变轨迹—超声椭圆振动辅助固结磨粒抛光机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变轨迹的超声椭圆振动辅助抛光装置。
【背景技术】
[0002]现有抛光装置的加工效率不高，工件的加工表面粗糙度不一致，尤其是硬脆性材料的抛光表面破损率较大。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是要提供一种加工效率高，工件加工表面粗糙度均匀一致，尤其是硬脆性材料的抛光表面破损率小的抛光装置，实现上述目的的技术方案如下:
[0004]变轨迹-超声椭圆振动辅助固结磨粒抛光机，包括动力部分、抛光部分、传动部分，动力部分驱动传动部分和抛光部分运动，抛光部分包括抛光工作台、旋转抛光工具，所述动力部分包括X轴、Y轴、Z轴方向的动力源，旋转抛光工具包括抛光工具、抛光工具旋转电机，其特征在于:还包括超声波发生器，旋转抛光工具还包括碳刷组件；抛光工具上设置压电陶瓷，且抛光工具的底端安装抛光片，其中抛光工具旋转电机与碳刷组件电连接，碳刷组件与压电陶瓷电连接或信号连接，同时碳刷组件与超声波发生器电连接或信号连接，碳刷组件将超声波发生器的电源施加在压电陶瓷上，压电陶瓷在外接超声波发生器电源的作用下产生振动，压电陶瓷产生的振动传递给抛光工具，抛光工具将同时产生纵向和横向两种方向的振动，两个方向的振动合成形成超声椭圆振动，进而带动抛光片产生相应振动。
[0005]优选的，所述抛光工作台包括抛光盘、内齿圈、底座，内齿圈通过连接件安装在底座上，抛光盘放置在内齿圈上，抛光盘的底部设置行星轮装置，行星轮装置包括行星轮架，行星轮架具有数个延伸的支撑臂，行星轮架的中间设置主动轮，每个支撑架的自由端设置一个从动轮，主动轮与每个从动轮的外缘啮合，行星轮装置位于内齿圈内，抛光盘驱动电机带动主动轮旋转，从而使主动轮带动行星轮架旋转；
[0006]所述内齿圈的内壁为齿状结构，每个从动轮的外缘与内齿圈的内壁啮合，抛光盘在行星轮装置的带动下进行运动。
[0007]优选的，所述行星轮架大体呈一 Y型结构，且延伸的支撑臂之间的夹角相等，使从动轮中心连线形成等边三角形，每个支撑臂的自由端设置一个凸出轴，凸出轴的中心设置销孔一，每个从动轮的轴心穿过一个相应的凸出轴，从动轮能够以凸出轴为轴心旋转；
[0008]所述抛光盘的底面设置三个连接销，连接销的外径与销孔一的内径适配，每个销孔一对应一个连接销，连接销插入销孔一内，抛光盘跟随从动轮进行公转和/或自转。抛光盘通过连接销与销孔一的配合与行星轮架安装在一起。
[0009]优选的，所述每个从动轮上还设置有两个销孔，分别为销孔二、销孔三，且同一个从动轮的销孔二、销孔三的中心到从动轮的中心距离不相等，其中每个销孔二或销孔三适配的与连接销单独配合。
[0010]当连接销与销孔一配合时，抛光盘只做绕着主动轮中心的圆周运动；当连接销与销孔二或销孔三单独配合时，抛光盘可以做不同轨迹的复杂运动；当拆去内齿圈，抛光盘与销孔二或销孔三单独配合时，抛光盘只做平动。
[0011]优选的，还包括电源功率放大器，电源功率放大器与超声波发生器电连接，电源功率放大器将超声波发生器的电源功率放大。
[0012]首先将被加工工件放置在抛光盘上，之后启动变轨迹-超声椭圆振动辅助固结磨粒抛光机，根据工件的加工要求选取抛光盘所做的运动轨迹。
[0013]本发明加工效率和加工精度高，抛光盘能实现复杂的轨迹运动。且加工表面不易破损，尤其适合硬脆性材料的抛光加工。
【附图说明】
[0014]图1为本发明立体示意图
[0015]图2为抛光工作台整体示意图
[0016]图3为抛光工作台示意图
[0017]图4为抛光工作台去除抛光盘时的示意图
[0018]图5为行星轮架示意图
[0019]图6为抛光盘立体示意图
[0020]图7为抛光盘另一角度示意图
[0021]图8为抛光盘主视图
[0022]图9为抛光盘拆去一个行星轮时的示意图
[0023]附图序号说明:X轴伺服电机1、Y轴伺服电机2、Z轴伺服电机3、抛光工作台4、碳刷组件5、抛光工具6、抛光工具旋转电机7，PZT8、抛光片9、抛光盘4-1、凸出轴4_2、行星轮架11、支撑臂11-1、主动轮12、从动轮13、凸出轴14、销孔一 15、连接销16、安装轴17、销孔二 18、销孔三19、导轨装置20、抛光盘4-1、内齿圈4-2，抛光盘驱动电机4-3，底座4_4
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明做详细的说明。
[0025]图中，变轨迹-超声椭圆振动辅助固结磨粒抛光机，包括超声波发生器、电源功率放大器、动力部分、抛光部分、传动部分，动力部分驱动传动部分和抛光部分运动，所述动力部分包括X轴、Y轴、Z轴方向的动力源，动力源优选伺服电机，分别为X轴伺服电机1、Y轴伺服电机2、Z轴伺服电机3，抛光部分包括抛光工作台4、旋转抛光工具。本发明中的主要发明点:一是在固结磨粒的化学机械抛光过程中，引入了超声椭圆振动；二是抛光工作台4、旋转抛光工具的结构有所改进，其余的结构与现有技术相同，在此不做过多赘述，下面详细的描述本申请的发明点。
[0026]旋转抛光工具包括碳刷组件5、抛光工具6、抛光工具旋转电机7，抛光工具上设置PZT (压电陶瓷)8，且抛光工具6的底端安装抛光片9，其中抛光工具旋转电机7与碳刷组件5电连接，碳刷组件5与抛光工具6连接，同时将超声波发生器与电源功率放大器实现电连接或信号连接，碳刷组件5将电源功率放大器输出的超声波电源施加在旋转抛光工具6上的PZT(压电陶瓷)8上，碳刷组件5可实现将不能做旋转的电源功率放大器所输出的超声波电源施加在旋转抛光工具6上的作用。
[0027]PZT在外接超声波电源的激励下，抛光工具将同时产生纵向(长度方向)和横向(厚度方向)方向的两种振动，这两个方向的合成可实现超声椭圆振动，进而带动抛光工具6也产生相应振动。例如CeO2等化学物质组成的固结磨粒抛光片抛光时与被加工工件(工件是装在抛光盘上的，例如工件可粘结在抛光盘上)发生化学反应，再加上抛光工具的超声椭圆振动，从而实现工件的超声椭圆振动辅助固结磨粒的化学机械抛光加工。
[0028]图2中，抛光工作台4包括抛光盘4-1、内齿圈4-2，抛光盘驱动电机4_3，底座4_4，内齿圈4-2通过螺栓等连接件固定在底座4-4上，抛光盘驱动电机4-3也安装在底座上，抛光盘4-1的底部安装行星轮装置，行星轮装置位于内齿圈内径内被内齿圈包围，行星轮装置与内齿圈配合带动抛光盘进行运动，抛光盘4-1的外径大于或者等于内齿圈4-2的内径，抛光盘4-1盖在内齿圈4-2上，且抛光盘4-1的底面与内齿圈4-2的上端面略高于内齿圈4-2的上端面，方便抛光盘的各种复杂运动，抛光盘驱动电机4-3驱动行星轮装置旋转，被加工工件放置在抛光盘的端面上。
[0029]所述行星轮装置包括行星轮架11、一个主动轮12、数个从动轮13，行星轮架11大体呈一 Y型结构，具有三个延伸的支撑臂11-1，且延伸的支撑臂之间的夹角相等，行星轮架的中间设置主动轮12，每个支撑臂上设置一个从动轮13，主动轮12与每个从动轮13的外缘啮合；
[0030]抛光盘驱动电机4-3带动主动轮12旋转，Y型结构的行星轮架和主动轮12、从动轮13的配合恰似太阳系的结构，因此主动轮12也称之为太阳轮，从动轮13称之为行星轮，内齿圈4-2的内壁为齿状结构，每个从动轮13的外缘与内齿圈啮合，抛光盘4-1能够在行星轮装置的带动下进行转动。当然行星轮架也可以是其他实现本发明目的的形状，不局限在Y型