基于气液固三相磨粒流的高效渐进性抛光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种超光滑表面抛光加工设备技术领域，更具体的说，涉及一种基于气液固三相磨粒流的高效渐进性抛光装置。
【背景技术】
[0002]气液固三相磨粒流加工是指借助气相进一步驱动磨粒流加工的一种新方法。主要应用于要求表面粗糙度极低(〈lnm RMS)的K9光学玻璃以及单晶硅的加工。磨粒流加工主要是指不依靠加工工具直接接触工件表面，而是利用携带微细磨粒的磨粒流的高速流动实现对工件表面的加工，也将这一方法称为流体抛光。
[0003]从超光滑表面加工的特殊要求看，流体抛光使用柔性非常好的流体驱动微细磨粒对工件表面加工，可以有效避免加工层变质和亚表面损伤，是非常合理的超光滑表面加工方法。而气液固三相磨粒流在原有二相磨粒流基础上增加了超声波气泡发生器驱动，采用具有多个磨粒流入口的抛光工具，可以形成高速湍流涡旋，极大的提高了磨粒流加工效率。但是，现有三相磨粒流加工系统，存在以下缺点:1、自动化程度不高，不能定时定量的对工件加工，需要由加工人员自己监控。2、超声波气泡发生器不能对工件表面均匀产生气泡，从而不能保证工件表面加工的一致性。3、加工没有渐进性。现有超声波气泡发生器只能以某种功率某种高度驱动磨粒加工工件，若加工一直采用大功率加工，则不能保证精加工后期小材料去除量，慢进给的要求，若一直采用小功率加工，则不能保证加工效率。4、只能针对单工件加工，批量加工难以保证。5、加工过程单一，没有个性化需求。目前加工不管加工对象是何材料，均采用相同功率加工。如何提高加工效率，提高加工工件品质，以及满足不同工件对加工的需求，是目前气液固三相磨粒流超声波加工设备开发人员致力于攻克的课题。
[0004]基于目前存在的一些问题，设计研发出了一种自动化，渐进高效的气液固三相磨粒流超声波加工方法及装置。方法上，采用基于将工件表面区域划分，在每一部分区域采用多种功率，多种距离综合渐进式的加工方法。装置上，设计研发新型的三相磨粒流加工机构，大幅提高了加工效率，显著提升了加工工件的品质。采用可调节式的超声波气泡发生器托架，以及采用可调节功率的超声波气泡发生器，很好的保证了不同加工工件对装置的需求以及加工稳定性的需求。同时机构采用多工位布置方式，为批量化加工提供支持。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于解决现有三相磨粒流超声波加工系统自动化程度不高，不能均匀保证加工工件表面的均匀一致性，加工工件效率低下，工件加工没有渐进性，不能很好适应不同工件对加工的需求，提出了一种自动化，渐进高效的三相磨粒流超声波加工方法及装置，方法上，采用基于将工件表面区域划分，在每一部分区域采用多种功率，多种距离综合渐进式的加工方法。装置上，设计研发新型的三相磨粒流加工机构，大幅提高了加工效率，显著提升了加工工件的品质。
[0006]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:
[0007]基于气液固三相磨粒流的高效渐进性抛光装置，包括控制系统、腔体机架、步进电机、主动芯轴、主动链轮、从动齿轮、链条、十字托架、四工位旋转装置、升降机构和超声波气泡发生器，所述腔体机架上设有横梁，主动芯轴的顶端穿过横梁连接步进电机，步进电机通过电机座固定在横梁上；所述主动芯轴的底端固接十字托架的中心；所述十字托架的四个端点处设有四根竖直安装的从动芯轴，所述从动芯轴的底端通过轴承连接十字托架，从动芯轴的顶端固接工件安装平台；每根所述从动芯轴上均固定有从动链轮，主动芯轴上固定有与每个从动链轮对应的主动链轮，每个所述主动链轮和从动链轮均通过链条连接；每个所述工件安装平台的上方还设有抛光工具，所述抛光工具固定在腔体机架的内壁上；每个所述工件安装平台的上方还设有超声波气泡发生器，四个超声波气泡发生器通过连接底座固定成一个整体并通过升降机构驱动在工件安装平台正上方进行升降运动；所述控制系统对整个装置进行加工过程控制。
[0008]进一步的，所述主动芯轴上装有用于检测转动角度信号的角度传感器。
[0009]进一步的，所述从动链轮表面涂覆防水材料。
[0010]进一步的，所述四个从动链轮和主动链轮错开分布。
[0011]进一步的，所述固定超声波气泡发生器的连接底座上设有用于检测上下位移信号的位移传感器。
[0012]进一步的，所述升降机构包括滚珠丝杠和丝杠驱动电机，通过滚珠丝杠和丝杠驱动电机驱动整个连接底座上下运动从而带动四个超声波气泡发生器上下移动。
[0013]基于气液固三相磨粒流的高效渐进性抛光方法，采用将工件表面进行区域划分，并在每一部分区域上，采用不同功率、不同距离的超声波气泡发生器进行综合渐进式加工方法；
[0014]所述的将工件表面进行区域划分是指根据超声波发生器的气泡发生区域大小将工件表面划分成四个区域；
[0015]所述的采用不同功率是指根据不同的加工对象，在划分的区域上，均采用P1、P2、P3三种加工功率，其中Pl > P2 > P3 ;
[0016]所述采用不同的距离是指根据不同的加工对象，在划分的区域上，均采用a、b、c三种不同的加工高度，其中a > b > c ;
[0017]所述的综合渐进式的加工方法是指根据不同的加工对象，设定加工时间T，对每一部分工件区域，均进行以下模式的加工:超声波气泡发生器先按照功率Pl，按距离C，b，a加工，再按照功率P2，按距离c，b，a加工，最后按照功率P3，按距离c，b，a加工。
[0018]本实用新型的技术构思为:在单工位上，超声波气泡发生器对工件的1/4区域按照上述方法加工，加工完毕后，安装在四工位旋转装置上的步进电机带动十字托架转动，从而带动四工位旋转，固定在腔体机架上的主动链轮静止不动，在四工位旋转的同时，链条带动从动链轮旋转，从而带动工件安装平台自转，实现超声波气泡发生器对工件的另一 1/4区域加工，同时角度传感器检测角度信号，反馈给步进电机作出相应动作。四工位旋转装置转动四次过后，就实现了对某一工件的全表面加工。
[0019]本实用新型的有益效果在于:四工位同时加工，加工效率大为提升；可以针对不同的加工工件，指定相适应的加工方法，主要指可以设置多种高度距离和多种功率大小；加工过程具有渐进性，保证加工质量和效率；四工位的公转带动工件安装平台的自转，可以对工件不同角度的加工；整个加工过程为系统自动控制，无需人员值守。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型基于气液固三相磨粒流的高效渐进性抛光装置的立体结构示意图。
[0021]图2是本实用新型基于气液固三相磨粒流的高效渐进性抛光装置的剖视图。
[0022]图3是本实用新型基于气液固三相磨粒流的高效渐进性抛光方法的工件区域划分及旋转示意图。
[0023]图4是本实用新型基于气液固三相磨粒流的高效渐进性抛光方法渐进式加工示意图。
[0024]图中，1-腔体机架、2-抛光工具、3-超声波气泡发生器、4-主动芯轴、5-步进电机、6-丝杠驱动电机、7-滚珠丝杠、8-连接底座、9-链条、10-十字托架、11-主动链轮、12-从动链轮、13-从动芯轴、14-工件安装平台。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0026]如图1?4所示，基于气液固三相磨粒流的高效渐进性抛光装置，包括控制系统、腔体机架1、步进电机、主动芯轴、主动链轮11、从动齿轮、链条9、十字托架10、四工位旋转装置、升降机构和超声波气泡发生器3，所述腔体机架I上设有横梁，主动芯轴4的顶端穿过横梁连接步进电机5，步进电机5通过电机座