[實用新型]基于Hilbert-Peano分形路徑的研磨加工機構

有效

• 申請號: 201320354730.2
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN203343873U
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 文東輝;張靜;金明生;王揚渝
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B24B37/10
• 分類號: B24B37/10;B24B37/34
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本實用新型涉及研磨技術領域，尤其是一種研磨加工機構。?

背景技術

研磨拋光是超精密加工的重要手段，精密光學、機械、電子系統中所用的先進陶瓷或光學玻璃元件通常需要非常高的形狀精度和表面精度及較小的加工變質層。工件的表面質量尤其是研磨均勻性是判斷研磨加工優劣的重要標準，而研磨均勻性以研磨軌跡均勻性為其主要表現形式，因此研磨軌跡與研磨加工質量的高低存在必然聯系。?

研磨軌跡即研磨時工件在研磨盤表面運動的路線，取決于加工設備和運動參數。目前研磨加工有單面、雙面平面研磨拋光.其中單面研磨拋光包括雙軸式、直線式、軌道式、計算機控制小工具式等機構驅動形式。主要有主動驅動、被動驅動、復合擺動等這幾種主流研磨加工驅動方式。?

發明內容

為了克服已有研磨加工機構的均勻性較差、精度較低的不足，本實用新型提供一種均勻性良好、精度較高的基于Hilbert-Peano分形路徑的研磨加工機構。?

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：?

一種基于Hilbert-Peano分形路徑的研磨加工機構，包括研磨機架、兩個X軸方向導軌滑塊結構、Y軸方向導軌滑塊結構、Z軸方向導軌滑塊結構和研磨主軸結構；?

所述X軸方向導軌滑塊結構包括X向滑軌和X向滑塊，所述X?向滑塊可滑動的安裝在所述X向滑軌上，兩個X向滑軌并排布置，且所述兩個X向滑軌固定在研磨機架上；?

所述Y軸方向導軌滑塊結構包括Y向滑軌和Y向滑塊，所述Y向滑塊可滑動的安裝在所述Y向滑軌上，所述Y向滑塊與用于帶動所述Y向滑塊滑動的Y向驅動裝置連接；?

所述Y向滑軌的兩端固定在所述X向滑塊上，所述Y向滑軌與用于帶動Y向滑軌沿著X向滑動的X向驅動裝置連接；?

所述Z軸方向導軌滑塊結構包括Z向滑軌和Z向滑塊，所述Z向滑塊可滑動的安裝在所述Z向滑軌上，所述Z向滑軌安裝在所述Y向滑塊上，所述Z向滑塊與用于帶動所述Z向滑塊滑動的Z向驅動裝置連接；?

所述Z向滑塊上安裝Z向驅動電機，所述Z向驅動電機的輸出軸與所述研磨主軸結構固定連接；?

所述X向驅動裝置和Y向驅動裝置均與單片機控制電路連接，所述單片機控制電路包括用以控制X軸方向和Y軸方向按照Hilbert-Peano分形路徑運動的軌跡控制模塊。?

進一步，所述研磨主軸結構包括主軸、小盤和定盤，所述小盤連接所述主軸，用四個螺釘和彈簧將定盤與小盤連接，在定盤下方有兩個半圓卡固定于小盤的外圈，其中有四個對側結構分布的壓電傳感器位于定盤與半圓卡之間。?

所述X向驅動裝置包括齒輪齒條結構和X向驅動電機，所述齒輪齒條結構包括齒條和齒輪，所述齒輪與所述齒條嚙合，所述X向驅動電機的輸出軸上安裝所述齒輪，所述齒條與所述Y向導軌固定連接。?

所述Z向驅動裝置為手動升降調節機構。?

本實用新型的技術構思為：根據研磨軌跡的均勻分布、不重復、方向多變、大小均等、易于實現等要求，提出一種基于Hilbert-Peano分形路徑的新型研磨加工機構。?

意大利的數學家Peano在1890年構造出一種奇怪的平面曲線，它能經過平面上某一正方形區域內所有的點，接著德國數學家Hilbert在1891年也構造出一種類型相同但比較簡單的曲線，這種曲線被稱為Hilbert-Peano曲線，如圖1(a)所示。理論上分形維數為1的曲線是不可能規則地鋪滿平面的，必然存在交叉點或空隙，而分形維數為2的分形曲線具有這樣的優勢，能夠通過某個正方形的所有點（也就是能夠充滿整個平面）。?

根據分形曲線特性，通過分形路徑驅動與主動驅動、擺動驅動方式的研磨軌跡仿真對比，發現分形路徑軌跡相對分布較均勻，曲線的交叉率較小，重復率也較低。由此提出一種基于Hilbert-Peano曲線的分形路徑研磨加工機構。?

根據研磨軌跡均勻性要求，在主動驅動、擺動驅動等研磨加工機構的基礎上，提出一種更為復雜的研磨軌跡驅動方式。此種驅動方式結合了分形理論及其維度特點，選擇一種較為簡單的Hilbert-Peano分形路徑運動于研磨加工路徑而設計一種針對研磨拋光的分形路徑研磨加工機構。?