基于四连杆机构的可溶性固着软质磨料抛光装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于四连杆机构的可溶性固着软质磨料抛光装置，包括抛光盘、转动电机、四连杆摆动装置、冷却液喷头、冷却液喷洒装置，转动电机与冷却液喷洒装置安装在抛光盘同一侧方，转动电机通过联轴器与四连杆摆动装置的一端连接，四连杆摆动装置的另一端通过深沟球轴承与冷却液喷洒装置连接，冷却液喷头连接在四连杆摆动装置的主运动端，四连杆摆动装置带动冷却液喷头在抛光盘上方摆动，并且摆动平面平行于抛光盘。本发明结构简单紧凑，生产成本低，利用四连杆机构改变抛光液喷洒持续时间，保证了抛光液在中心地带喷洒时间久而在外围地带喷洒时间短，从而使得抛光液在抛光盘上的分布趋于均匀保证抛光薄膜磨耗均匀，保证抛光质量。
【专利说明】基于四连杆机构的可溶性固着软质磨料抛光装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种研磨抛光盘，尤其涉及基于四连杆机构的可溶性固着软质磨料抛 光装置。
【背景技术】
[0002] 抛光技术一直都是超精密加工最主要的一种方法，是降低表面粗糙度、去除损伤 层，获得光滑、无损伤表面的终加工手段。目前先进陶瓷加工领域所采用的传统游离磨料抛 光存在加工效率低、磨粒浪费严重、抛光液处理成本高以及环境污染严重等问题，如何解决 以上问题，实现先进陶瓷器件高质量、高效、绿色的抛光已经成为超精密加工领域的一项重 要的课题。
[0003] -种可溶性固着软质磨料抛光薄膜，采用一种可溶性高分子材料作为软质微细磨 料的结合剂，将多层粒径按一定比例分布的软质微细磨料涂覆于弹性的薄膜衬底上，形成 抛光薄膜的软质磨料层。采用此抛光膜加工时，需要抛光液不断的喷洒在抛光膜上，抛光液 除了冷却外还起到溶解结合剂的作用，让完成抛光工作的锐度不够的磨料脱落，露出下层 新的锐度好的磨料实现磨料的自更新。但是由于抛光液受到抛光盘转动时产生的离心力作 用，始终会有抛光液向抛光盘外围移动，这样就导致抛光液在整个抛光盘上的分布不均匀， 即抛光盘靠近圆心处的抛光液少而抛光盘外围处的抛光液多，从而导致在抛光过程上，可 溶性抛光盘外围的磨料更新的速度快于靠近圆心部分，这样就导致整个抛光盘磨损不一， 即外围低于中心，影响了抛光的质量。
[0004] 为了解决这一问题，提出了一种改变抛光液喷洒持续时间即抛光液在中心地带喷 洒时间久而在外围地带喷洒时间短，从而使得抛光液在抛光盘上的分布趋于均匀保证抛光 薄膜磨耗均匀，保证抛光质量的方法。
【发明内容】
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于四连杆机构的可溶性固着软 质磨料抛光装置，包括抛光盘、转动电机、四连杆摆动装置、冷却液喷头、冷却液喷洒装置， 所述转动电机与冷却液喷洒装置安装在抛光盘同一侧方，转动电机通过联轴器与四连杆摆 动装置的一端连接，四连杆摆动装置的另一端通过深沟球轴承与冷却液喷洒装置连接，所 述冷却液喷头连接在四连杆摆动装置的主运动端，所述冷却液喷头与冷却液喷洒装置通过 导管连接；所述四连杆摆动装置和冷却液喷头悬停在抛光盘上方，四连杆摆动装置带动冷 却液喷头在抛光盘上方摆动，并且所述摆动平面平行于抛光盘。
[0006] 进一步的，所述四连杆摆动装置包括转动杆、摆杆和连杆，所述连杆与摆杆之间、 转动杆与连杆之间均有深沟球轴承连接，保证连杆顺畅摆动，所述转动杆通过联轴器连接 转动电机，所述摆杆通过深沟球轴承连接冷却液喷洒装置。
[0007] 进一步的，所述转动电机通过联轴器与转动杆连接，当转动电机转动时带动转动 杆做圆周转动，从而驱动整个四连杆摆动装置在与抛光盘抛光面平行的平面内运动；所述 转动杆的具体转动速度根据实际需要调整。
[0008] 进一步的，所述冷却液喷洒装置包括冷却液喷头、导管和冷却液喷洒机构，所述冷 却液喷头安装在摆杆的端点处，所述冷却液喷头通过导管连接冷却液喷洒机构，当四连杆 机构的连杆以及摆杆摆动时，带动冷却液喷头在抛光盘上运动，所述冷却液喷头的运动轨 迹即为摆杆端点的摆动轨迹。
[0009] 进一步的，所述抛光盘上附着可溶性固着软质磨料抛光膜。
[0010] 进一步的，所述冷却液喷洒机构由冷却液储存罐、压缩机、导管构成。导管连接所 述冷却液喷头，压缩机连通冷却液储存罐；当压缩机开通时，把冷却液压入导管，通过冷却 液喷头喷洒冷却液。
[0011] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：结构简单紧凑，生产成本低，利用四连杆 机构改变抛光液喷洒持续时间，保证了抛光液在中心地带喷洒时间久而在外围地带喷洒时 间短，从而使得抛光液在抛光盘上的分布趋于均匀保证抛光薄膜磨耗均匀，保证抛光质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明结构示意图的剖面图。
[0013] 图2是本发明结构示意图的俯视图。
[0014] 图3是本发明四连杆机构部分的速度矢量图。
[0015] 实施案例 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。
[0016] 结合图1、图2和图3,基于四连杆机构的可溶性固着软质磨料抛光装置，包括抛光 盘1、转动电机10、四连杆摆动装置、冷却液喷头9、冷却液喷洒装置。转动电机10与冷却液 喷洒装置安装在抛光盘同一侧方，转动电机10通过联轴器2与四连杆摆动装置连接，四连 杆摆动装置通过深沟球轴承6与冷却液喷洒装置连接，四连杆机构上安装有冷却液喷头9， 冷却液喷头9与冷却液喷洒装置连接。冷却液喷头9和四连杆摆动装置悬停在抛光盘1上 方，四连杆摆动装置带动冷却液喷头9在抛光盘1上方摆动，所述摆动平面平行于抛光盘。
[0017] 四连杆摆动装置与在抛光盘1抛光面平行放置，包括转动杆3、摆杆5以及连杆4， 连杆4与摆杆5之间、转动杆3与连杆4之间均有深沟球轴承6连接，保证连杆摆动顺畅。 转动杆3通过联轴器2与转动电机连接，转动杆3四连杆摆动装置的驱动杆，转动杆3在转 动电机10的驱动作用下做圆周运动。摆杆5通过深沟球轴承6与冷却液喷洒装置固接。
[0018] 转动电机10通过联轴器2与转动杆3连接，当转动电机10转动时带动转动杆3做 圆周转动，从而驱动整个四连杆摆动装置在与抛光盘1抛光面平行的平面内运动；转动杆3 的具体转动速度根据实际需要调整。
[0019] 冷却液碰头9安装在四连杆摆动装置的主运动端即摆杆5的端点处，并通过导管 11与冷却液喷洒机构连接，当四连杆机构的连杆4以及摆杆5摆动时，带动冷却液喷头9在 抛光盘1上运动，其运动轨迹即为摆杆5端点的摆动轨迹。因此，在设计时需按实际情况保 证喷头的运动轨迹能够完整的从抛光盘的中心运动到抛光盘的边缘。
[0020] 抛光盘1上附着可溶性固着软质磨料抛光膜。
[0021] 冷却液喷洒机构由冷却液储存罐7、压缩机8、导管11构成。导管11连接所述冷 却液喷头9,压缩机8连通冷却液储存罐7。当压缩机8开通时，把冷却液压入导管11，通过 冷却液喷头9喷洒冷却液。
[0022] 本发明采用的冷却液能够溶解抛光盘1上附着的可溶性固着软质磨料抛光膜的 结合剂，使表层磨料脱落，露出底层锐度好的磨料，实现磨料的自更新。普通抛光装置由于 基于这一原理，利用平面四连杆机构急回特性，发明了一种改变冷却液在抛光盘不同位置 有不同喷洒时间的抛光液分布方法和机构。
[0023] 为了实现抛光液在抛光盘中心地带与外围地带喷洒时间不同，采用了一种平面四 连杆机构，所述四连杆的摆杆的两个极限位置分别在抛光盘的圆心和边缘，而冷却液喷头 安装在摆杆的端点处因此可以保证冷却液喷头的喷洒范围能够覆盖整个抛光盘。利用平面 四连杆机构的急回特性即摆杆从极限位置返回到起始位置的平均速度大于摆杆从起始位 置摆动到极限位置的平均速度，以及四连杆机构摆杆的运动特性即摆杆从起始位置摆动到 极限位置的运动过程中端点的速度是逐渐增加的。
[0024] 如附图3所示，证明摆杆的运动特性是：从起始位置到极位角的运动过程中速度 是逐渐增加的，即图中点B的速度在β 3处大于处，而在处又大于<51处。
[0025] 如图所示平面四连杆机构0ABC，图中OA为转动杆,ilp il3分别为端点A的 三个运动位置，〇为转动中心；BC为摆杆，C为转动中心，B为摆杆端点,βι、五3为端 点B的三个运动位置，其中βι、β3分别为端点B运动轨迹中两个极限位置的就近点。设· bI 为摆杆的近起始运动位置,β3则为摆杆的近极位角位置。
[0026] 利用速度矢量法对摆杆端点B的速度变化进行分析已知摇杆端a点的速度Fiz、摆 杆端b点速度Ffc、b点相对a点的速度Ffaa ,三者间的矢量关系是：? = + Fto。其中Fa 的方向始终垂直于转动杆OA其大小等于转动杆角速度乘以杆长的方向始终垂直连杆 AB和&的方向始终垂直摆杆BC，根据速度矢量法做出三者的速度矢量图进而可以求出％ 的大小，因此算出摇杆在不同的三个位置时端点B的速度。考虑到当摆杆处于极限位置时， 连杆BC与转动杆OA共线，则Ffea与I方向共线，不便于运算，因此在此实施例中选取的点 为极限位置的就近点。如图所示，根据速度矢量法做出的速度矢量关系图，可以看出 K53 >仏2 > 。i正明得到：摆杆从起始位置摆动到极限位置的运动过程中端点的速度是 逐渐增加的。
[0027] 进一步，根据摆杆的摆动位置，设计的磨盘以摆杆两极限位置的直线距离为半径， 即图中直线B1B3,把速度1?投影到直线B1B3上去可知投影的速度大小为仏 COS0,其中 Θ为摆杆与坚直中心线的夹角，可知在Bl到B2过程中0变小，则COS 0变大，而％也在增 大，因此投影到直线B1B3上的速度增大，而由于摆杆的急回特性，摆杆在回程B3B2段，速度 最大，B2B1段速度减小，这样，最终得出结论：摆杆的端点B在整个运动过程中，从起始位置 出发到达极限位置的速度不断增加，而在回程段，速度不断减小。
[0028] 同时，根据平面四连杆机构的急回特性，知道摆杆在回程过程中的平均速度更大， 因此，可以知道在摆杆的一个周期运动过程中，在B3B2段的平均速度大于B1B2段，则停留 时间小于B1B2段，即摆杆在抛光盘中心位置停留的时间小于在边缘位置停留的时间。
[0029] 基于平面四连杆机构的急回特性以及摆杆的运动特性同时加以合理的设计可以 保证摆杆呆在中心地带的时间大于呆在外围地带的时间。
[0030] 冷却液喷头随着摆杆运动，由于摆杆呆在中心地带的时间大于呆在外围地带的时 间，抛光液在中心地带的喷洒时间更就一些，这样，使得抛光液在整个抛光盘上的分布趋于 均匀。
[0031] 进一步，根据具体需求，设计好合适的四连杆机构回程速比K，根据回程速比K，以 及相应的公式 ：
【权利要求】
1. 基于四连杆机构的可溶性固着软质磨料抛光装置，其特征在于：包括抛光盘（1)、转 动电机（10)、四连杆摆动装置、冷却液喷头（9)、冷却液喷洒装置，所述转动电机（10)与冷 却液喷洒装置安装在抛光盘同一侧方，转动电机（10)通过联轴器（2)与四连杆摆动装置的 一端连接，四连杆摆动装置的另一端通过深沟球轴承（6)与冷却液喷洒装置连接，所述冷 却液喷头（9)连接在四连杆摆动装置的主运动端，所述冷却液喷头（9)与冷却液喷洒装置 通过导管（11)连接；所述四连杆摆动装置和冷却液喷头（9)悬停在抛光盘（1)上方，四连 杆摆动装置带动冷却液喷头（9)在抛光盘（1)上方摆动，并且所述摆动平面平行于抛光盘。
2. 根据权利要求1所述的基于四连杆机构的可溶性固着软质磨料抛光装置，其特征在 于：所述四连杆摆动装置包括转动杆（3)、摆杆（5)和连杆（4)，所述连杆（4)与摆杆（5)之 间、转动杆（3)与连杆（4)之间均有深沟球轴承（6)连接，保证连杆顺畅摆动，所述转动杆 (3)通过联轴器（2)连接转动电机，所述摆杆（5)通过深沟球轴承连接冷却液喷洒装置。
3. 根据权利要求1所述的基于四连杆机构的可溶性固着软质磨料抛光装置，其特征在 于：所述转动电机（10)通过联轴器⑵与转动杆⑶连接，当转动电机（10)转动时带动转 动杆（3)做圆周转动，从而驱动整个四连杆摆动装置在与抛光盘（1)抛光面平行的平面内 运动；所述转动杆（3)的具体转动速度根据实际需要调整。
4. 根据权利要求1所述的基于四连杆机构的可溶性固着软质磨料抛光装置，其特征在 于：所述冷却液喷洒装置包括冷却液喷头（9)、导管（11)和冷却液喷洒机构，所述冷却液喷 头（9)安装在摆杆（5)的端点处，所述冷却液喷头（9)通过导管（11)连接冷却液喷洒机构， 当四连杆机构的连杆（4)以及摆杆（5)摆动时，带动冷却液喷头（9)在抛光盘（1)上运动， 所述冷却液喷头的运动轨迹即为摆杆（5)端点的摆动轨迹。
5. 根据权利要求1所述的基于四连杆机构的可溶性固着软质磨料抛光装置，其特征在 于：所述抛光盘（1)上附着可溶性固着软质磨料抛光膜。
6. 根据权利要求1所述的基于四连杆机构的可溶性固着软质磨料抛光装置，其特征在 于：所述冷却液喷洒机构由冷却液储存罐（7)、压缩机（8)、导管（11)构成。导管（11)连接 所述冷却液喷头（9)，压缩机（8)连通冷却液储存罐；当压缩机（8)开通时，把冷却液压入 导管（11)，通过冷却液喷头（9)喷洒冷却液。
【文档编号】B24B55/02GK104227565SQ201410461081
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】周兆忠, 冯凯萍, 邓乾发, 吕冰海, 袁巨龙 申请人:衢州学院