一种多轴控制液动压高速抛光夹具

1.本实用新型属于非接触式抛光加工技术领域，具体涉及一种多轴控制液动压高速抛光夹具。


背景技术：

2.进入二十一世纪以来，微电子技术、现代光学等技术领域取得了飞速的发展，对所需材料表面质量的要求越来越高。例如，半导体元件衬底表面的缺陷、损伤和表面粗糙度可以延伸至外延层，进而影响半导体器件的性能，获得具有高质量表面的衬底对提高半导体元件性能具有重要意义；为达到现代光学系统高精度成像要求，要求光学透镜具有纳米级表面粗糙度、较高的形状精度和极低的表面损伤。随着超光滑表面应用的日益广泛，超光滑表面及其加工技术随之受到发展和重视。
3.在现代常见的抛光加工过程中可分为：直接接触抛光、准接触抛光和非接触抛光。高速液动压抛光则是在原先非接触抛光基础上提出的一种新型加工方式，其主要特征是：工件都全浸没在抛光液中，通过加工工具高速旋转在加工工具和工件之间产生液动压力，使磨粒不断冲击工件表面，来实现工件的超光滑表面加工。通过这种方式加工出来的工件有着极小的表面粗糙度，尽可能小的表面和亚表面损伤、表层具有完整的晶格结构，极小的表面残余应力。
4.现如今随着高速液动压抛光加工装置整体的不断缩小，加工过程中工件与加工工具之间的间隙要求往往达到了微米级别的精度。一些极为细微的角度或者距离差异对加工工件表面也会造成巨大的影响，所以一种更为精准的控制工件与加工工具之间相对状态的夹具对高速液动压抛光及非接触抛光具有十分重要的科学意义和实用价值。
5.现有的极少数能够用于多轴控制液动压高速抛光的夹具在精度方面都略显不足，而精度高的夹具却往往不能适用高速抛光。


技术实现要素：

6.基于现有技术中存在的上述不足，本实用新型提供一种多轴控制液动压高速抛光夹具。
7.为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种多轴控制液动压高速抛光夹具，包括基座、x轴间隙调节机构、y轴角度调节机构、z轴角度调节机构、固定夹板，所述x轴间隙调节机构、y轴角度调节机构、z轴角度调节机构三者相互连接并安装于基座上；所述x轴间隙调节机构沿水平方向x轴位移；所述y轴角度调节机构垂直于x轴方向绕y轴方向摆动；所述z轴角度调节机构用于带动固定夹板绕竖直方向z轴旋转，所述固定夹板用于夹持加工工件。
9.作为优选方案，z轴角度调节机构包括第一支撑座、旋转平台、第一调节杆、第一紧固件；所述旋转平台转动连接于第一支撑座并绕竖直方向z轴旋转；所述第一调节杆设置于第一支撑座用于带动旋转平台旋转；所述第一紧固件设置于第一支撑座用于锁定旋转平
台。
10.作为优选方案，x轴间隙调节机构包括第二支撑座、滑移座、第二调节杆、第二紧固件；所述滑移座沿x轴水平方向滑移连接于第二支撑座；所述第二调节杆设置于第二支撑座用于带动滑移座位移；所述第二紧固件设置于第二支撑座用于固定滑移座。
11.作为优选方案，y轴角度调节机构包括第三支撑座、摆动座、第三调节杆、第三紧固件；所述摆动座绕y轴方向转动连接于第三支撑座；所述第三调节杆设置于第三支撑座用于带动摆动座摆动；所述第三紧固件设置于第三支撑座用于锁定摆动座。
12.作为优选方案，z轴角度调节机构位于x轴间隙调节机构上侧并与固定夹板固定连接；所述y轴角度调节机构位于x轴间隙调节机构下侧。
13.作为优选方案，第一调节杆、第二调节杆、第三调节杆上均设置有便于控制其运动的调节旋钮。
14.作为优选方案，固定夹板设置于基座侧方；所述固定夹板通过连接板固定连接在旋转平台上侧。
15.作为优选方案，基座下方还设置有带动基座沿x轴方向滑移的线性丝杠机构。
16.作为优选方案，线性丝杠机构包括导轨、滑块、动力组件；所述导轨设置于基座下方并沿x轴方向延伸；所述滑块沿导轨延伸方向滑移连接于导轨并与基座固定连接；所述动力组件用于驱动滑块沿轨道位移。
17.本实用新型与现有技术相比，有益效果是：
18.本实用新型通过x轴间隙调节机构、y轴角度调节机构、z轴角度调节机构三个机构实现固定夹板在x、y、z三个轴上的高精度控制，从而提升了抛光装置的整体精度，对于加工工件，从而获得超光滑表面，具有极其重要的意义。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例一的整体结构的正视图；
20.图2是本实用新型实施例一的整体结构的侧视图；
21.图3是本实用新型实施例一的整体结构的仰视图；
22.图4是本实用新型实施例一的z轴角度调节机构的结构示意图；
23.图5是本实用新型实施例一的x轴间隙调节机构的结构示意图；
24.图6是本实用新型实施例一的y轴角度调节机构的结构示意图；
25.图7是图2的局部放大示意图；
26.其中：1、加工工件；2、固定夹板；3、基座；4、z轴角度调节机构；5、x轴间隙调节机构；6、y轴角度调节机构；7、线性丝杠机构；8、连接板；10、第一支撑座；11、旋转平台；12、第一调节杆；13、第一紧固件；14、紧固螺钉；15、第二支撑座；16、滑移座；17、第二调节杆；18、第二紧固件；19、第三支撑座；20、摆动座；21、第三调节杆；22、第三紧固件。
具体实施方式
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获
得其他的实施方式。另外，以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。
28.实施例一：
29.如图1-3所示，本实施例中所设计的多轴控制液动压高速抛光夹具，包括用于夹持加工工件1的固定夹板2和设置在固定夹板2一侧为其提供支撑的基座3。
30.基座3上方设置有能够联动固定夹板2并带动其绕z轴竖向方向旋转的z轴角度调节机构4。
31.如图4所示，z轴角度调节机构4包括第一支撑座10、旋转平台11、第一调节杆12、第一紧固件13。
32.旋转平台11中心处设置有旋转轴，旋转平台11通过旋转轴转动连接在支撑座上并绕z轴竖直方向旋转。旋转平台11上设置有与固定夹具固定连接的连接板8。
33.第一调节杆12设置于第一支撑座10侧方并绕水平面方向与第一支撑座10转动连接，第一调节杆12位于第一支撑座10内部一端设置有与旋转轴连接的锥齿轮传动组，另一端设置有便于操控第一调节杆12旋转的调节旋钮。
34.通过转动调节旋钮使第一调节杆12带动旋转轴转动，从而实现旋转平台11的转动，实现夹具绕z轴的角度调节。
35.第一紧固件13设置于第一支撑座10侧方用于固定旋转平台11限制其旋转，第一紧固件13为固定螺钉，第一紧固件13螺纹连接在第一支撑座10一侧，通过调节第一紧固件13能够使第一紧固件13固定旋转轴，从而限制旋转轴转动。
36.第一调节杆12一侧还设置有用于限制其转动的紧固螺钉14，紧固螺钉14沿水平面设置第一调节杆12一侧并螺纹连接在第一支撑座10上，通过调节紧固螺钉14，能够使紧固螺钉14抵触并限制第一调节杆12旋转。
37.在使用时，先松开紧固螺钉14解除对第一调节杆12的限制，再解除第一紧固件13对旋转平台11的限制，最后通过旋转调节旋钮进而控制旋转平台11旋转，实现固定夹板2绕z轴方向的角度调节。
38.第一支撑座10下方还设置能够带动第一支撑座10沿x轴水平方向运动的x轴间隙调节机构5。
39.如图5所示，x轴间隙调节机构5包括第二支撑座15、滑移座16、第二调节杆17、第二紧固件18。
40.滑移座16固定连接在第一支撑座10下侧。第二支撑座15位于滑移块下方，且滑移座16沿x轴水平方向滑移连接在第二支撑座15上。
41.第二调节杆17的轴向朝向x轴方向，第二调节杆17一端与滑移座16固定连接，另一端固定设置有调节旋钮。第二调节杆17与第二支撑座15沿其轴向螺纹配合。通过转动调节旋钮，能够带动第二调整杆转动，从而使滑移块沿x轴方向滑移，使第一支撑座10沿x轴方向滑移。
42.第二紧固件18设置于第二调节杆17一侧，第二紧固件18为固定螺钉，第二紧固件18螺纹连接在第二支撑座15上，通过调节第二紧固件18限制第二调节杆17的转动，从而实现对第二调节杆17的固定。
43.在使用时，先松开第二紧固件18对第二调节杆17的限制，通过旋转调节旋钮进而
控制滑移座16移动，实现固定夹板2沿x轴方向的距离调节。
44.第二支撑座15下方还设置有能够带动第二支撑座15沿y轴方向摆动的y轴角度调节机构6。
45.如图6、图7所示，y轴角度调节机构6包括第三支撑座19、摆动座20、第三调节杆21、第三紧固件22。
46.摆动座20固定连接在第二支撑座15下方，第三支撑座19设于摆动座20下方并与摆动座20沿y轴方向转动连接。
47.第三调节杆21的轴向朝向y轴方向，第三调节杆21转动连接在第三支撑座19上，第三调节杆21上设置有连接第三调节杆21与摆动座20底部的齿轮齿条传动组件。
48.齿轮齿条传动组件包括设置在第三调节杆21位于第三支撑座19内一端的齿轮和设于摆动座20底部与齿轮啮合的弧形齿条。第三调节杆21另一端还设有调节旋钮。通过转动调节旋钮，使第三调节杆21通过齿轮带动齿条运动，从而使摆动台绕y轴方向摆动，实现对固定夹板2y轴方向的角度调节。
49.第三紧固件22设置于第三支撑座19侧方用于限制第三调节杆21的转动。第三紧固件22为固定螺钉，第三紧固件22螺纹连接的在第三支撑座19上，通过调节第三紧固件22，能够使第三紧固件22抵触第三调节杆21并限制第三调节杆21转动，从而起到固定第三调节杆21的作用。
50.在使用时，先松开第三紧固件22对第三调节杆21的限制，通过旋转调节旋钮进而控制摆动座20绕y轴摆动，实现固定夹板2绕y轴方向的角度调节。
51.第三支撑座19下方与基座3固定连接。同时，x轴间隙调节机构5、y轴角度调节机构6、z轴角度调节机构4三者相互连接，结构较为紧凑，从而减小了夹具的占用空间，能够在各个方向上控制的更加灵活，通用性强，降低了制造与加工成本对推动多轴液动压高速抛光的发展有着重要的意义。
52.在对固定夹板2位置调整时，在调整固定夹板2z轴旋转方向过程中，需要先松开紧固螺钉14，再松开第一紧固件13，然后控制调节旋钮调节第一调节杆12，进行精细的角度调节，当调整到需要的角度时，拧紧紧固螺钉14，完成z轴方向的调节，在此过程中间隙调节机构与摆动型角度调节机构不可移动，避免误差。
53.完成z轴方向调节后，再进行对固定夹板2y轴方向角度的调整，调整过程中，需要拧开第三紧固件22，通过控制调节旋钮调节第三调节杆21，进行精细的角度调整，调整完成后拧紧第三紧固件22，完成夹具装置在y方向上的所需角度的调节。
54.当完成以上两个步骤之后，最近进行对固定夹具x轴方向距离的调整，调整过程中，需要拧开第三紧固件22，通过控制旋转调节旋钮调节第二调节杆17，进行微米级别的间隙调整，确定调整完成后拧紧第二紧固件18，完成固定夹板2在x轴方向上的进给。
55.基座3下方还设置有带动基座3沿x轴方向滑移的线性丝杠机构7。
56.线性丝杠机构7包括导轨、滑块、动力组件。导轨设置于基座3下方并沿x轴方向延伸，滑块沿导轨延伸方向滑移连接于导轨并固定连接于基座3下方。动力组件用于驱动滑块沿轨道位移。
57.动力组件包括设置于导轨内的丝杠、沿丝杠轴向滑移连接在丝杠上的连接块和驱动丝杠转动的电机。连接块下侧与丝杠配合，上次与滑块固定连接。
58.通过线性丝杠机构7能够带动整个基座3沿x轴方向滑移，能够更加便于对加工工件1的加工。
59.实施例二：
60.本实施例中所设计的多轴控制液动压高速抛光夹具与具体实施例一的不同之处在于，z轴角度调节机构设置在基座上侧，第一支撑座固定连接于基座上。x轴间隙调节机构位于旋转平台上方，第二支撑座固定连接在旋转平台上侧。y轴角度调节机构位于滑移座上方，第三支撑座固定连接在滑移座上侧。摆动座通过连接板与固定夹板固定连接。其他具体结构参考实施例一。
61.由上到下依次排列为y轴角度调节机构、x轴间隙调节机构、z轴角度调节机构。
62.在使用时，先通过最上方的y轴角度调节机构调节固定夹板在y轴方向的所需角度，在确定好y轴方向角度后，再通过x轴间隙调节机构来调节固定夹板在x轴方向的所需距离，在确定好x轴方向的距离后，最后通过z轴角度调节组件来调节固定夹板在z轴方向的所需角度，从而实现对固定夹板三个方位的调整。
63.实施例三：
64.本实施例中所设计的多轴控制液动压高速抛光夹具与具体实施例一的不同之处在于，x轴间隙调节机构设置在基座上侧，第二支撑座固定连接于基座上。z轴角度调节机构位于滑移座上方，第一支撑座固定连接在滑移座上侧。y轴角度调节机构位于旋转平台上方，第三支撑座固定连接在旋转平台上侧。摆动座通过连接板与固定夹板固定连接。其他具体结构参考实施例一。
65.由上到下依次排列为y轴角度调节机构、z轴角度调节机构、x轴间隙调节机构。
66.在使用时，先通过最上方的y轴角度调节机构调节固定夹板在y轴方向的所需角度，在确定好y轴方向角度后，再通过z轴角度调节机构来调节固定夹板在z轴方向的所需角度，在确定好z轴方向的角度后，最后通过x轴间隙调节组件来调节固定夹板在x轴方向的所需距离，从而实现对固定夹板三个方位的调整。
67.以上所述仅是对本实用新型的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本实用新型提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本实用新型的保护范围。