[实用新型]流体动压半接触固结磨料抛光装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于精密加工中的表面成型抛光装置，具体的说是一种半接触状态下的固结磨料抛光装置。 

背景技术

传统的固结磨料抛光是将特定粒度等级的磨粒分散到高聚物基体中，经过固化成型工艺制备出一种主要由磨粒层、刚性层以及弹性层组成的抛光垫，再利用该抛光垫对工件进行表面加工。在抛光垫中，磨粒层为高聚物与磨粒的混合体，刚性层则由材质较硬的材料例如PC(聚碳酸酯)制成，弹性层为软质抛光垫。如此制成的抛光垫具有一定的硬度且不易变形，加上弹性层的均匀支撑，可以将存在的应力平滑地消除，在加工中不会产生硬性刮伤和其他缺陷，能够达到全局平坦化的效果。与游离磨料加工相比，固结磨料加工优良的去除函数稳定性和高去除率使得该工艺在实际生产中得到了广泛应用。在精密加工领域，固结磨料加工的去除机理、工艺参数与表面质量以及去除率的映射关系等受到了广泛的重视和研究。 

但是值得注意的是固结磨料加工的去除率和加工后工件表面质量会随着抛光垫中所含磨料的粒度不同而变化。如表1所示，当使用金刚石固结磨料抛光盘对碳化硅工件进行抛光时便可发现，当金刚石粒度增加，去除率与加工后表面粗糙度值均呈逐步上升趋势。这就意味着在实际的生成过程中，为了将表面质量不高的待加工件加工成成品，往往在加工初期选择粒度较大的磨盘以使面型误差快速收敛，而后采用小粒度磨盘进行光整。不断的更换磨盘造成了加工效率降低。传统的固结磨料抛光头，其抛光液由抛光垫的周围加入，无法控制抛光垫下的静压力。 

表1抛光垫中磨粒粒度对材料去除率和加工质量的影响 

由此可以看出，在利用固结磨料抛光垫进行加工时，急需找到一种工艺简单、加工成本低、效率高并且能够将粗、精抛光进行无缝衔接从而减少甚至避免更换工具的新设备。 

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种流体动压半接触固结磨料抛光装置，解决现有技术中传统固结磨料加工需要先后采用由粗到细的多组不同磨粒粒度抛光垫进行加 工，工艺繁琐、加工成本高、效率低以及由于多次装卡工件或工具造成的定位基准改变等问题。 

本实用新型是通过如下技术方案实现的： 

一种流体动压半接触固结磨料抛光装置，包括由抛光头和粘接在抛光头上的抛光垫组成的抛光盘、工件装卡工作台以及冷却液供给系统，所述抛光盘为中间带孔的环形结构，冷却液由抛光盘的中心孔注入抛光垫与工件的间隙中而后从抛光垫周围自然排出。 

所述工件装卡工作台上设有冷却液收集槽,收集冷却液循环使用。 

所述冷却液供给系统设有压力控制泵，控制冷却液的注入压力以控制液膜厚度。 

所述冷却液供给系统设有过滤装置，冷却液收集槽中的冷却液经过滤装置过滤后循环使用。 

本实用新型的有益效果为： 

本实用新型提出的半接触状态固结磨料抛光装置，抛光液可以从抛光盘的中心孔加入抛光液，这样抛光垫下的静压力很容易被控制，这样既能实现固结磨料磨削过程稳定，去除函数容易控制，又能够在不更换抛光垫的条件下通过改变加工参数来控制间隙液膜的动压力和膜厚，从而控制固结磨粒的切深，实现不同加工精度的无缝转换，从而实现待加工件由粗抛光到精抛光的整套加工过程。该实用新型具有工艺简单、加工成本低、效率高的优点，能够满足实际工程中大批量精密加工的使用需要。 

附图说明

图1传统的固结磨料抛光系统； 

图2本实用新型的流体动压半接触固结磨料抛光装置示意图； 

图3本实用新型中抛光盘结构示意图； 

图4间隙液膜动压力与最大磨削深度h₀的关系曲线(p_in＝100KPa、ω＝100rpm)； 

图5动压力分布和最大磨削深度h₀的关系曲线(p_in＝100KPa、ω＝100rpm)，其中(a)h₀＝0.5μm(b)h₀＝2μm(c)h₀＝3.5μm(d)三组数据的拟合对比图； 

图6间隙液膜动压力与入口压强p_in的关系曲线(h₀＝2μm、ω＝100rpm)；