一种具有仿形磨粒群的抛光装置的制作方法

本发明涉及一种具有仿形磨粒群的抛光装置。

背景技术：

钴基合金是一种高硬度难加工材料，往往被作为自熔性材料用于激光熔覆于模具表面。现有传统的加工方法难以试用，除传统的机械方法外，还有超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。目前，针对于表面体的抛光方法主要是应用于平面，而对于表面形态复杂的工件多采用流体混合加工方法，即利用气流或者液体中添加磨料，对待加工表面进行抛光。这种方法加工成本较高，操作复杂，而且也难以应用于高硬度高耐磨表面。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种测度点精度高，面形精度高，操作简单且成本低的具有仿形磨粒群的抛光装置。

本发明所述的一种具有仿形磨粒群的抛光装置，其特征在于：包括用于向工件提供六自由度运动的工业机器人、工件夹持装置、抛光装置以及抛光液添加装置，工业机器人机械手的动作端安装工件夹持装置；所述抛光液添加装置的加液口始终位于所述抛光装置的正上方；

所述工件夹持装置包括用于提供旋转驱动力的伺服电机、用于夹紧工件的夹具以及安装板，所述伺服电机的驱动轴通过联轴器架设在所述安装板上，并与之转动连接；所述驱动轴的轴端与所述夹具固接；所述安装板的底部与所述工业机器人机械手的动作端固接；

所述抛光装置包括抛光盘本体、用于缓冲的锥形螺旋弹簧阵列、用于支撑磨粒的弹性层，所述抛光盘本体的上部设有抛光腔，所述抛光盘本体底部与受电机驱动的旋转工作台固接，实现抛光盘本体绕其中心轴周向旋转；所述抛光腔内底面装有锥形螺旋弹簧阵列；所述锥形螺旋弹簧阵列上表面从下到上依次为弹性层和磨粒层，磨粒层上填充用于润滑和散热的抛光液；所述锥形螺旋弹簧阵列包括若干相互独立的锥形螺旋弹簧，所述锥形螺旋弹簧的小口径端与所述抛光盘本体的内底面固接，所述锥形螺旋弹簧的大口径端连有一个半球形支架，所述半球形支架的弧形曲线与弹性层的下表面接触；所述弹性层的边沿与所述抛光盘本体的抛光腔内壁密封贴合。

所述伺服电机的驱动轴外部同轴套接与之间隙配合的气管；气管的两端分别与相应的联轴器外壁密封相连，其中所述气管的进气口与外界气源相连通，出气口与夹具的进气口连通。

所述抛光盘本体的抛光腔设有紫外灯，所述紫外灯固定在旋转工作台中心，保证紫外灯始终照射在工件加工区，相应的抛光液中富含能促进化学反应的光催化剂。

所述锥形螺旋弹簧的纵向高度一致，并且所述锥形螺旋弹簧沿其轴向从上到下相邻节距渐减，相邻螺旋升角渐减。

所述锥形螺旋弹簧均匀分布在抛光盘本体的内底面。

相邻两个所述半球形支架弧形曲面之间存在用于容纳弹性层冗余部分的空间。

所述弹性层为复合薄膜，复合薄膜是由聚合有机硅和无机多聚体构成，厚度为0.5mm～2mm。

磨粒层表面形态随着待加工工件的表面形态变化，弹性层提供复原力；所述抛光液加入在磨粒层上面，液面高度高于磨粒层。抛光液浸入到磨粒层以及弹性层里面，当磨粒层受到工件的挤压，抛光液能被动放出对工件待加工表面体进行湿润。所述抛光液中加入了TiO₂以及碱性黄40。所述抛光液的添加装置放置于整个抛光盘的上侧，通过重力作用加进加工区内，根据抛光液由于加工、挥发减少量，抛光液自动添加补充。所述紫外灯光放置于抛光盘的中央位置，并且固定在旋转工作台中心位置，不随着旋转台转动运动，一直对加工区域进行照射。凸模工件安装在夹具上，凸模的旋转角度由伺服电机提供进行微调。所述安装固定板安装在工业机器人的头部的动作端。

所述弹性层的驱动力也可为弹簧或者气体、液体提供。

弹性层的设计可以根据待加工表面的形态进行微小分割抛光。

抛光液的添加过滤装置用泵进行动力。

本发明的有益效果是：由于磨粒层与凸模表面形态能够完全覆盖，因此可以采用整体抛光的方式一次性抛光完成，而不需要单点抛光，设备的操作较为便捷，降低了生产成本，且抛光的测度点和整体面形与设计要求误差控制较小，解决了不规则表面难加工的问题。另外，采用TiO₂以及碱性黄40，使钴基合金中的钴元素从难溶性物质变为可溶性的钴盐物质，并通过紫外光催化的方式，加速了这一进程，从而提升了加工效率。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是本发明控制机械臂示意图。

图3是本发明的加工示意图。

图4是本发明变刚度锥形弹簧结构简图。

图5是本发明变刚度锥形弹簧受力简图。

图6是本发明弹簧阵列抛光盘(实心箭头为抛光盘的转动方向)。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的一种具有仿形磨粒群的抛光装置，包括用于向工件提供六自由度运动的工业机器人1、工件夹持装置2、抛光装置3以及抛光液添加装置4，工业机器人1机械手的动作端安装工件夹持装置2；所述抛光液添加装置4的加液口始终位于所述抛光装置3的正上方；

所述工件夹持装置2包括用于提供旋转驱动力的伺服电机201、用于夹紧工件的夹具203以及安装板205，所述伺服电机201的驱动轴通过联轴器架设在所述安装板205上，并与之转动连接；所述驱动轴的轴端与所述夹具203固接；所述安装板205的底部与所述工业机器人1机械手的动作端固接；

所述抛光装置3包括抛光盘本体306、用于缓冲的锥形螺旋弹簧阵列304、用于支撑磨粒的弹性层305，所述抛光盘本体306的上部设有抛光腔，所述抛光盘本体306底部与受电机驱动的旋转工作台固接，实现抛光盘本体306绕其中心轴周向旋转；所述抛光腔内底面装有锥形螺旋弹簧阵列304；所述锥形螺旋弹簧阵列304上表面从下到上依次为弹性层305和磨粒层303，磨粒层303上填充用于润滑和散热的抛光液301；所述锥形螺旋弹簧阵列304包括若干相互独立的锥形螺旋弹簧，所述锥形螺旋弹簧的小口径端与所述抛光盘本体306的内底面固接，所述锥形螺旋弹簧的大口径端连有一个半球形支架，所述半球形支架的弧形曲线与弹性层305的下表面接触；所述弹性层305的边沿与所述抛光盘本体306的抛光腔内壁密封贴合。

所述伺服电机的驱动轴外部同轴套接与之间隙配合的气管；气管的两端分别与相应的联轴器外壁密封相连，其中所述气管的进气口与外界气源相连通，出气口与夹具203的进气口连通；通过气体的缓冲，减少工件204加工过程中的震动以及碰撞，可进行吸震。

所述抛光盘本体306的抛光腔设有紫外灯302，所述紫外灯302固定在旋转工作台中心，保证紫外灯302始终照射在工件204加工区，相应的抛光液301中富含能促进化学反应的光催化剂。

所述锥形螺旋弹簧的纵向高度一致，并且所述锥形螺旋弹簧沿其轴向从上到下相邻节距渐减，相邻螺旋升角渐减。

所述锥形螺旋弹簧均匀分布在抛光盘本体306的内底面。

相邻两个所述半球形支架弧形曲面之间存在用于容纳弹性层305冗余部分的空间。

所述弹性层305为复合薄膜，复合薄膜是由聚合有机硅和无机多聚体构成，厚度为0.5mm～2mm。

磨粒层303表面形态随着待加工工件204的表面形态变化，弹性层305提供复原力；所述抛光液301加入在磨粒层303上面，液面高度高于磨粒层303。抛光液301浸入到磨粒层303以及弹性层305里面，当磨粒层303受到工件204的挤压，抛光液301能被动放出对工件204待加工表面体进行湿润。所述抛光液301中加入了TiO₂以及碱性黄40。所述抛光液301的添加装置放置于整个抛光盘的上侧，通过重力作用加进加工区内，根据抛光液301由于加工、挥发减少量，抛光液301自动添加补充。所述紫外灯302光放置于抛光盘的中央位置，并且固定在旋转工作台中心位置，不随着旋转台转动运动，一直对加工区域进行照射。凸模工件204安装在夹具203上，凸模的旋转角度由伺服电机提供进行微调。所述安装固定板安装在工业机器人的头部的动作端。

所述弹性层305的驱动力也可为弹簧或者气体、液体提供。

弹性层305的设计可以根据待加工表面的形态进行微小分割抛光。

抛光液301的添加过滤装置用泵进行动力。

图4、5所示的锥形螺旋弹簧以两级螺旋为例，定义锥形螺旋弹簧小口径端为下，大口径端为上，即锥形螺旋弹簧的外轮廓所在的锥形为倒锥型，从上到下依次命名为第一级螺旋、第二级螺旋，并且第一级螺旋的节距Z₁大于第二级螺旋的节距Z₂；相应的第一级螺旋对应的螺旋升角θ₁大于第二级螺旋对应的螺旋升角θ₂；D1为锥形螺旋弹簧大口径端所在切面对应的倒锥型的直径；D2为锥形螺旋弹簧小口径端所在切面对应的倒锥型的直径。

图5所示：F_a、F_b分别为施加在锥形螺旋弹簧大口径端的外力，α为锥形螺旋弹簧的微调角。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。