专利名称：提高精密抛光加工速度和工件表面质量的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种精密加工技术，尤其是一种抛光加工技术领域，具体地说是一种提高精密抛光加工速度和工件表面质量的方法及装置。
背景技术：
众所周知，抛光是一种精密、超精密加工过程，广泛用于多种材料的终道加工。抛光区域的环境是非常重要的因素，如环境湿度、湿度、气压等，影响抛光的材料去除和表面质量。目前普遍使用的各类抛光机，在工作时多处于全开放式的环境中，无法避免外界环境中的粉尘、温度、湿度、气压对抛光质量的影响。若抛光环境混入较大的粉尘，工件表面就会形成划痕等损伤。环境温度及湿度变化太大，影响抛光加工的进程和工件的最终表面质量；对于一些对温度和湿度特别敏感的材料，温度及湿度变化太大，会导致工件开裂或潮解。较高环境气压可能促进抛光加工的进行。中国专利101966691公开了一种金属拉链抛光机的内置粉尘过滤系统。该系统包括全封闭式的金属拉链抛光机机箱主体,机箱主体内的过滤水箱、吸尘鼓风机、排气管、吸尘管，使金属拉链抛光产生的粉尘被完全回收。中国专利201279731公布了一种带除尘器的抛光机，包括抛光机、风机和除尘器，解决了工作场所空气中粉尘含量大的情况。以上情况均考虑粉尘对抛光加工的影响，但无法避免环境中温度和湿度对抛光质量的影响，尤其是在加工一些对温度和湿度敏感的材料时均无法直接利用，必须加以改进。
发明内容
本发明的目的是针对目前抛光加工环境中的气体及其温度、湿度、气压等因素不可控的影响，提供一种封闭气体环境的抛光加工系统。采用密闭罩将抛光区域封闭以及通入气体的方式，来实现达到控制气体环境的目的，控制抛光区域的气体及其温度、湿度、气压等，阻碍粉尘的进入，提供有利于加工的空气环境，提闻抛光的材料去除率和工件的表面质量。本发明的技术方案之一是
一种提高精密抛光加工速度和工件表面质量的方法，其特征是
首先，将抛光机置于密闭罩中，以防止外界粉尘进入抛光面影响抛光质量；
其次，向密闭罩中充入相配的气体，以调节密封罩中的气体压力、温度和湿度；
第三，在密封罩中安装用于检测压力、温度和湿度的传感器，以便控制系统自动调节供气参数，达到提高材料去除率和表面质量的目的。所述的气体压力为2-10个大气压，所述的湿度为10-80%，所述的温度为-20-50 °C。所述的气体为氩气、氮气、氧气、二氧化碳中的一种或几种的组合。本发明的技术方案之二是
一种提高精密抛光加工速度和工件表面质量的装置，它包括抛光机I和抛光液供给系统2，其特征是所述的抛光机I安装在密闭罩5中，所述的抛光液供给系统2安装在密闭罩5中直接给抛光垫供液或所述抛光液供给系统2的喷液头伸入密闭罩中给抛光垫供液；用于改善密闭罩中气压、温度、湿度的气体供给系统3通过伸入密闭罩5中的供气管向密封罩5中供气，在密闭罩5的下部或侧面设有供抛光废液储存和/或排出的废液处理系统6，在所述的密闭罩5中还安装有用于检测显示其内部压力、温度和湿度的传感器4。所述的向密闭罩中通入的气体的压力为2-10个大气压。所述的向密封罩中通入的气体为经过温度和湿度调节的氩气、氮气、氧气、二氧化碳中的一种或几种的组合。
用于检测密闭罩5中压力、温度和湿度的传感器4分散或集中安装在密闭罩5中。本发明的有益效果
本发明由于采用了密闭罩，可以将抛光加工系统密闭，避免了外界环境对加工质量的影响，特别粉尘的引入。本发明由于采用了气体供给系统，可以根据被加工材料的特性，引入有利于加工的气体，避免传统抛光气体的单一性。所通入气体可以是氩气、氮气、氧气、二氧化碳中的一种或几种的组合，气体的温度、湿度可预先进行调节到满足使用要求的最佳值。本发明可以根据敏感材料的种类和加工要求通入温度、湿度及气压等可控的气体，达到控制抛光环境的目的，促进抛光的进行，提高抛光质量。所述的温度、湿度及气压等可控的气体可选用如氩气、氮气、氧气、二氧化碳中的一种或多种的组合。本发明由于采用了传感器，方便对抛光气体环境进行监测与控制。可以根据被加工材料的特性，控制气体的温度、湿度及气压等，促进抛光加工的进行，提高加工的材料去除率和工件的表面质量。所述的传感器可选用温度、湿度、气压中的一种或多种的组合。
图I是本发明的密闭抛光加工装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。实施例一。一种提高精密抛光加工速度和工件表面质量的装置，它包括抛光机I、抛光液供给系统2、密闭罩5、气体供给系统3、传感器4和废液处理系统。抛光机I外部设有密闭罩5,密闭罩5上开设多个圆孔，抛光液供给系统2和气体供给系统3设置在密闭罩5的两侧，密闭罩5的顶部设有温度和湿度传感器4，密闭罩5的底部设有抛光液废液储存和排出系统6。由图I可知,抛光机I安装在密闭罩5中,所述的抛光液供给系统2可安装在密闭罩5中直接给抛光垫供液，也可使喷液头从密闭罩5上的圆孔中伸入密闭罩中给抛光垫供液；用于改善密闭罩中气压、温度、湿度的气体供给系统3通过伸入密闭罩5中的供气管向密封罩5中供气，供气压力为2-10个大气压，所供气体可为经过温度和湿度调节的氩气、氮气、氧气、二氧化碳中的一种或几种的组合，在密闭罩5的下部或侧面设有供抛光废液储存和/或排出的废液处理系统6，在所述的密闭罩5中还安装有用于检测显示其内部压力、温度和湿度的传感器4，传感器4分散或集中安装在密闭罩5中。
实施例二。一种提高精密抛光加工速度和工件表面质量的方法，它包括以下步骤
首先，将抛光机置于透明的密闭罩中，以防止外界粉尘进入抛光面影响抛光质量；
其次，根据被加工材料的特性向透明密闭罩中充入相应的气压、温度和湿度均经过调 节的气体，以调节密封罩中的气体压 力、温度和湿度；
第三，在密封罩中安装用于检测压力、温度和湿度的传感器，以便控制系统自动调节供气参数，达到提高材料去除率和表面质量的目的。根据所加工材料的不同，通入的气体可为氩气、氮气、氧气、二氧化碳中的一种或几种的组合。根据所加工材料的不同，通入的气体压力为2-10个大气压、湿度为10-80%、温度为-20-50 °C。下面通过加工实例对本发明作进一步的说明。采用本发明的封闭抛光加工系统抛光相关材料与传统的抛光系统进行比较，传统抛光系统环境条件为开放的，室温(约为20°C)，湿度为40%，气压为一个大气压约IOOkPa的空气中，其他加工参数相同。实例一。抛光软脆易潮解硼酸铯锂(CLBO)晶体，采用温度为24°C，湿度为10%，200kpa (约为2个大气压)的空气中，材料去除率提高40%，表面质量提高30%，没有潮解现象(传统抛光环境下，晶体潮解很严重)，无颗粒划伤。若采用800kpa的氧气和氮气混合气体，则材料去除率提高300%，表面质量提高100%，也没有潮解现象，无颗粒划伤。实例二。抛光软脆易潮解三硼酸铯(CBO)晶体，采用温度为30°C，湿度为10%，200kpa的空气中，材料去除率提闻100%,表面质量提闻30%,没有潮解现象(传统抛光环境下，晶体潮解很严重)，无颗粒划伤。若温度为35°C，湿度为10%，300kpa (约为3个大气压)的空气中，材料去除率提高150%,表面质量提高70%，也没有潮解现象，无颗粒划伤。若温度为35°C，湿度为10%，500kpa的氧气和氮气气体，材料去除率提高400%，表面质量提高130%，也没有潮解现象，无颗粒划伤。实例三。抛光软脆易潮解磷酸二氢钾晶体(KDP)晶体，采用温度为25°C，湿度为10%，200kpa的空气中，材料去除率提高60%，表面质量提高80%，没有潮解现象(传统抛光环境下，晶体潮解很严重)，无颗粒划伤。实例四。抛光K9玻璃，采用温度为50°C，湿度为20%，500kpa的氧气中，材料去除率提高250%，表面质量提高200%。若采用温度为35°C，湿度为80%，700kpa (约为7个大气压)的氩气中，材料去除率提闻60%，表面质量提闻100%。若采用温度为-10°C，湿度为50%，200kpa的氮气中，材料去除率提高10%，表面质量提闻70%。实例五。抛光硅片玻璃，采用温度为40°C，湿度为20%，500kpa的氧气中，材料去除率提高180%，表面质量提高300%。若采用温度为30°C，湿度为30%，IOOOkpa (约为10个大气压)的二氧化碳气体中，材料去除率提高20%，表面质量提高30%。若采用温度为-20°C，湿度为50%，400kpa的氮气中，材料去除率提高25%，表面质量提闻150%。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种提高精密抛光加工速度和工件表面质量的方法，其特征是 首先，将抛光机置于密闭罩中，以防止外界粉尘进入抛光区域影响抛光质量； 其次，向密闭罩中充入相配的气体，以调节密封罩中的气体压力、温度和湿度；第三，在密封罩中安装用于检测压力、温度和湿度的传感器，以便控制系统自动调节供气参数，达到提高材料去除率和表面质量的目的。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述的气体压力为2-10个大气压。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述的气体为氩气、氮气、氧气、二氧化碳中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述的湿度为10-80%。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述的温度为-20-50°C。
6.一种提高精密抛光加工速度和工件表面质量的装置，它包括抛光机(I)和抛光液供给系统(2)，其特征是所述的抛光机(I)安装在密闭罩(5)中，所述的抛光液供给系统(2)安装在密闭罩(5)中直接给抛光垫供液或所述抛光液供给系统(2)的喷液头伸入密闭罩中给抛光垫供液；用于改善密闭罩中气压、温度、湿度的气体供给系统(3)通过伸入密闭罩(5)中的供气管向密封罩(5)中供气，在密闭罩(5)的下部或侧面设有供抛光废液储存和/或排出的废液处理系统(6 )，在所述的密闭罩(5 )中还安装有用于检测显示其内部压力、温度和湿度的传感器(4)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征是所述的向密闭罩中通入的气体的压力为2-10个大气压。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征是所述的向密封罩中通入的气体为经过温度和湿度调节的氩气、氮气、氧气、二氧化碳中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征是用于检测密闭罩(5)中压力、温度和湿度的传感器(4)分散或集中安装在密闭罩(5)中。
全文摘要
一种提高精密抛光加工速度和工件表面质量的方法及装置，其特征是所述的方法是首先，将抛光机置于密闭罩中，以防止外界粉尘进入抛光区域影响抛光质量；其次，向密闭罩中充入相配的气体，以调节密封罩中的气体压力、温度和湿度；第三，在密封罩中安装用于检测压力、温度和湿度的传感器，以便控制系统自动调节供气参数，达到提高材料去除率和工件表面质量的目的。所述的装置的关键是将整体加工必须的设备罩装在密闭罩中。本发明能明显提高材料去除率，提高表面光洁度。
文档编号B24B55/00GK102699821SQ20121020070
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者夏磊, 孙玉利, 左敦稳, 朱永伟, 李军, 李标, 李鹏鹏 申请人:南京航空航天大学