨过度到抛光时系统需要将研磨盘更换为抛光盘，很难提升加工效率。即使是单一的研磨加工，单一磨粒粒度的研磨盘也并不能使工件完全达到所需的表面粗糙度或者需要很长的加工时间。且传统的研磨和抛光系统，加工时需要人为添加砝码或由工件和承托工件的器件本身的重力来决定施加于工件表面与研磨盘(或抛光盘)表面的压力，这使得所是施加的压力不能根据加工需求得到动态调节而且无法得到低于工件和承托工件的器件本身的重力的压力，在更换研磨盘或抛光盘后需添加或者更换砝码，由于砝码的质量固定，很难实现施加压力的连续变化，从而影响了加工质量，并且受人为因素影响大，很难实现自动化。

发明内容

为了克服现有技术加工中存在的加工效率低、自动化程度不高、抛光和研磨加工需要分开等缺点，本发明提供一种可以集粗磨、精磨、粗抛、精抛为一体的一种变粒度螺旋形磨盘。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种变粒度螺旋形磨盘，包括研磨盘和工件进给机构，研磨盘表面上装有螺旋形挡板,研磨盘的表面粒度随着螺旋形挡板梯度式变化；研磨盘固定在底座上，底座内装有驱动研磨盘的驱动电机，底座侧面固接旋转座，旋转座上设有旋转臂，所述旋转臂连接工件进给机构；工件进给机构包括工件安装头、支撑座、气缸、工件电机、转轴和工件电机固定板，支撑座上装有气缸，气缸的活塞杆通过螺母固接工件电机固定板，工件电机固定板上固定工件电机，工件电机通过联轴器连接竖直放置的转轴；支撑座上设有竖直向下的轴孔，转轴和支撑座通过圆锥滚子轴承连接，转轴底部连接工件安装头；工件电机固定板水平放置并设有两个竖直向下的导向杆孔，每个导向杆孔内分别穿过一根导向杆，两根导向杆的底部固定在支撑座上；工件电机、减速器、转轴、工件安装头、工件电机固定板组成的系统在气缸的作用下上下运动。

进一步的，研磨盘的表面粒度随着螺旋形挡板变化，越靠近螺旋形中心，研磨盘的表面粒度越高。

本发明的技术构思为：利用螺旋形研磨盘对工件进行连续加工，研磨盘的表面粒度随着螺旋形挡板变化，越靠近螺旋形中心，研磨盘的表面粒度越高，工件在研磨盘上加工时，因为磨料粒度不断变化，同时研磨线速度随着越靠近研磨盘中心越慢，从而实现不同精度的研磨加工；研磨盘上设有螺旋形挡板，可以防止加工的时候磨屑溅落到相邻的区域；研磨盘的底座侧面上装有旋转座，旋转座上的旋转臂可以带动工件进给机构以旋转座为中心自由转动。

工件安装头在进入研磨盘后与研磨盘上的挡板接触。工作时，在驱动电机的驱动下研磨盘转动，此时通过挡板能给工件安装头一个径向力，从而带动整个工件进给系统绕旋转座旋转，实现工件安装头从螺旋形研磨盘外圈到内圈的运动；同时工件安装头在电机的驱动下自转实现待加工表面的加工纹理无序化。

工件安装头、转轴、联轴器、工件电机、工件电机固定板组成的系统本身的重力已经足够提供工件研磨时所需的压力，因此无需再配重提供额外的压力。上述系统在气缸座的作用下上下运动，从而实现工件安装头进入研磨盘与离开研磨盘。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明结构简单紧凑，成本较低，自动化程度高，通过螺旋形研磨盘的磨料粒度梯度化设计，可以对工件分别进行从粗磨到精抛的不同程度的加工；研磨抛光盘转动的时候工件也会跟着自转运动，二者的共同作用下可实现待加工表面的加工纹理无序化从而提高了加工效率与质量。

附图说明

图1是本发明一种变粒度螺旋形研磨盘的结构示意图。

图2是本发明一种变粒度螺旋形研磨盘的结构示意图俯视图。

图3是本发明工件进给机构的局部放大图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

结合图1、图2和图3，一种变粒度螺旋形磨盘，研磨盘1表面上装有螺旋形挡板3,研磨盘1的表面粒度随着螺旋形挡板3梯度式变化，越是靠近螺旋形挡板3的中心表面粒度越高。研磨盘1装在底座，底座上设有中心轴，研磨盘1可以在底座上绕着中心轴自由转动，底座内装有驱动研磨盘的驱动电机，底座侧面固接旋转座4，旋转座4上装有旋转臂5，旋转臂5连接工件进给机构2。

工件进给机构2包括工件安装头6、支撑座7、气缸13、工件电机9、转轴8和工件电机固定板11，气缸13通过气缸座固定在支撑座7上，气缸13的活塞杆通过螺母与工件电机固定板11固定，工件电机9固定在工件电机固定板11上，工件电机9通过联轴器连接竖直放置的转轴8；支撑座7上设有竖直向下的轴孔，转轴8和支撑座7通过圆锥滚子轴承10连接，转轴8底部连接工件安装头6；工件电机固定板11水平放置，工件电机固定板11上设有两个竖直向下的导向杆孔，两根导向杆12穿过导向杆孔，两根导向杆12的底部固定在支撑座7上；工件电机7、减速器、转轴8、工件安装头6、工件电机固定板11组成的系统在气缸的作用下上下运动。

具体工作时，将工件安装到工件安装头6上，研磨盘1下的驱动电机带动研磨盘1转动，工件电机9带动工件安装头6转动；调节气缸13使工件电机7、减速器、转轴8、工件安装头6、工件电机固定板11组成的系统向下移动，工件进入研磨区域，开始研磨加工。工件安装头6与螺旋形的挡板3接触时会产生摩擦作用，在摩擦力的作用下，工件安装头会沿着螺旋形的挡板3向研磨盘的螺旋中心移动，在此同时完成对工件由粗磨到精抛的加工。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (2)

1.一种变粒度螺旋形磨盘，包括研磨盘和工件进给机构，其特征在于：所述研磨盘表面上装有螺旋形挡板,所述研磨盘的表面粒度随着螺旋形挡板梯度式变化；所述研磨盘固定在底座上，所述底座内装有驱动研磨盘的驱动电机，所述底座侧面固接旋转座，所述旋转座上设有旋转臂，所述旋转臂连接工件进给机构；

所述工件进给机构包括工件安装头、支撑座、气缸、工件电机、转轴和工件电机固定板，所述支撑座上装有气缸，所述气缸的活塞杆通过螺母固接工件电机固定板，所述工件电机固定板上固定工件电机，所述工件电机通过联轴器连接竖直放置的转轴；所述支撑座上设有竖直向下的轴孔，所述转轴和支撑座通过圆锥滚子轴承连接，所述转轴底部连接工件安装头；

所述工件电机固定板水平放置并设有两个竖直向下的导向杆孔，每个导向杆孔内分别穿过一根导向杆，两根导向杆的底部固定在支撑座上；工件电机、减速器、转轴、工件安装头、工件电机固定板组成的系统在气缸的作用下上下运动。

2.根据权利要求1所述的一种变粒度螺旋形磨盘，其特征在于：所述研磨盘的表面粒度随着螺旋形挡板变化，越靠近螺旋形中心，研磨盘的表面粒度越高。