硬脆材料零件的约束磨粒流超精密加工装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103084961103084961B(45)授权公告日2015.02.18(21)申请号201310046166.2(22)申请日2013.02.05(73)专利权人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区潮王路18号(72)发明人袁巧玲孙建辉周海清单晓杭金旭(74)专利代理机构杭州金道专利代理有限公司33246代理人赵芳(51)Int.Cl.B24B29/00(2006.01)B24B57/00(2006.01)审查员王锋权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称硬脆材料零件的约束磨粒流超精密加工装置(57)摘要一种硬脆材料零件的约束磨粒流超精密加工装置，紧定螺钉套装在固定座中心孔内，弹簧套装在紧定螺钉外，紧定螺钉另一端与抛光工具头连接并压紧弹簧，固定座与执行机构固定，固定座中心孔上方有沉孔，沉孔内安装力传感器，紧定螺钉顶端与力传感器之间安装橡胶圈，工件固定在回收底座上；抛光工具头呈圆柱型，抛光工具头上端面中心有螺纹孔，抛光工具头从下端面打盲孔形成磨粒流容腔，抛光工具头侧面有磨料进料孔，磨料进料孔与磨粒流容腔相通，回收底座中心为安装工件的凸台，凸台四周有磨粒流回收槽，回收槽外围有一圈磨粒流挡板，磨粒流挡板高于工件上表面。本发明高精度、高效率、低损伤、低成本。CN103084961BCN1038496BCN103084961B权利要求书1/1页1.一种硬脆材料零件的约束磨粒流超精密加工装置，其特征在于：包括抛光工具头、弹簧、紧定螺钉、力传感器、固定座、回收底座和执行机构，所述紧定螺钉套装在固定座中心孔内，所述弹簧套装在紧定螺钉外，所述紧定螺钉另一端与抛光工具头连接并压紧弹簧，所述固定座与执行机构固定，所述固定座中心孔上方有沉孔，所述沉孔内安装力传感器，所述紧定螺钉顶端与力传感器之间安装橡胶圈，所述工件固定在回收底座上；所述抛光工具头呈圆柱型，所述抛光工具头上端面中心有螺纹孔，所述抛光工具头从下端面打盲孔形成磨粒流容腔，所述抛光工具头侧面有磨料进料孔，所述磨料进料孔与磨粒流容腔相通，所述抛光工具头为对磨粒磨损不敏感的弹性材料制成的工具头；所述回收底座中心为安装工件的凸台，所述凸台四周有磨粒流回收槽，所述回收槽外围有一圈磨粒流挡板，所述磨粒流挡板高于工件上表面。2.如权利要求1所述的硬脆材料零件的约束磨粒流超精密加工装置，其特征在于：所述回收槽内有磨粒流回收出口，所述磨粒流回收出口通过管道与回收泵的进料口连接，所述回收泵的出料口与搅拌装置的进料口接通，所述搅拌装置的出料口与供料泵的进料口连接，所述供料泵的出料孔与抛光工具头上端面的磨料进料孔接通，压力表安装在搅拌装置和供料装置的连接气管之间，所述供料泵和回收泵上都有流量调节装置。3.如权利要求1或2所述的硬脆材料零件的约束磨粒流超精密加工装置，其特征在于：所述抛光工具头通过执行机构带动初始状态时下端面被压在工件表面上。2CN103084961B说明书1/3页硬脆材料零件的约束磨粒流超精密加工装置技术领域[0001]本发明涉及超精密加工装置。背景技术[0002]光学玻璃、工程陶瓷等硬脆材料具有硬度高、耐磨性和抗蚀性好等优异机械性能以及独特的光学性能，其加工精度和表面质量要求也越来越严格，硬脆材料零件的超精密加工技术成为迫切需求和最具挑战性的加工技术领域之一。[0003]传统的机械抛光方法在材料可控去除、表面损伤和加工效率等方面存在明显缺陷，难以满足高精度超光滑低损伤表面的加工要求，不再适用于此类硬脆材料的超精密加工。[0004]如何实现高精度高质量高效率的抛光加工是硬脆材料超精密加工急需解决的问题。采用计算机控制的确定性抛光(CCOS)技术，通过确定的去除函数，进行逐点可控抛光，可以获得高精度高质量的加工表面，在此基础上开发的先进抛光技术如计算机控制小磨头抛光、离子束抛光、气囊抛光、磨料射流抛光、磁流变抛光与磁射流抛光等代表了超精密抛光技术的发展方向。但是气囊抛光去除率有限，对于工件中存在的高频信息很难去除，这也是计算机控制光学表面成形技术中普遍存在的现象。离子束抛光等可获得极高的表面粗糙度，但材料去除率极低，通常仅用于CMP等抛光工艺后，进一步减小工件表面损伤层，提高表面质量，且加工成本高。磁流变抛光在有效去除低频面形误差的同时，容易产生中高频误差，从而恶化光学系统的成像质量，对于强激光高聚能系统高分辨率探测系统尤为显著。另一方面，磁流变装置复杂，需要针对不同的工件材料配置不同的磁流变液，加工成本较高。由于磨料流无约束，导致微磨料射流到工件表面是发散的，不是确定的集束，因此微磨料射流的加工精度偏低。另外，微磨粒射流对工件表面的机械冲击容易引起