一种基于研磨盘表面自生长的连续研磨机构的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及研磨/抛光领域，尤其是超精密研磨加工领域。
【背景技术】
[0002]超精密研磨抛光是超精密加工领域的一种主要加工方法，近年来发展起来的超精密研磨抛光是一种可以实现先进材料工件高精度、高质量加工的方法。一般的研磨抛光方法采用的加工方式是:在表面平整均匀的研磨盘上铺设固着磨粒，加工工件安装于研磨盘上方的工件安装头上，研磨时，在工件安装头上施加压力，研磨盘转动，使工件与固着磨粒间有相对运动进行磨削从而完成研磨加工。另一方面，一般所用的研磨盘表面附着着大量的磨粒，并由于研磨盘制作工艺的局限，研磨盘表面会出现磨粒分布不均造成的凹槽，同时在加工过程中，由于压力等外部因素，使得研磨盘表面不同部位磨粒与工件间磨削程度不同，会造成局部磨粒磨损加剧，进一步造成研磨盘表面的局部凹陷及研磨盘表面的不平整，使得工件安装头和工件在与研磨盘接触的过程中，产生振动和跳动，危害工件加工质量和精度。
[0003]目前常用的研磨盘修复保养方法是:利用硬脂和硫为基础的各种浸渍剂来处理磨盘，即将研磨盘拆下来然后放入被加热到130-135Γ的浸渍剂溶融物中，将研磨盘从浸渍剂溶融物中抽出来以后甩掉多余的浸渍剂溶融物，再利用电镀金刚石的修正轮修整，整个修复工作需要几个小时。
[0004]使用常规方法修复研磨盘，需要将磨盘拆卸下来，而根据研磨盘的磨损速度一般需要5天对研磨盘修复一次，采用传统修复方法，修复繁琐麻烦耗费人力同时耗费时间，而所用修复材料对环境有污染，且修复效果不佳，更为重要的是，研磨盘在修复时需要拆卸，这样工件无法继续加工，影响了工件加工进度，降低了生产效率。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提出了一种基于研磨盘表面自生长的连续研磨机构，主要包括研磨盘、扇形喷头、磨粒喷射头、UV光灯管、吸盘、工件安装头，在所述研磨盘上方，沿逆时针方向依次安装有所述扇形喷头、所述磨粒喷射头、所述UV光灯管、所述吸盘、所述工件安装头，所述研磨盘沿逆时针转动，所述扇形喷头喷洒UV光固化涂料在所述研磨盘表面，然后进行所述研磨盘表面自生长，所述磨粒喷射头将磨粒以一定速度喷射到UV光固化涂料表面，所述工件安装头可以通过双向气缸调节高度且始终保持工件被所述研磨盘加工直至加工结束。
[0006]所述研磨盘表面自生长是将一种UV光固化涂料均匀喷洒覆盖在研磨盘表面后，照射UV光引发UV光固化涂料固化，从而在研磨盘表面生长出一层均匀平整的研磨层，其具体操作是:研磨盘沿逆时针转动，首先将UV光固化涂料均匀喷洒于研磨盘表面，然后均匀喷射磨粒于UV光固化涂料上，最后照射UV光，引发UV光固化涂料固化生长成一层硬质平整面，同时使磨粒借助于UV光固化涂料固着于研磨盘表面，这样，利用UV光固化涂料修复了研磨盘表面的凹坑及刮痕的同时形成了新的更加均匀平整的研磨层。
[0007]所述的UV光固化涂料是一种新型环保型节能涂料，在UV光(紫外线)的照射下，液态涂料中的光引发剂受激发变为自由基或阳离子，从而引发UV光固化涂料中具有反应活性的物质间发生化学反应，最终导致体型结构的形成，从而使UV光固化涂料固化，其固化时间根据厚度不同而改变，具体固化时间可以控制在I分钟内。本实用新型利用UV光固化涂料的这种特性，将其喷洒在研磨盘表面，然后引发UV光固化涂料固化，即相当于让研磨盘表面生长出一层新的研磨层，形成的研磨层的硬度大、厚度可控，故称这种方法为研磨盘表面自生长技术。由于UV光固化涂料的固化时间很短且无需拆卸研磨盘，所以这种方法快捷简单。
[0008]为了实现研磨机构的研磨盘表面自生长与工件加工同时进行，将研磨机构分为两个部分:一部分称之为修复区，主要进行研磨盘表面自生长工作；另一部分称之为工作区，主要进行工件的加工工作。这样，控制研磨盘的转动速度以及UV光固化涂料的固化时间，可以保证当研磨盘某一区域的UV光固化涂料固化和磨粒固着工作(即修补工作)完成时，该区域正好转动至工作区，使得固着好的磨粒能够正常研磨工件，而所述工件安装头夹持工件，使工件一直被研磨盘加工，直至整批工件加工结束。
[0009]进一步的，由于研磨盘在进行修复时需要一定时间，需调整研磨盘低速转动，如此会导致工件在研磨加工时由于研磨盘转动速度不够引起的研磨效率降低、磨削度不够等问题，因此，本实用新型在工件安装头上安装了旋转电机，增加工件自转速度，加剧工件与研磨盘之间的相对运动。
[0010]由于研磨盘在研磨工件时一般会在研磨盘表面添加研磨液，所谓研磨液即磨粒的混合液，其作用是使磨粒与工件磨削，增加研磨盘对工件的磨削速度，因此，本实用新型在研磨盘表面自生长时，所述磨粒喷射头将磨粒以一定速度喷射出去并镶嵌于UV光固化涂料表面，这样使更多的磨粒暴露在UV光固化涂料表面上，保证研磨时的磨削速度及工件加工效率。
[0011]进一步的，为了保证磨粒在喷射过程中更加均匀的镶嵌于UV光固化涂料中，磨粒喷射头的形状为扇形，其喷口面积不变而分布原则为:近研磨盘圆心处分布少而远研磨盘圆心处分布多。
[0012]进一步的，考虑到在UV光固化涂料的喷洒过程中，研磨盘保持旋转会产生向心力，同时基于圆盘的特性:圆盘不同直径处线速度不同，离圆心远处圆环线速度大、被喷洒的时间短而近圆心处圆环线速度小、被喷洒的时间长，若用同等喷洒量喷洒整个圆盘，会导致中心盘厚度较外环厚。因此，采用了所述的扇形喷头，所述扇形喷头的喷口的面积变化原则是近研磨盘圆心处面积小且分布少，远圆心处面积大且分布多，这样使UV光固化涂料涂料在近圆心环内喷洒的范围小、量少而在远研磨盘圆心处喷洒的范围大、量多，保证UV光固化涂料更加均匀的喷洒于研磨盘上。
[0013]进一步的，为了保证UV光的固化时间能够实现研磨盘表面自生长与工件加工同步进行，需要对UV光的照射进行改进，在保证固化时间达到要求的同时保证UV光固化涂料的固化一致性。所述的UV光灯管共有3排，3排UV光灯管呈弧形排列，其照射的UV光跨度为研磨盘半径，所述UV光灯管采用线光源，每排UV光灯管有灯罩罩住，避免UV光发散并保证每排灯管的UV光照射区域正好相连而又不交叉，这样保证UV光固化涂料固化的一致性，同时可以通过提高灯管功率减少固化时间。
[0014]由于磨粒是在喷洒UV光固化涂料之后喷射到UV光固化涂料上面的，考虑到有些磨粒由于没有完全固着而脱落，同时工件加工后被磨削掉的磨粒脱落后再研磨盘表面，使用了一种吸盘，通过吸盘能够把脱落的磨粒吸走，避免其影响工件的研磨工作。
[0015]进一步的，由于整个机构的工作机理是:所述研磨盘一边进行自生长修复，一边进行工件的加工。这样，会导致所述研磨盘表面研磨层的厚度不断增加，从而使工件与研磨带之间的贴合压力增加影响工件的加工量，所述工件安装头上方安装有双向气缸，所述双向气缸控制所述工件安装头的升降以及工件与所述研磨带之间的贴合压力，保证工件与所述研磨盘之间的贴合压力在合适范围内，所述工件安装头夹持工件，保持工件在所述研磨盘进行表面自生长时始终被所述研磨盘加工，直至工件加工完成。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0016](I)机构结构简单、便于加工生产和操作；(2)对研磨盘修复更加简单快捷且无需拆卸；(3)实现研磨盘修复与工件加工同步进行，极大提高了工件加工效率；(4)采用UV光固化涂料，固化速度快，保证了加工效率，且污染小；(5)采用UV光固化涂