一种带坐标检测功能的数控离子束抛光机的制作方法

本实用新型涉及抛光设备技术领域，具体涉及一种带坐标检测功能的数控离子束抛光机。

背景技术：

数控离子束抛光机是对工件表面进行抛光加工中常用的加工设备。现有数控离子束抛光机在对工件进行抛光加工时，需要先将工件安装定位在工件承台上预设的坐标位置才能进行准确的抛光加工，目前做法都是人工手动调节工件以使其处于该预设坐标位置，在这过程中需要人工反复的对工件位置进行修正调整，存在人工劳动强度大、效率低的问题，且人工调整仍然存在误差，这也会影响后续抛光加工的精度和效率。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种带坐标检测功能的数控离子束抛光机，以便于检测获得并建立工件所处的初始坐标作为抛光加工的基准参照，从而可大大降低人工劳动强度、提高工件安装效率和整体加工效率，并利于提高抛光加工精度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种带坐标检测功能的数控离子束抛光机，包括具有真空腔室的机体、安装在真空腔室内的工件承台、安装在真空腔室内的驱动装置以及安装在所述驱动装置的驱动端的离子源，所述驱动装置的驱动端还安装有用于检测工件坐标的坐标测头。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述坐标测头通过位置调节装置以能在靠近所述工件承台的第一位置和远离所述工件承台的第二位置之间运动的方式安装在所述驱动装置的驱动端。

所述坐标测头在第一位置时位于所述离子源靠近工件承台的一侧，且坐标测头靠近所述离子源发出的离子束所在路径；所述坐标测头在第二位置时位于所述离子源远离工件承台的一侧。

所述位置调节装置包括移动座和安装在所述驱动装置的驱动端的底座，所述移动座以能在第三位置和第四位置之间移动的方式安装在底座上，所述移动座在第三位置时与工件承台的间距小于所述移动座在第四位置时与工件承台的间距，所述底座与移动座之间设有用于驱使移动座移动的移动驱动组件，所述移动座上安装有一可转动的摆臂以及用于驱动所述摆臂在第一角度和第二角度之间摆动运动的摆动驱动组件，所述坐标测头安装在所述摆臂上，所述移动座在第三位置、且摆臂在第一角度时所述坐标测头位于第一位置，所述移动座在第四位置、且摆臂在第二角度时所述坐标测头位于第二位置。

所述摆动驱动组件包括第一丝杆和套设于所述第一丝杆上并与第一丝杆螺纹配合的第一驱动螺母，所述第一丝杆绕平行于移动座移动方向的轴线转动安装在移动座上，所述摆臂通过转轴转动安装在移动座上且所述转轴与所述第一丝杆相连，所述第一驱动螺母沿第一丝杆的轴向滑设安装在移动座上并能在移动座上的第五位置和第六位置之间滑动，所述移动座与第一驱动螺母之间安装有弹性件，所述底座上设有阻挡件，在移动座由第四位置移动至第三位置时所述阻挡件阻挡第一驱动螺母并使第一驱动螺母由第六位置滑动至第五位置，且第一驱动螺母由第六位置滑动至第五位置时迫使弹性件弹性蓄能，在移动座由第三位置移动至第四位置的过程中所述弹性件弹性释放并迫使第一驱动螺母由第五位置滑动至第六位置，所述第一驱动螺母在第六位置时驱使第一丝杆转动至使坐标测头处在第二角度的角度，所述第一驱动螺母在第五位置时驱使第一丝杆转动至使坐标测头处在第一角度的角度。

所述移动驱动组件包括第二丝杆、安装在移动座上的第二驱动螺母和安装在底座上的旋转驱动件，所述第二丝杆与所述旋转驱动件的驱动端相连，所述第二驱动螺母套设于所述第二丝杆上并与第二丝杆螺纹配合。

所述移动座通过导轨组件滑设安装在底座上。

所述坐标测头在第一位置时位于所述离子源靠近工件承台的一侧，且坐标测头在所述离子源发出的离子束所在路径上。

所述驱动装置包括x向运动单元、安装在x向运动单元上的y向运动单元和安装在y向运动单元上的z向运动单元，所述离子源安装在z向运动单元上。

所述坐标测头为能探测x向、y向和z向坐标的传感器。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型带坐标检测功能的数控离子束抛光机，在驱动装置的驱动端安装有坐标测头，可利用坐标测头来检测工件所处的坐标，进而便于检测获得并建立工件所处的初始坐标，然后以该初始坐标作为基准参照进行后续的抛光加工，这样将工件安装定位到工件承台时不需要人工进行反复调整定位，可大大降低人工劳动强度、提高工件安装效率和整体加工效率，同时可避免人工定位容易产生误差的问题，利于提高抛光加工精度。

附图说明

图1为数控离子束抛光机的立体结构示意图。

图2为坐标测头在真空腔室内处于第一位置时的立体结构示意图。

图3为坐标测头在真空腔室内处于第二位置时的立体结构示意图。

图4为位置调节装置使坐标测头处于第一位置时的立体结构示意图。

图5为位置调节装置使坐标测头处于第二位置时的立体结构示意图。

图例说明：

1、机体；11、真空腔室；2、工件承台；3、驱动装置；31、x向运动单元；32、y向运动单元；33、z向运动单元；4、离子源；5、坐标测头；6、位置调节装置；61、底座；62、移动座；63、摆臂；631、转轴；64、第一丝杆；65、第一驱动螺母；66、联轴器；67、阻挡件；68、弹性件；69、第二丝杆；610、旋转驱动件；611、导轨组件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图3所示，本实施例的带坐标检测功能的数控离子束抛光机，包括具有真空腔室11的机体1、安装在真空腔室11内的工件承台2、安装在真空腔室11内的驱动装置3以及安装在驱动装置3的驱动端的离子源4，驱动装置3的驱动端还安装有用于检测工件坐标的坐标测头5。该带坐标检测功能的数控离子束抛光机，在驱动装置3的驱动端安装有坐标测头5，可利用坐标测头5来检测工件所处的坐标，进而便于检测获得并建立工件所处的初始坐标，然后以该初始坐标作为基准参照进行后续的抛光加工，这样将工件安装定位到工件承台2时不需要人工进行反复调整定位，可大大降低人工劳动强度、提高工件安装效率和整体加工效率，同时可避免人工定位容易产生误差的问题，利于提高抛光加工精度。

本实施例中，坐标测头5通过位置调节装置6以能在靠近工件承台2的第一位置和远离工件承台2的第二位置之间运动的方式安装在驱动装置3的驱动端。需要检测时，坐标测头5处于第一位置时，便于对工件的坐标进行检测，不易受驱动装置3和离子源4的干扰；需要抛光加工时，坐标测头5处于第二位置时，不易对离子源4的正常工作造成干扰。

本实施例中，坐标测头5在第一位置时位于离子源4靠近工件承台2的一侧，且坐标测头5位于离子源4发出的离子束所在路径上，参见图2和图4；坐标测头5在第二位置时位于离子源4远离工件承台2的一侧，参见图3和图5。上述对第一位置的设定，更加方便坐标测头5对工件的坐标进行检测，且坐标测头5的检测位置与离子源4发出的离子束所在位置，便于检测后坐标的转化，方便后续抛光加工；上述对第二位置的设定，可完全避免坐标测头5干扰离子源4的正常工作。进一步优选的，坐标测头5在第一位置时位于离子源4靠近工件承台2的一侧，且坐标测头5在离子源4发出的离子束所在路径上，以使检测位置就是离子源4的离子束加工位置。

本实施例中，位置调节装置6包括移动座62和安装在驱动装置3的驱动端的底座61，移动座62以能在第三位置和第四位置之间移动的方式安装在底座61上，移动座62在第三位置时与工件承台2的间距小于移动座62在第四位置时与工件承台2的间距，底座61与移动座62之间设有用于驱使移动座62移动的移动驱动组件，移动座62上安装有一可转动的摆臂63以及用于驱动摆臂63在第一角度和第二角度之间摆动运动的摆动驱动组件，坐标测头5安装在摆臂63上，移动座62在第三位置、且摆臂63在第一角度时坐标测头5位于第一位置，移动座62在第四位置、且摆臂63在第二角度时坐标测头5位于第二位置。位置调节装置6使坐标测头5处在第二位置时，移动驱动组件驱使移动座62在第四位置、摆动驱动组件驱使摆臂63在第二角度(参见图3和图5)；位置调节装置6使坐标测头5处在第一位置时，移动驱动组件驱使移动座62在第三位置、摆动驱动组件驱使摆臂63在第一角度(参见图2和图4)，这样即可实现坐标测头5在第一位置和第二位置之间转换。该种位置调节装置6的结构简单、工作稳定可靠，采用移动和摆动运动的组合驱动结构，使得坐标测头5在位置转换过程中不易受驱动装置3和离子源4的干扰，可直接安装到现有数控离子束抛光机上进行使用，改造应用方便。

本实施例中，摆动驱动组件包括第一丝杆64和套设于第一丝杆64上并与第一丝杆64螺纹配合的第一驱动螺母65，第一丝杆64绕平行于移动座62移动方向的轴线转动安装在移动座62上，摆臂63通过转轴631转动安装在移动座62上，且转轴631与第一丝杆64相连，以使得第一丝杆64转动时能带动转轴631同步转动。第一驱动螺母65沿第一丝杆64的轴向滑设安装在移动座62上，第一驱动螺母65能在移动座62上的第五位置和第六位置之间滑动，移动座62与第一驱动螺母65之间安装有弹性件68，底座61上设有阻挡件67，在移动座62由第四位置移动至第三位置时阻挡件67阻挡第一驱动螺母65并使第一驱动螺母65由第六位置滑动至第五位置，且第一驱动螺母65由第六位置滑动至第五位置时迫使弹性件68弹性蓄能，在移动座62由第三位置移动至第四位置的过程中弹性件68弹性释放并迫使第一驱动螺母65由第五位置滑动至第六位置，第一驱动螺母65在第六位置时驱使第一丝杆64转动至使坐标测头5处在第二角度的角度(参见图5)，第一驱动螺母65在第五位置时驱使第一丝杆64转动至使坐标测头5处在第一角度的角度(参见图4)。该摆动驱动组件采用弹性件68、阻挡件67、第一丝杆64和滑动设置的第一驱动螺母65的组合，利用移动座62的移动运动实现驱动摆臂63的往复摆动运动，进而实现坐标测头5在第一角度和第二角度之间的转换，其不需要额外设置驱动件，可节省成本、降低控制难度，且摆臂63摆动与移动座62移动的联动性好，运动响应及时性和精准性高。

本实施例优选的，第一丝杆64通过联轴器66与转轴631相连，以降低制作转配难度，保证工作稳定可靠性。上述摆动驱动组件中，可通过配置移动座62的移动行程、阻挡件67的阻挡位置以及第一丝杆64的导程来实现摆臂63摆动范围的控制，也即实现第一角度和第二角度的控制。

本实施例中，移动驱动组件包括第二丝杆69、安装在移动座62上的第二驱动螺母和安装在底座61上的旋转驱动件610，第二丝杆69与旋转驱动件610的驱动端相连，第二驱动螺母套设于第二丝杆69上并与第二丝杆69螺纹配合。旋转驱动件610驱动第二丝杆69转动，通过第二丝杆69与第二驱动螺母的配合，可实现驱动移动座62往复移动。该移动驱动组件的结构简单、成本低、运动精度高、易于控制。上述旋转驱动件610优选采用电机或液压马达。

本实施例中，移动座62通过导轨组件611滑设安装在底座61上，能够提高移动座62的运动精度和稳定性。

本实施例中，驱动装置3包括x向运动单元31、安装在x向运动单元31上的y向运动单元32和安装在y向运动单元32上的z向运动单元33，离子源4安装在z向运动单元33上，z向运动单元33的运动端作为驱动装置3的驱动端。x向运动单元31、y向运动单元32和z向运动单元33均采用现有技术，其中x向运动单元31、y向运动单元32和z向运动单元33采用电机和滑动机构的组合，x向运动单元31能驱使y向运动单元32在x向上调整位置，y向运动单元32能驱使z向运动单元33在y向上调整位移，z向运动单元33能驱使离子源4在z向上调整位移，x向、y向和z向分别为预设三维空间坐标系的三个坐标轴方向。本实施例中，工件承台2位于驱动装置3在y向上的一侧，离子束的路径方向为y向，移动座62的移动方向也为y向。

本实施例中，坐标测头5为能探测x向、y向和z向坐标的传感器，能探测工件在x向、y向和z向坐标。在其他实施例中，根据实际需要坐标测头5也可为能探测x向和y向坐标的传感器。本实施例的坐标测头5优选采用开关式传感器，其成本低。在其他实施例中也可采用现有其他形式的传感器。

本实施例的坐标测头5是通过位置调节装置6安装在驱动装置3的驱动端，在其他实施例中，坐标测头5也可固定安装在驱动装置3的驱动端，只要不干扰离子源4的抛光作业即可。

采用本实施例的带坐标检测功能的数控离子束抛光机，配置相应的控制程序后，可实现以下的抛光方法：

1、将工件固定于工件承台2上；

2、利用坐标测头5确定工件的中心位置；

3、利用坐标测头5确定工件面型的z向坐标；

4、根据工件中心位置和z向坐标确定加工坐标系；

5、开始抛光。

上述步骤2中，若工件为矩形或方形，只要在工件4个边上各探测一个点，即可计算出工件的中心坐标。若工件为圆形，只要在工件边缘上任意探测3个点，即可计算出工件的中心坐标。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。