一种液动压悬浮研磨抛光一体加工间隙可调装置的制作方法

本发明涉及研磨抛光技术领域，更具体的说，尤其涉及一种液动压悬浮研磨抛光一体加工间隙可调装置。

背景技术：

超精密加工技术是一门新兴的综合性加工技术。它集成了现代机械、光学、电子、计算机、测量及材料等先进技术成就，已成为国家科学技术发展水平的重要标志。为了获得各种元器件及装备的高性能，要求元件和零件的加工精度越来越高，有的甚至要求达到纳米级或更高的加工精度和无损伤的表面加工质量。

超精密抛光是目前最主要的终加工手段。抛光过程的材料去除量十分微小，一般在几微米以下。目前，非接触式抛光是获得超光滑表面的主要抛光方法。

常见的非接触抛光，如浮法抛光，其液动压效应较弱，加工效率低，不能完全消除抛光引起的表面残余应力；如动压浮离抛光，抛光压力分布不均匀，驱动轴回转精度要求高，抛光起始和终了阶段仍存在工件与磨粒的直接接触。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有的研磨抛光装置是独立开来的，现在为了解决装置独立，以及研磨后进行抛光需要二次装配问题，提出了一种稳定性好、定位精度高、液压动力稳定、抛光过程均匀性好、研磨盘和抛光盘贴合性好的液动压悬浮研磨抛光一体加工间隙可调装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种液动压悬浮研磨抛光一体加工间隙可调装置，包括抛光盘、液动压悬浮装置、升降装置、压力检测装置、加工间隙调整装置和支撑装置，所述抛光盘表面划分成十个基本单元，每个基本单元表面均包括从右至左依次设置的工件贴片区、锲形区域、蓄流槽和约束边界；

所述支撑装置包括后背板、左侧板和右侧板，所述左侧板和右侧板均垂直固定在所述后背板上；

所述升降装置包括第一伺服电机、滚珠丝杠、第一直线导轨、丝杠螺母、第一滑块，所述滚珠丝杠竖直安装在所述后背板上，滚珠丝杠的一端连接第一伺服电机，所述第一直线导轨设有两条，两条第一直线导轨分别竖直安装在左侧板和右侧板上，每条直线导轨上均套装有第一滑块，所述丝杠螺母套装在所述滚珠丝杠上；

所述液动压驱动装置包括滚珠花键轴、底板、侧安装板、顶部固定板、第二直线导轨、第二滑块、联轴器、弹簧组、导向柱、带轮、同步带和第二伺服电机，所述丝杠螺母和两个第一滑块均与底板固定连接，第一伺服电机运动时带动所述底板沿第一直线导轨运动；所述侧安装板设有两块，两块侧安装板均竖直固定在所述底板上，所述顶部固定板水平固定在两块侧安装板的顶部，两块侧安装板上分别设有一条第二直线轨道；每条第二直线导轨上均套装有一个第二滑块，两个第二滑块固定在动板上；滚珠花键轴穿过底板与联轴器的一端连接，滚珠花键轴的上端固定在动板上，所述底板上固定有导向柱，导向柱的上端穿过动板，底板和动板之间的导向柱上套装有弹簧；所述滚珠花键轴上安装有带轮，带轮通过同步带连接固定在底板上的第二伺服电机，所述第二伺服电机通过同步带驱动带轮，将动力传递给滚珠花键轴，并带动抛光盘的高速转动；

所述压力检测装置包括螺纹检测轴和测力传感器，所述顶部固定板上设置有与所述螺纹检测轴相配合的通孔，螺纹检测轴通过螺栓固定在顶部固定板上，测力传感器固定在螺纹检测轴的底部，测力传感器在动板沿第二直线导轨上移时抵住所述动板；

所述联轴器的另一端通过加工间隙调整装置连接抛光盘，所述加工间隙调整装置包括弹簧组和万向浮动接头，所述联轴器的另一端弹簧组的顶端，所述弹簧组的底端通过万向浮动接头连接抛光盘；所述弹簧组上设置有紧固螺栓，紧固螺栓拧紧时弹簧组锁死，紧固螺栓松开时弹簧组可上下滑动。

进一步的，所述弹簧组包括柱形底座和柱顶连接柱，柱形底座上设置有与柱形连接座形状相配合的通孔，柱顶连接柱的外侧沿周向均布多个半圆形凸起，柱形底座的通孔内壁上设置有与所述半圆形凸起一一对应的轴向设置的半圆槽，所述柱形底座的外侧还设有与所述半圆槽连通的螺纹孔，紧固螺栓穿过螺纹孔将柱形底座和柱顶连接柱紧固在一起。

进一步的，所述联轴器通过弹簧组连接万向浮动接头。

进一步的，所述侧板包括左侧板和左右侧板，左侧板和右侧板均与后背板固定连接。

进一步的，所述第一直线导轨上设置有多组腰型孔。

进一步的，所述导向柱设置有四根，其中两根导向柱上安装有弹簧，另外两根导向柱的顶部安装有限位块。

进一步的，所得底板上还固定有光栅尺。

本发明的有益效果在于：本发明的装置结构简单紧凑、设备成本低；采用了万向浮动接头连接，使得抛光盘与研磨盘的贴合更紧密；采用了可滑动的弹簧组，使得抛光盘和研磨盘无间隙贴合进行研磨；通过伺服电机直接驱动抛光工具的旋转，避免了复杂的传动环节造成的误差积累，提高了加工精度。

附图说明

图1为本发明一种液动压悬浮研磨抛光一体加工间隙可调装置的三维图。

图2为本发明一种液动压悬浮研磨抛光一体加工间隙可调装置的主视图。

图3为本发明一种液动压悬浮研磨抛光一体加工间隙可调装置的俯视图。

图4为本发明一种液动压悬浮研磨抛光一体加工间隙可调装置的右视图。

图5为本发明弹簧组的三维图。

图6为本发明丝杠传动系统的俯视图。

图7为本发明研磨抛光装置的左视图。

图中，1-第一伺服电机、2-滚珠丝杠、3-动板、4-后背板、5-右侧板、6-第一直线导轨、7-第二直线导轨、8-侧安装板、9-底板、10-滚珠花键轴、11-联轴器、12-弹簧组、13-万向浮动接头、14-抛光盘、15-第二滑块、16-第二伺服电机、17光栅尺、18腰型孔、19-测力传感器、20-第一滑块、21-顶部固定板、22-导向柱、23-弹簧、24-限位块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～7所示，一种液动压悬浮研磨抛光一体加工间隙可调装置，其特征在于：包括抛光盘14、液动压悬浮装置、升降装置、压力检测装置和支撑装置，所述抛光盘14表面划分成十个基本单元，每个基本单元表面均包括从右至左依次设置的工件贴片区、锲形区域、蓄流槽和约束边界；在进行液动压悬浮研磨抛光时，抛光盘13和工件都是位于浸液环境中，抛光液浸没抛光盘和工件，有利于降低抛光过程中摩擦产生的热量带来的负面作用。

所述支撑装置包括后背板4、左侧板和右侧板5，所述左侧板和右侧板5均垂直固定在所述后背板4上；后背板4、左侧板和右侧板5均为方形板。

所述升降装置包括第一伺服电机1、滚珠丝杠2、第一直线导轨6、丝杠螺母、第一滑块20，所述滚珠丝杠2竖直安装在所述后背板4上，滚珠丝杠2的一端连接第一伺服电机1，所述第一直线导轨6设有两条，两条第一直线导轨6分别竖直安装在左侧板和右侧板5上，每条直线导轨上均套装有第一滑块20，所述丝杠螺母套装在所述滚珠丝杠2上；第一伺服电机1、滚珠丝杠2和丝杠螺母构成了驱动底板9升降的丝杠传动系统。

所述液动压驱动装置包括滚珠花键轴10、底板9、侧安装板8、顶部固定板21、第二直线导轨7、第二滑块15、联轴器11、弹簧组12、导向柱22、带轮、同步带和第二伺服电机16，所述丝杠螺母和两个第一滑块20均与底板9固定连接，第一伺服电机1运动时带动所述底板9沿第一直线导轨6运动；所述侧安装板8设有两块，两块侧安装板8均竖直固定在所述底板9上，所述顶部固定板21水平固定在两块侧安装板8的顶部，两块侧安装板8上分别设有一条第二直线轨道；每条第二直线导轨7上均套装有一个第二滑块15，两个第二滑块15固定在动板3上；滚珠花键轴10穿过底板9与联轴器11的一端连接，滚珠花键轴10的上端固定在动板3上，所述底板9上固定有导向柱22，导向柱22的上端穿过动板3，底板9和动板3之间的导向柱22上套装有弹簧23；所述滚珠花键轴10上安装有带轮，带轮通过同步带连接固定在底板9上的第二伺服电机16，所述第二伺服电机16通过同步带驱动带轮，将动力传递给滚珠花键轴10，并带动抛光盘14的高速转动。

所述压力检测装置包括螺纹检测轴和测力传感器19，所述顶部固定板21上设置有与所述螺纹检测轴相配合的通孔，螺纹检测轴通过螺栓固定在顶部固定板21上，测力传感器19固定在螺纹检测轴的底部，测力传感器19在动板3沿第二直线导轨7上移时抵住所述动板3。

所述联轴器的另一端通过加工间隙调整装置连接抛光盘，所述加工间隙调整装置包括弹簧组12和万向浮动接头13，所述联轴器的另一端弹簧组12的顶端，所述弹簧组12的底端通过万向浮动接头13连接抛光盘；所述弹簧组12上设置有紧固螺栓，紧固螺栓拧紧时弹簧组12锁死，紧固螺栓松开时弹簧组12可上下滑动。

所述弹簧组12包括柱形底座和柱顶连接柱，柱形底座上设置有与柱形连接座形状相配合的通孔，柱顶连接柱的外侧沿周向均布多个半圆形凸起，柱形底座的通孔内壁上设置有与所述半圆形凸起一一对应的轴向设置的半圆槽，所述柱形底座的外侧还设有与所述半圆槽连通的螺纹孔，紧固螺栓穿过螺纹孔将柱形底座和柱顶连接柱紧固在一起。

所述联轴器11通过弹簧组连接万向浮动接头13。本装置工作时，抛光盘的表面有一定微小倾斜角度，由于万向浮动接头可以转动一定的角度，所以万向浮动接头和抛光盘的连接保证了贴合的紧密性。

所述侧板包括左侧板和左右侧板5，左侧板和右侧板5均与后背板4固定连接。

所述第一直线导轨6上设置有多组腰型孔18。腰型孔呢狗防止左侧板和右侧板的变形，通过对螺栓连接处的微调整保证动板上下移动的直线度。

所述导向柱22设置有四根，其中两根导向柱22上安装有弹簧23，另外两根导向柱22的顶部安装有限位块24。弹簧用于限制底板9的最低位置，限位块用于限制底板9的最高位置。

所得底板9上还固定有光栅尺17。光栅尺16通过螺栓固定在底板9上，光栅尺16竖直设置。

本装置在工作时，通过第一伺服电机驱动滚珠丝杠转动，带动整个液动压悬浮装置和抛光盘沿着直线导轨向下移动，通过对整个装置进行控制的控制台输入抛光盘上升参数，利用滚珠丝杠带动整个液动压悬浮装置上移到一定距离，读取光栅尺的数据并加以储存，将测力传感器的读数清零，随后第二伺服电机带动滚珠花键轴转动，通过联轴器和弹簧组连接抛光盘，间接带动抛光盘转动，旋转起来后抛光盘在液体的动压作用下上浮，第二滑块14向上拖着负载沿着第二直线导轨7上移，通过测力传感器采集动板上浮的力并予以记录，该力大小与液体的上浮力大小相同，并在该过程中实现了液动压悬浮研磨抛光一体装置的稳定运行，保证了抛光加工的高精度。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。