專利名稱：基于分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤的動(dòng)壓光整系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤的動(dòng)壓光整系統(tǒng)，適用于光學(xué)元件、非晶薄膜襯底等工件表面的研磨與拋光加工。
背景技術(shù)：
光整加工是指從待加工工件上不切除或切除極薄材料層，用以改善工件表面粗糙度或強(qiáng)化其表面的加工過程，采用的方法包括拋光和研磨。傳統(tǒng)的利用研磨盤或拋光盤的光整系統(tǒng)將研磨與拋光工序分開，使得由研磨過度到拋光時(shí)系統(tǒng)需要將研磨盤更換為拋光盤，很難提升加工效率。即使是單一的研磨加工，單一磨粒粒度的研磨盤也并不能使工件完 全達(dá)到所需的表面粗糙度或者需要很長的加工時(shí)間。且傳統(tǒng)的研磨和拋光系統(tǒng)，加工時(shí)需要人為添加砝碼或由工件和承托工件的器件本身的重力來決定施加于工件表面與研磨盤(或拋光盤)表面的壓力，這使得所施加的壓力不能根據(jù)加工需求得到動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)而且無法得到低于工件和承托工件的器件本身的重力的壓力，在更換研磨盤或拋光盤后需添加或者更換砝碼，由于砝碼的質(zhì)量固定，很難實(shí)現(xiàn)施加壓力的連續(xù)變化，從而影響了加工質(zhì)量，并且受人為因素影響大，很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。利用傳統(tǒng)的研磨盤(或拋光盤)加工，由于研磨盤(或拋光盤)表面為純平面，而工件表面緊貼在其表面，使得工件待加工表面很難與冷卻液(或拋光液)充分接觸，這不僅不利于工件待加工表面的冷卻與加工，而且不利于磨屑的去除，從而影響了工件的加工質(zhì)量與加工效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的光整技術(shù)中存在的加工效率低、資源利用率低、自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種基于分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤，具有高加工效率、資源利用率、自動(dòng)化程度和加工質(zhì)量特性的動(dòng)壓光整系統(tǒng)?；诜旨?jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤的動(dòng)壓光整系統(tǒng)包括工作臺(tái)和架設(shè)在工作臺(tái)上的研拋盤，所述研拋盤連接研拋盤驅(qū)動(dòng)裝置，所述研拋盤驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)和減速器組成，用于控制研拋盤轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于所述的研拋盤由外向內(nèi)具有粗磨圈9、細(xì)磨圈、精磨圈和拋光內(nèi)圈；所述的研拋盤表面布設(shè)有用于流通拋光液的流道；動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置將工件壓在研拋盤上；所述動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置的支撐導(dǎo)向體一端安裝在工作臺(tái)上；所述動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置連接有驅(qū)動(dòng)其在研拋盤表面移動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和用于提供動(dòng)壓的動(dòng)壓控制裝置。所述動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置包括支撐導(dǎo)向體，所述支撐導(dǎo)向體為帶有支撐臂的圓筒結(jié)構(gòu)，所述支撐導(dǎo)向體上安裝有應(yīng)力檢測元件，所述支撐導(dǎo)向體的圓筒內(nèi)從上到下依次安裝有電磁裝置、磁性運(yùn)動(dòng)塊和加壓塊，所述電磁裝置固定在支撐導(dǎo)向體的圓筒上，包括電磁線圈和鐵芯，所述電磁線圈套在鐵芯外圍，所述磁性運(yùn)動(dòng)塊可在支撐導(dǎo)向體的圓筒內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，具有永磁性，所述加壓塊通過軸承與磁性運(yùn)動(dòng)塊相連，將研拋盤和加壓塊之間的工件壓在研拋盤上。
進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由電機(jī)和減速器組成，并與用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)相連。進(jìn)一步，所述工作臺(tái)上配有液體噴射裝置，所述液體噴射裝置的總導(dǎo)管通過旋轉(zhuǎn)頭分出數(shù)根支導(dǎo)管，所述支導(dǎo)管與均布在研拋盤結(jié)構(gòu)化表面上的流道相連。進(jìn)一步，所述的動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置數(shù)量可有I到8個(gè)。進(jìn)一步，所述的動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置采用圓弧運(yùn)動(dòng)方 式。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為利用一種分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤對(duì)工件進(jìn)行光整加工，工件安裝在研拋盤與加壓塊之間。加工時(shí)，工件表面受到的壓力可通過支撐導(dǎo)向體上的反饋應(yīng)力換算得到，通過將所得到的實(shí)時(shí)壓力與該加工工序所設(shè)定的壓力進(jìn)行比較得到壓力差值，動(dòng)壓控制系統(tǒng)利用該壓力差值對(duì)電磁裝置中的電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，動(dòng)態(tài)電流使電磁裝置產(chǎn)生動(dòng)態(tài)磁場，在動(dòng)態(tài)磁場影響下磁性運(yùn)動(dòng)塊和加壓塊的受力狀況發(fā)生改變，進(jìn)而使工件表面所受壓力改變并達(dá)到所需值，便可實(shí)現(xiàn)壓力的動(dòng)態(tài)控制。為達(dá)到加工的最優(yōu)效果，工件在粗磨、細(xì)磨、精磨和拋光時(shí)所需的壓力各不相同，因此在工件移動(dòng)到研拋盤的不同加工圈加工時(shí)，動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置便可對(duì)工件的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。動(dòng)壓光整系統(tǒng)所使用的分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤由外向內(nèi)具有粗磨圈、細(xì)磨圈、精磨圈和拋光內(nèi)圈，當(dāng)工件在研拋盤的粗磨圈上經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的加工后，動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置的支撐導(dǎo)向體所連接的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置便驅(qū)動(dòng)動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置同時(shí)帶動(dòng)工件移動(dòng)到細(xì)磨圈再進(jìn)行細(xì)磨加工，以此類推，工件依次進(jìn)行精磨和拋光加工過程，便可實(shí)現(xiàn)工件在研拋盤上由粗磨圈逐漸向拋光內(nèi)圈移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件由研磨到拋光的光滑過渡，因此在一個(gè)研拋盤上便可實(shí)現(xiàn)工件的研磨與拋光加工工序。由于研拋盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，將帶動(dòng)加壓塊作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工件在研拋盤轉(zhuǎn)動(dòng)和加壓塊自轉(zhuǎn)的共同作用下可實(shí)現(xiàn)待加工表面的加工紋理無序化。同時(shí)，在加工過程中，液體噴射系統(tǒng)通過支導(dǎo)管對(duì)分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤上的流道噴射冷卻液(或拋光液)，對(duì)加工部位進(jìn)行冷卻并去除磨屑等。支導(dǎo)管與研拋盤固定，跟隨研拋盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使支導(dǎo)管始終對(duì)著流道噴射冷卻液(或拋光液)，有助于流道中磨屑的去除、液體的流動(dòng)和溫度場的平衡。本發(fā)明的有益效果在于該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，通過電磁裝置對(duì)工件所受壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)壓力的無級(jí)變化，根據(jù)工件所處的不同加工階段自動(dòng)調(diào)節(jié)施加的壓力，提高了工件加工質(zhì)量并減少了人為因素的影響。工件隨著動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置依次經(jīng)過研磨和拋光，實(shí)現(xiàn)從研磨到拋光的快速銜接，避免了加工過程中更換設(shè)備或工具，充分提高了加工效率與設(shè)備的利用率，節(jié)約了資源。加工中，噴射冷卻液(或拋光液)的支導(dǎo)管隨研拋盤轉(zhuǎn)動(dòng)，有利于磨屑從結(jié)構(gòu)化表面上去除和液體的流動(dòng)，并增加了冷卻液(或拋光液)與工件的接觸，提高了光整加工的效率與質(zhì)量。


圖I是本發(fā)明所涉及的動(dòng)壓光整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明所涉及的動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明所涉及的一種分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤示意圖。圖4是本發(fā)明所涉及的工件在研拋盤上的運(yùn)動(dòng)形式示意圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)DI 4，基于分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤的動(dòng)壓光整系統(tǒng)，包括工作臺(tái)I和架設(shè)在工作臺(tái)I上的研拋盤9，所述研拋盤9連接研拋盤驅(qū)動(dòng)裝置10，所述研拋盤驅(qū)動(dòng)裝置10由電機(jī)和減速器組成，用于控制研拋盤9轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于所述的研拋盤9由外向內(nèi)具有粗磨圈9323、細(xì)磨圈9322、精磨圈9321和拋光內(nèi)圈931 ;所述的研拋盤9表明布設(shè)有用于流通拋光液的流道94 ;動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置8將工件SI壓在研拋盤9上；所述動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置8的支撐導(dǎo)向體81 —端安裝在工作臺(tái)I上；所述動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置8連接有驅(qū)動(dòng)其在研拋盤9表面移動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置3和用于提供動(dòng)壓的動(dòng)壓控制裝置4。所述動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置8包括支撐導(dǎo)向體81，所述支撐導(dǎo)向體81為帶有支撐臂的圓筒結(jié)構(gòu)，所述支撐導(dǎo)向體81上安裝有應(yīng)力檢測元件82，所述支撐導(dǎo)向體81的圓筒內(nèi)從上到下依次安裝有電磁裝置83、磁性運(yùn)動(dòng)塊86和加壓塊84，所述電磁裝置83固定在支撐導(dǎo)向體 81的圓筒上，包括電磁線圈831和鐵芯832，所述電磁線圈831套在鐵芯832外圍，所述磁性運(yùn)動(dòng)塊86可在支撐導(dǎo)向體81的圓筒內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，具有永磁性，所述加壓塊84通過軸承85與磁性運(yùn)動(dòng)塊86相連，將研拋盤9和加壓塊84之間的工件SI壓在研拋盤9上。所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置3由電機(jī)和減速器組成，并與用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)2相連。所述動(dòng)壓控制裝置4與動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置8中的電磁線圈831相連，用于控制動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置8內(nèi)電磁線圈831的電流大小。所述工作臺(tái)I上配有液體噴射裝置5，所述液體噴射裝置5的總導(dǎo)管6通過旋轉(zhuǎn)頭分出數(shù)根支導(dǎo)管7，所述支導(dǎo)管7與均布在研拋盤9結(jié)構(gòu)化表面上的流道94相連。所述動(dòng)壓光整系統(tǒng)的動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置8數(shù)量理論上可有I到8個(gè)。所述動(dòng)壓光整系統(tǒng)的動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置8采用圓弧運(yùn)動(dòng)方式。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為利用一種分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤對(duì)工件進(jìn)行光整加工，工件SI安裝在研拋盤9與加壓塊84之間。加工時(shí)，工件SI表面受到的壓力可通過支撐導(dǎo)向體81上的反饋應(yīng)力換算得到，通過將所得到的實(shí)時(shí)壓力與該加工工序所設(shè)定的壓力進(jìn)行比較得到壓力差值，動(dòng)壓控制裝置4依據(jù)該壓力差值對(duì)電磁裝置83中的電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，動(dòng)態(tài)電流使電磁裝置83產(chǎn)生動(dòng)態(tài)磁場，在動(dòng)態(tài)磁場影響下磁性運(yùn)動(dòng)塊86和加壓塊84的受力狀況發(fā)生改變，進(jìn)而使工件SI表面所受壓力改變并達(dá)到所需值，便可實(shí)現(xiàn)壓力的動(dòng)態(tài)控制。為達(dá)到加工的最優(yōu)效果，工件SI在粗磨、細(xì)磨、精磨和拋光時(shí)所需的壓力各不相同，因此在工件SI移動(dòng)到研拋盤的不同加工圈加工時(shí)，動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置8便可對(duì)工件SI的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。動(dòng)壓光整系統(tǒng)所使用的分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤9由外向內(nèi)具有粗磨圈9323、細(xì)磨圈9322、精磨圈9321和拋光內(nèi)圈931，當(dāng)工件SI在研拋盤9的粗磨圈9323上經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的加工后，動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置8的支撐導(dǎo)向體81所連接的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置3便驅(qū)動(dòng)動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置8同時(shí)帶動(dòng)工件SI移動(dòng)到細(xì)磨圈9322再進(jìn)行細(xì)磨加工，以此類推，工件依次進(jìn)行精磨和拋光加工過程，便可實(shí)現(xiàn)工件在研拋盤9上由粗磨圈9323逐漸向拋光內(nèi)圈931移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件SI由研磨到拋光的光滑過渡，因此在一個(gè)研拋盤9上便可實(shí)現(xiàn)工件SI的研磨與拋光加工工序。由于研拋盤9的轉(zhuǎn)動(dòng)，將帶動(dòng)加壓塊84作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工件SI在研拋盤9轉(zhuǎn)動(dòng)和加壓塊84自轉(zhuǎn)的共同作用下可實(shí)現(xiàn)待加工表面的加工紋理無序化。同時(shí)，在加工過程中，液體噴射系統(tǒng)5通過支導(dǎo)管7對(duì)分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤9上的流道94噴射冷卻液(或拋光液)，對(duì)加工部位進(jìn)行冷卻并去除磨屑等。支導(dǎo)管7與研拋盤9固定，跟隨研拋盤9轉(zhuǎn)動(dòng)，使支導(dǎo)管7始終對(duì)著流道94噴射冷卻液(或拋光液)，有助于流道94中磨屑的去除、液體的流動(dòng)和溫度場的平衡。 本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.基于分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤的動(dòng)壓光整系統(tǒng)，其特征在于包括工作臺(tái)和架設(shè)在工作臺(tái)上的研拋盤，所述研拋盤連接研拋盤驅(qū)動(dòng)裝置，所述研拋盤驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)和減速器組成，用于控制研拋盤轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于所述的研拋盤由外向內(nèi)具有粗磨圈9、細(xì)磨圈、精磨圈和拋光內(nèi)圈；所述的研拋盤表面布設(shè)有用于流通拋光液的流道；動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置將エ件壓在研拋盤上； 所述動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置的支撐導(dǎo)向體一端安裝在工作臺(tái)上；所述動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置連接有驅(qū)動(dòng)其在研拋盤表面移動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和用于提供動(dòng)壓的動(dòng)壓控制裝置； 所述動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置包括支撐導(dǎo)向體，所述支撐導(dǎo)向體為帶有支撐臂的圓筒結(jié)構(gòu)，所述支撐導(dǎo)向體上安裝有應(yīng)カ檢測元件，所述支撐導(dǎo)向體的圓筒內(nèi)從上到下依次安裝有電磁裝置、磁性運(yùn)動(dòng)塊和加壓塊，所述電磁裝置固定在支撐導(dǎo)向體的圓筒上，包括電磁線圈和鐵芯，所述電磁線圈套在鐵芯外圍，所述磁性運(yùn)動(dòng)塊可在支撐導(dǎo)向體的圓筒內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，具有永磁性，所述加壓塊通過軸承與磁性運(yùn)動(dòng)塊相連，將研拋盤和加壓塊之間的エ件壓在研拋盤上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置由電機(jī)和減速器組成，并與用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述工作臺(tái)上配有液體噴射裝置，所述液體噴射裝置的總導(dǎo)管通過旋轉(zhuǎn)頭分出數(shù)根支導(dǎo)管，所述支導(dǎo)管與均布在研拋盤結(jié)構(gòu)化表面上的流道相連。
全文摘要
基于分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤的動(dòng)壓光整系統(tǒng)，包括工作臺(tái)和架設(shè)在工作臺(tái)上的研拋盤，所述研拋盤連接研拋盤驅(qū)動(dòng)裝置，所述研拋盤驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)和減速器組成，用于控制研拋盤轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的研拋盤由外向內(nèi)具有研磨圈和拋光內(nèi)圈；研拋盤表面布設(shè)有用于流通拋光液的流道；動(dòng)壓調(diào)節(jié)裝置將工件壓在研拋盤上。本發(fā)明的有益效果在于該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，通過電磁裝置對(duì)工件所受壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)壓力的無級(jí)變化，根據(jù)工件所處的不同加工階段自動(dòng)調(diào)節(jié)施加的壓力，提高了工件加工質(zhì)量并減少了人為因素的影響。
文檔編號(hào)B24B37/11GK102658520SQ20121004246
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者張利, 敖海平, 文東輝, 計(jì)時(shí)鳴, 金明生 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)