[發(fā)明專利]一種新型強(qiáng)約束流可控拋光裝置

有效

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• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104308749A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁巧玲;文東輝;單曉杭;孫建輝;鐘和東
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B24C3/02
• 分類號: B24C3/02;B24C5/04;B24C9/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及拋光領(lǐng)域，尤其涉及強(qiáng)約束磨粒流噴射拋光領(lǐng)域，具體的說是一種新型強(qiáng)約束流可控拋光裝置。

背景技術(shù)

光學(xué)玻璃、工程陶瓷等硬脆材料具有硬度高、耐磨性和抗蝕性好等優(yōu)異機(jī)械性能以及獨(dú)特的光學(xué)性能，因而被廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域，但其加工精度和表面質(zhì)量要求也越來越嚴(yán)格，硬脆材料零件的超精密加工技術(shù)成為迫切需求和最具挑戰(zhàn)性的加工技術(shù)領(lǐng)域之一。傳統(tǒng)的機(jī)械拋光方法在材料可控去除、表面損傷和加工效率等方面存在明顯缺陷，難以滿足高精度低損傷表面的加工要求，不再適用于此類元件的超精密加工。超精密拋光技術(shù)如小磨頭拋光、離子束拋光、氣囊拋光、磨料射流拋光、磁流變拋光與磁射流拋光等盡管能夠達(dá)到較高的拋光精度和較好的拋光效果。但都存在不同程度的拋光缺陷，比如氣囊拋光和小磨頭拋光加工壓力較大，加工后的工件表面會產(chǎn)生劃痕，離子束拋光可獲得極高的表面粗糙度，但材料去除率極低，通常僅用于化學(xué)機(jī)械等拋光工藝后，進(jìn)一步減小工件表面損傷層，提高表面質(zhì)量，且加工成本高。磁流變拋光在有效去除低頻面形誤差的同時，容易產(chǎn)生中高頻誤差，從而惡化光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，對于強(qiáng)激光高聚能系統(tǒng)高分辨率探測系統(tǒng)尤為顯著。另一方面，磁流變裝置復(fù)雜，需要針對不同的工件材料配置不同的磁流變液，加工成本較高。由于磨料流無約束，導(dǎo)致微磨料射流到工件表面是發(fā)散的，導(dǎo)致微磨料射流的加工精度偏低。另外，微磨粒射流對工件表面的機(jī)械沖擊容易引起加工損傷，不能滿足低損傷光學(xué)元件拋光的實(shí)際需要。磁射流拋光技術(shù)減小了磨粒流的發(fā)散角，在高陡度的凹形光學(xué)零件和內(nèi)腔等復(fù)雜形面的確定性精密拋光中具有潛在的獨(dú)特優(yōu)勢。但是，磁射流拋光需要特殊的磁流變液，與磁流變拋光一樣，加工成本較高。本發(fā)明針對現(xiàn)有硬脆材料零件的拋光加工中加工精度低、加工效率較低、損傷較大、成本較高的不足，提出一種精度高、加工效率高、損傷小、成本低的強(qiáng)約束磨粒流超精密加工裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對磨料射流拋光中存在的射流束發(fā)散與沖擊損傷等問題，提供了一種加工過程完全可控的新型強(qiáng)約束流拋光裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種新型強(qiáng)約束流可控拋光裝置，用于對待加工工件表面進(jìn)行拋光，包括噴嘴護(hù)套可動機(jī)構(gòu)、間隙控制機(jī)構(gòu)、磨粒流輸入座、預(yù)壓系統(tǒng)和固定板，噴嘴護(hù)套可動機(jī)構(gòu)通過直線軸承安裝在豎直放置的固定板上，磨粒流輸入座套裝在噴嘴護(hù)套可動機(jī)構(gòu)上并且通過固定螺栓固定安裝在固定板上，預(yù)壓系統(tǒng)裝在所述噴嘴護(hù)套可動機(jī)構(gòu)頂部用于對噴嘴護(hù)套可動機(jī)構(gòu)施加預(yù)壓力，間隙控制系統(tǒng)用于監(jiān)控所述噴嘴護(hù)套可動機(jī)構(gòu)的移動距離；

所述噴嘴護(hù)套可動機(jī)構(gòu)包括豎直放置的磨粒流直管、噴嘴和噴嘴護(hù)套，所述噴嘴裝在磨粒流直管的底端，所述磨粒流直管上開有通孔并與設(shè)置在磨粒流輸入座套上的磨粒流輸入孔對齊。

進(jìn)一步的，所述間隙監(jiān)控系統(tǒng)包括位移傳感器、傳感器安裝座和傳感器檢測板，所述位移傳感器通過傳感器安裝座與磨粒流輸入座固接，所述傳感器檢測板固定在磨粒流直管上，所述位移傳感器用于測量所述位于傳感器與所述傳感器檢測板的相對移動距離。

進(jìn)一步的，所述預(yù)壓系統(tǒng)為砝碼型預(yù)壓系統(tǒng)，包括砝碼支座板、砝碼安裝板，所述砝碼支座板通過砝碼安裝板固定在磨粒流直管頂端。

進(jìn)一步的，所述預(yù)壓系統(tǒng)為氣缸型預(yù)壓系統(tǒng)，包括安裝在所述磨粒流直管頂端的壓蓋、氣缸安裝板、氣缸和氣缸支架，所述氣缸通過氣缸支架固定在氣缸安裝板上，所述氣缸安裝板固接所述固定板，所述氣缸的活塞桿連接所述壓蓋。

進(jìn)一步的，所述氣缸型預(yù)壓系統(tǒng)上還設(shè)有精密調(diào)壓閥，通過調(diào)節(jié)精密調(diào)壓閥控制輸出氣缸的大小來控制預(yù)壓力的大小。

進(jìn)一步的，所述磨粒流直管上通孔的兩側(cè)開有環(huán)槽，用于加裝O型密封圈將所述磨粒流直管與所述磨粒流輸入座套密封處理。

進(jìn)一步的，所述噴嘴為錐形結(jié)構(gòu)噴嘴。

進(jìn)一步的，所述噴嘴護(hù)套采用耐磨的高分子材料制成。