大型环抛机抛光胶的制备装置和制备方法与流程

本发明涉及抛光胶，特别是一种大型环抛机抛光胶的制备装置和制备方法。

背景技术：

光学元件超精密环抛过程中，通过抛光胶盘和附着其上的抛光粉颗粒直接作用于工件接触面，实现工件的均匀磨削和面形收敛，并最终实现高精度低缺陷加工，因此抛光胶盘的性能直接影响工件抛光的加工效率、面形收敛特性以及表面缺陷程度等。而由于抛光胶一系列特殊的物理化学性质，其制备过程中加热温度，时间，工艺顺序，加料时间，搅拌均匀度等一系列参数均对最终性能有着明显的影响。

目前抛光胶的生产多数采用人工烧制方法，将抛光胶制备所需原材料直接倒入加热炉中，采用燃气加热。加热过程中，采用人工搅拌的方法使原材料融化混合。这种人工为主的方法主要存在以下问题：

人工制备，效率低下；

抛光胶整体质量不稳定；

采用燃气加热方法，局部易焦化，抛光胶性能低下；

人工搅拌方式导致原材料混合不均匀；

人工操作方式，容易引入杂质；

产生刺激性烟味，影响员工健康、环境污染；

人工制备方法，存在人员烫伤的可能。

近年，亦存在采用电加热器通电产热的加热炉来制备抛光胶的方式(参考专利申请公布号cn202329117u和cn106475002a：采用电加热器，皆为固体点-点式接触加热方式。且采用普通搅拌器，无法实现物料充分均匀搅拌，添加的部分物料存在团聚现象)。但由于抛光胶特殊的物理化学性质：在低温和常温状态下，抛光胶为固体，且加热过程的低温阶段，抛光胶粘度极大，传热效率低等特点，造成了这种固相加热方式在加热前期无法避免的传热不均匀，温控准确性低，温控曲线不稳定，易窜温等缺陷，无法满足大口径高精度低缺陷光学元件的加工需求。

技术实现要素：

为了克服传统制备方式的上述不足，本发明提供一种大型环抛机抛光胶的制备装置和制备方法。该装置及方法能高可控性，高稳定性制备大口径高精度全频谱低缺陷光学元件超精密环抛专用抛光胶，避免了抛光胶传统制备方法的缺陷，实现了抛光胶制备全程温场分布均匀，物料搅拌均匀，杂质去除充分等特点，能够有效地去除杂质，有效提高抛光元件的抛光效率和表面质量，满足了大口径光学元件的超精密环抛加工要求。

本发明的具体技术方案如下：

一种大型环抛机抛光胶制备装置，其特点在于，包括：搅拌釜、出料泵、液压升降器、搅拌电机、横梁、加热油箱及其连接管路和电器控制箱：

所述的搅拌釜的四周有夹套可通导热油，夹套设有温度探头，外部有隔热层，有隔热岩棉，所述的搅拌釜釜体的上部有带射灯的观察视镜，该搅拌釜一侧的下部有第三供油口，上部有第三回油口，对称的另一侧下部是出料口，该搅拌釜上方是釜盖，还有加料口；

在所述的搅拌釜的左侧是所述的液压升降器，所述的行星搅拌头与釜盖相连接，位于所述的搅拌釜的上方，在所述的搅拌釜和所述的液压升降器的上方是所述的平行于地面的横梁，所述的行星搅拌头通过平行于地面的横梁与所述的液压升降器相连，位于液压升降器左侧的搅拌电机通过横梁为所述的行星搅拌头提供动力；所述的出料口通过管路依次与过滤器、出料泵连接；所述的加热油箱位于所述的搅拌电机的左侧，该加热油箱的上端设有支架带有高位膨胀油槽，夹层有保温岩面，在不引入杂质的基础上，避免了导热油高温状态下的膨胀带来的安全问题；该加热油箱的内部有加热棒和温度探头，加热油箱的左下侧有卸油口，该加热油箱的右侧的第一供油口和第二供油口分别与第一油泵和第二油泵连接；第一油泵通过管路、第三供油口与所述的搅拌釜的夹层相通，将所述的加热油箱的导热油通过管路、第三供油口泵入所述的搅拌釜的夹层，再通过第三回油口和管路、第一回油口泵回所述的加热油箱；所述的第二油泵通过管路将所述的加热油箱的导热油通过管路泵入所述的出料泵的夹层，再通过管路、第二回油口泵回所述的加热油箱，所述的加热油箱、搅拌电机和出料泵均通过电器控制箱中的plc控制器和变频驱动器实现加热控制、定时控制、泵控制和搅拌机控制。

所述的行星搅拌头带有聚四氟乙烯刮壁板，该聚四氟乙烯四氟刮壁板具有化学稳定性高，可在高温下实现对物料的均匀搅拌；

利用上述大型环抛机抛光胶制备装置制备抛光胶的方法，其特点在于，该方法包括下列步骤：

1)启动控制系统电源，打开电气控制箱上温度设定按钮设定所需加热温度，启动加热油箱中的加热棒和温度探头，对导热油进行加热；

2)与此同时，对抛光胶制备所需原材料进行配比称重后，将原材料投入搅拌釜并将搅拌釜的中心与设定的搅拌轴中心重合，固定好搅拌釜；打开液压下降按钮，红色液压下降指示灯亮，所述的液压升降器下降至最低位置，使连接有行星搅拌头的釜盖与搅拌釜完全闭合；

3)等待加热油箱中的导热油到达设定温度后，启动电气控制箱上的第一油泵，导热油通过管道、第三供油口泵入所述的搅拌釜的夹层，再通过第三回油口和管路、第一回油口泵回所述的加热油箱，导热油开始在搅拌釜的夹层循环，将搅拌釜内物料加热；待原材料开始软化并达到设定温度后，启动所述的行星式搅拌头，使原材料混合均匀并实现均匀受热；待原料完全液化后，打开搅拌釜的加料口，加入添加剂，继续搅拌；

4)待所有原料全部搅拌均匀并达到设定加熱温度后，打开电气控制箱的第二油泵的启动按钮，第二油泵启动，导热油开始在出料泵及其出料管道的夹层和过滤器的夹层处处循环，使导热油在出料泵和过滤器的外围夹层中循环加热；

5)达到设定温度后，打开出料泵，将制备好的抛光胶排出搅拌釜；

6)物料全部排空后，停止主机，将调速旋钮左旋归零。

搅拌釜四周有夹套可通导热油，夹套设有温度探头，外部有隔热层，有隔热岩棉。釜体上部有带射灯的观察视镜，可对釜内物料情况随时观察和添加物料。搅拌釜一侧下部夹套有导热油进出口第三供油口，上部有第三回油口，对称的另一侧下部为出料口，配法兰式手动球阀。搅拌釜上方为釜盖，釜盖上方中间连接有行星搅拌头，行星搅拌头带有聚四氟乙烯刮壁板，该聚四氟乙烯刮壁板化学稳定性高，可在高温下实现对物料的均匀搅拌。

加热油箱为平盖结构，盖上端设有支架带有高位膨胀油槽，夹层有保温岩面；加热油箱设有加热棒加热，设有一根温度探头，精准控温，整体焊接牢固、平整，表面刮研油灰涂抹防锈油漆。加热油箱导热油循环管路将导热油泵入搅拌釜夹层、出料泵夹层及出料管路夹层和过滤器夹层，泵进油口设有检修手动阀门及管道过滤器。搅拌釜到出料泵的管道均为双层导热油管路。搅拌釜导热油循环管路配有导热油泵。泵进油口设有检修手动阀门及过滤器。导热油管路外层有保温层，管路安装结构横平竖直；

加热油箱、搅拌电机和出料泵均通过电器控制箱中的plc控制器和变频驱动器实现以下功能：加热控制，具备数显温度控制仪，分别显示物料温度和油温，加热棒分为两组，可同时加热也可分别加热；定时控制，带有定时功能，可设定搅拌时间；泵控制，两个循环油泵和出料泵的启动停止，出料泵带有变频器；搅拌机控制，包含搅拌变频调速，液压缸上升、下降及高限位停止。

出料泵：冷却后通过保温夹套进行导热油预热后能正常使用，要充分预热，用手盘动泵联轴器转动后，方能启动。泵进口装有法兰接口。出料泵通过过滤器与出料口相连接，过滤器采用可调式可拆卸式过滤筛网。

本发明的技术效果如下：

本发明是一种高可控性，高稳定性加工大口径高精度低缺陷光学元件的大型环抛机抛光胶制备装置及方法，避免了抛光胶传统制备方式的缺陷，实现了抛光胶制备全程温场分布均匀，物料搅拌均匀，杂质去除充分等特点，直接提高了抛光元件的抛光效率和表面质量，满足了大口径光学元件的超精密环抛加工要求。

附图说明

图1为本发明大型环抛机抛光胶制备装置各部件主视位置示意图

图2为本发明大型环抛机抛光胶制备装置各部件俯视位置示意图(去除横梁，即图1中a线所在位置向下剖面视角)

图3为行星搅拌釜主视透视示意图

图4为加热油箱与油泵连接示意图

图中：1-搅拌釜、2-出料泵、3-液压升降器、4-搅拌电机、5-横梁、6-加热油箱、7-高位膨胀油槽、8-第二供油口、9-第二回油口、10-第二油泵、11-卸油口、12-加热棒、13-温度探头、14-出料口、15-釜盖、16-第一供油口、17-第一回油口、18-第一油泵、19-第三供油口、20-第三回油口、21-电器控制箱、22-行星搅拌头、23-四氟刮壁、24-观察视镜、25-过滤器。

具体实施方式

下面结合实施示例对本发明作进一步说明。

参见图1至图4，由图可见，本发明大型环抛机抛光胶制备装置，包括：搅拌釜1、出料泵2、液压升降器3、搅拌电机4、横梁5、加热油箱6及其连接管路和电器控制箱21：

所述的搅拌釜1的四周有夹套可通导热油，夹套设有温度探头，外部有隔热层，有隔热岩棉，所述的搅拌釜1釜体的上部有带射灯的观察视镜24，该搅拌釜1一侧的下部有第三供油口19，上部有第三回油口20，对称的另一侧下部是出料口14，该搅拌釜1上方是釜盖15，还有加料口；

在所述的搅拌釜1的左侧是所述的液压升降器3，所述的行星搅拌头22与釜盖15相连接，位于所述的搅拌釜1的上方，在所述的搅拌釜1和所述的液压升降器3的上方是所述的平行于地面的横梁5，所述的行星搅拌头22通过平行于地面的横梁5与所述的液压升降器3相连，位于液压升降器3左侧的搅拌电机4通过横梁5为所述的行星搅拌头22提供动力；所述的出料口14通过管路依次与过滤器25、出料泵2连接；所述的加热油箱6位于所述的搅拌电机4的左侧，该加热油箱6的上端设有支架带有高位膨胀油槽7，夹层有保温岩面，在不引入杂质的基础上，避免了导热油高温状态下的膨胀带来的安全问题；该加热油箱6的内部有加热棒12和温度探头13，加热油箱6的左下侧有卸油口11，该加热油箱6的右侧的第一供油口16和第二供油口8分别与第一油泵18和第二油泵10连接；第一油泵18通过管路、第三供油口19与所述的搅拌釜1的夹层相通，将所述的加热油箱6的导热油通过管路、第三供油口19泵入所述的搅拌釜1的夹层，再通过第三回油口20和管路泵回所述的加热油箱6的第一回油口17；所述的第二油泵10通过管路将所述的加热油箱6的导热油通过管路泵入所述的出料泵2的夹层，再通过管路、第二回油口9泵回所述的加热油箱6，所述的加热油箱6、搅拌电机4和出料泵2均通过电器控制箱21中的plc控制器和变频驱动器实现加热控制、定时控制、泵控制和搅拌机控制。

所述的行星搅拌头22带有聚四氟乙烯刮壁板23，该聚四氟乙烯四氟刮壁板23具有化学稳定性高，可在高温下实现对物料的均匀搅拌；

大型环抛机抛光胶制备装置，包括行星搅拌釜、加热系统、控制系统、出料泵及过滤系统。

行星搅拌釜1为双层结构，中空夹层中通过加热到设定温度的导热油，对搅拌釜中物料进行加热。行星式搅拌头22可对釜中物料进行充分混合。釜体伴有射灯窗口24，可对物料情况进行实时监控。加热系统分为加热油箱6和循环管路。加热油箱6中为加热温度范围为-12～318℃的导热油，通过导热油泵实现将加热到设定温度的导热油在循环管路中循环加热，循环管路具有保温岩面。设备含有现场操作箱，控制系统可实施加热控制，定时控制，泵控制和搅拌机控制。抛光胶制备完成后，使用出料口的出料泵将物料泵出行星搅拌釜，出料口和釜体之间的管路装有可调节目数的管道过滤器25，可对物料进行过滤输出，进而获得高质量的抛光胶。

启用大型环抛机抛光胶制备装置制备抛光胶的方法，包括下列步骤：

1)启动控制系统电源，打开电气控制箱上温度设定按钮设定所需温度，启动加热；

2)与此同时，对抛光胶制备所需原材料进行配比称重后，将原材料投入搅拌釜推至搅拌轴中心，固定好搅拌釜；打开液压下降按钮，红色液压下降指示灯亮，下降至最低位置即连接有釜盖的行星搅拌头与搅拌釜完全闭合；

3)等待加热油箱6中的导热油到达设定温度后，启动电气控制箱上的第一油泵18，导热油开始在搅拌釜1的夹层循环，将搅拌釜内物料加热；待原材料开始软化并达到设定温度后，启动所述的行星式搅拌器22，使原材料混合均匀并实现均匀受热；待原料完全液化后，打开搅拌釜1的加料口，加入添加剂，继续搅拌；

4)待所有原料全部搅拌均匀并达到设定温度后，打开电气控制箱上的第二油泵10，导热油开始在出料泵2及出料管道夹层和过滤器25的夹层处处循环，使得导热油在出料泵2和过滤器25的外围夹层中循环加热；

5)打开出料泵2，将制备好的抛光胶排出搅拌釜1；

6)物料全部排空后，停止主机，应将调速旋钮左旋归零。

注意：必须当主机完全停止后，才可以重新开启，以免当主机再次开机后因速度过快而造成的机械冲击。

实验表明，本发明能高可控性，高稳定性地制备大口径高精度全频谱低缺陷光学元件超精密环抛专用抛光胶，避免了抛光胶传统制备方法的缺陷，实现了抛光胶制备全程温场分布均匀，物料搅拌均匀，杂质去除充分等特点，能够有效去除杂质，有效提高抛光元件的抛光效率和表面质量，可满足大口径光学元件的超精密环抛加工要求。