大型拋光膠盤的開槽和修盤裝置的製作方法
2023-10-04 13:42:04 1
專利名稱：大型拋光膠盤的開槽和修盤裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及工件表面拋光，特別是一種用於大型環形拋光機的大型拋光膠盤的開槽和修盤裝置。
背景技術：
環形拋光是目前世界上幾乎唯一的大口徑、全局化平面光學元件加工技術，它是將待拋光工件在一定的壓力及拋光液的存在下相對於拋光膠盤做旋轉運動，藉助磨粒的機械磨削作用以及化學氧化劑的腐蝕作用來完成對工件表面的材料去除並獲得光潔表面的。與其它技術相比，這種技術可以同時實現大口徑工件的局部和全局平面化，能夠消除工件表面的高點和波浪形，消除高頻缺陷，表面加工質量能夠達到超光滑的程度；平面化速度快，加工精度高，應用範圍廣，生產成本低，適合工業大規模推廣。環拋機是這種技術的主要載體。隨著現代科學技術的飛速發展，光學元件的通光口徑和加工精度要求越來越高，因此環拋機也向大型化、自動化的方向發展，臺面直徑由原來的lm、1.2m逐漸發展到目前的2.4m, 2.8m甚至4m以上等，而且機械化、自動化程度越來越高。一般來說，環拋機主要包括一個由電機2驅動旋轉的大理石拋光碟3，該拋光碟的上表面澆注一層厚度、性能均勻的拋光膠盤4，參見圖1所示。當環拋機開始工作時，將待加工工件平放在拋光膠盤4上，同時開動電機2驅動拋光碟3以一定的速度繞中心旋轉。在拋光膠盤2運動摩擦力的作用下，工件在拋光膠盤4上做無規則的移動或轉動，並與拋光膠盤4產生相對運動，從而對工件與拋光膠盤4的接觸面進行材料去除以獲得光滑表面。由上述可知，拋光膠盤4的平整度和質量性能對工件最終的拋光效 果影響極大。
由於現代科學技術的飛速發展，很多領域對光學元件的表面面形精度要求非常高，因此對拋光膠盤4的平面度要求也越來越高。拋光膠盤4的盤面澆注好後，需要將拋光膠面修平並在表面上開槽和修刮，一方面便於容納更多的拋光液並及時排出磨削雜質，另一方面便於水的循環流動，使拋光過程中產生的熱量及時散發，保證拋光膠盤的面形穩定。雖然在使用過程中有一校正盤對拋光膠盤的面形進行實時修整，但是拋光膠盤在使用一段時間後，表面的平整度變差，拋光膠盤不同位置的去除率發生變化；另外，拋光膠盤表面一層老化嚴重，拋光粉的附著能力降低，工件的去除率減小，不利於工件的繼續拋光，需要重新對整個拋光膠盤進行開槽修整。在目前階段，大型環拋機的拋光膠盤的開槽和修盤工作均由工人憑經驗完成，機械化的程度很低；另外，現代大型環拋機直逕往往達4m以上，一般每天要對膠盤修整I 2次，2個工人修整一次拋光膠盤往往需要耗費3個小時以上才能完成，勞動強度大，工作效率低，進度難於保障，而且更重要的是修整質量不高，標準化程度低，不能實現拋光的確定性加工。發明內容
本發明的目的在於提供一種用於大型環拋機的大型拋光膠盤的開槽和修盤裝置，以實現大型拋光膠盤開槽和修盤的機械化作業，克服原有的依靠工人經驗的人工作業方式，有利於大型環拋機的實時檢測和監控，提高了環拋機的整體集成化和自動化程度，大大提高了拋光膠盤開槽和修盤的效率。本發明的技術解決方案如下:一種大型拋光膠盤的開槽和修盤裝置，該裝置包括一個由電機驅動旋轉的大理石拋光碟，該拋光碟的上表面燒注一層均勻的拋光膠，形成拋光膠盤，其特點在於:在所述的大理石拋光碟的一側設立一落地的承重機架，該機架由支撐立柱和位於該立柱上端的水平橫梁構成，該水平橫梁上設有水平導軌、水平絲杆、拖板和步進電機，所述的拖板在所述的步進電機的驅動下由水平絲杆帶動在水平導軌上運動，該拖板可在水平方向沿拋光膠盤的徑向移動，該拖板上安裝有開槽銑刀、修盤刮刀、第一螺旋位移調節裝置和第二螺旋位移調節裝置，所述的第二螺旋位移調節裝置調節所述的開槽銑刀的高度、進給和施壓，由所述的第一螺旋位移調節裝置調節所述的修槽刮刀的高度、進給和施壓。所述的修盤刮刀為鋸齒形結構，具有鋸齒的個數和鋸齒的齒距不同的配件，根據實際需要更換使用。本發明的優點是:1、本發明依靠螺旋位移調節裝置進行開槽銑刀和修盤刮刀的高度、進給量和施加壓力的調節和控制，操作簡單，便於工人現場作業。2、本發明大理石拋光碟的轉速和拖板的進給速度由各自的驅動電機單獨控制，可以同時按照各自設定速度運行。3、本發明機械化代替了原來的手工操作，減輕了工人的勞動強度；大型拋光膠盤的修整質量和工件的確定 性加工程度均得以提高，大大提高了拋光膠盤開槽和修盤的效率。
圖1為本發明大型拋光膠盤的開槽和修盤裝置的結構示意圖；圖2為本發明裝置可以完成的開槽和修盤形狀示意圖；圖中:1 一環拋機座，2 —驅動電機，3 —大理石拋光碟，4 一拋光膠盤，5 —盤上支柱，6 一水平橫梁，7 一水平導軌，8 一水平螺旋絲杆，9 一第一螺旋位移調節裝置，10 一拖板，11 一刮刀附著板，12 一第二螺旋位移調節裝置，13 一步進電機，14 一支撐立柱，15 一修盤刮刀，16 —開槽銑刀(a)—同心圓深槽，(b)—同心圓細槽，(C)—放射形槽，Cd)—螺旋槽，Ce)—同心圓深槽、同心圓細槽與放射形槽結合，Cf) 一螺旋槽與放射形槽結合
具體實施例方式現結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護範圍。先請參閱圖1，圖1是本發明大型環拋膠盤開槽和修盤的裝置，由圖可見，本發明大型環拋膠盤開槽和修盤的裝置，該裝置包括一個由電機2驅動旋轉的大理石拋光碟3，該拋光碟的上表面澆注一層均勻的拋光膠，形成拋光膠盤4，在所述的大理石拋光碟3的外側設立一落地的承重機架，該機架由支撐立柱14位於該立柱上端的水平橫梁6構成，該水平橫梁6上設有水平導軌7、水平絲杆8、拖板10和步進電機13，所述的拖板10在所述的步進電機13的驅動下由水平絲杆8帶動在水平導軌7上運動，該拖板10可在水平方向沿拋光膠盤的徑向移動，該拖板10上安裝有開槽銑刀16、修盤刮刀15、第一螺旋位移調節裝置9和第二螺旋位移調節裝置12，所述的第二螺旋位移調節裝置12調節所述的開槽銑刀16的高度、進給和施壓，由所述的第一螺旋位移調節裝置9調節所述的修槽刮刀15的高度、進給和施壓。
所述的修盤刮刀為鋸齒形結構，具有鋸齒的個數和鋸齒的齒距不同的配件，根據實際需要更換使用。
修盤刮刀15主要用於細槽的開槽工作，開槽銑刀16主要用於深槽的開槽工作。
拋光膠盤的開槽和修盤實際上是對整個拋光膠盤4進行一次平面切削加工。通過調節拋光碟3、修盤刮刀15以及開槽銑刀16的相對運行速度和位置，可以實現如圖2所示的(a)同心圓深槽、(b)同心圓細槽、(c)放射形槽、(d)螺旋槽的開槽和修盤方式。
對於同心圓深槽(a)，首先使開槽銑刀16的位置處於起始位置，按照開槽要求通過第二螺旋位移調節裝置12調整開槽銑刀16的高度，調整完成後固定開槽銑刀16。然後啟動拋光碟3使拋光膠盤按照一定的速度旋轉,最後使開槽統刀16在拋光膠盤上運行一圈，完成最外側圓形深槽的開槽工作。接著，按照開槽要求，控制步進驅動電機13，使拖板10在水平方向上帶動開槽銑刀16沿拋光膠盤徑向移動一段距離，進行第二根圓形深槽的開槽工作。重複上述操作，直至盤面上完成全部的圓形深槽開槽工作，這一系列的圓形深槽即為同心圓形狀。
對於同心圓細槽(b)，首先使修盤刮刀15的位置處於起始位置，按照開槽要求通過螺旋位移調節裝置9調整修盤刮刀15的高度，調整完成後固定修盤刮刀15 ;另外，通過螺旋位移調節裝置12收起開槽銑 刀16。然後啟動拋光碟3使拋光膠盤按照一定的速度旋轉，最後使修盤刮刀15在拋光膠盤上運行一圈，完成一組同心圓圓形細槽的開槽工作。由於修盤刮刀15為鋸齒形結構，端面和施壓較小，所以一般用修盤刮刀15進行細槽開槽工作，每運行一圈開出的同心圓細槽數量與修盤刮刀的鋸齒數量相當。接著，按照開槽要求，控制步進驅動電機13，使拖板10在水平方向上帶動修盤刮刀15沿拋光膠盤徑向移動一段距離，進行第二組圓形細槽的開槽工作。重複上述操作，直至盤面上完成全部的圓形細槽開槽工作，這一系列的圓形細槽即為同心圓形狀。
對於放射形槽(C)，首先使開槽銑刀16的位置處於起始位置，按照開槽要求通過螺旋位移調節裝置12調整開槽銑刀16的高度。然後固定拋光碟3，控制步進驅動電機13，使拖板10在水平方向上帶動開槽銑刀16沿拋光膠盤徑向走刀。開好第一條徑向直線槽後，啟動拋光碟3按照分度要求旋轉一個角度，再控制步進驅動電機13，使拖板10在水平方向上帶動開槽銑刀16沿拋光膠盤徑向走刀，進行第二根徑向直線槽的開槽工作。重複上述操作，直至盤面上完成全部的徑向直線槽開槽工作，這一系列的徑向直線槽即為放射形形狀。
對於螺旋槽(d)，首先使開槽銑刀16的位置處於起始位置，按照開槽要求通過螺旋位移調節裝置12調整開槽銑刀16的高度。然後啟動拋光碟3使拋光膠盤按照一定的速度旋轉。同時控制步進驅動電機13，使拖板10在水平方向上帶動開槽銑刀16沿拋光膠盤徑向走刀。拋光碟2的轉速和開槽銑刀16的徑向進給速度根據開槽要求分別控制。拋光碟2與開槽銑刀16同時運行對整個膠盤平面進行切削加工，直至盤面上完成全部的開槽工作，即為螺旋形狀。
上述四種開槽形狀可以按照程序一次性、高效率、全自動的完成，完全脫離了人工操作，降低了工人的勞動強度。
上述四種開槽形狀可以相互結合，形成如圖2所示的(e)和(f)等實際拋光效果更好的組合型開槽方式。
實驗表明，本發明有利於大型環拋機的實時檢測和監控，提高了環拋機的整體集成化和自動化程度， 減輕了工人的勞動強度，大大提高了拋光膠盤開槽和修盤的效率。
權利要求
1.一種大型拋光膠盤的開槽和修盤裝置，該裝置包括一個由電機(2)驅動旋轉的大理石拋光碟(3),該拋光碟的上表面燒注一層均勻的拋光膠,形成拋光膠盤(4),其特徵在於:在所述的大理石拋光碟(3)的外側設立一落地的承重機架，該機架由支撐立柱(14)位於該立柱上端的水平橫梁(6)構成，該水平橫梁(6)上設有水平導軌(7)、水平絲杆(8)、拖板(10)和步進電機(13)，所述的拖板(10)在所述的步進電機(13)的驅動下由水平絲杆(8)帶動在水平導軌(7)上運動，該拖板(10)可在水平方向沿拋光膠盤的徑向移動，該拖板(10)上安裝有開槽銑刀(16)、修盤刮刀(15)、第一螺旋位移調節裝置(9)和第二螺旋位移調節裝置(12)，所述的第二螺旋位移調節裝置(12)調節所述的開槽銑刀(16)的高度、進給和施壓，由所述的第一螺旋位移調節裝置(9)調節所述的修槽刮刀(15)的高度、進給和施壓。
2.根據權利要求1所述的大型拋光膠盤的開槽和修盤裝置，其特徵在於:所述的修盤刮刀(15)為鋸齒形結構，具有鋸齒的個數和鋸齒的齒距不同的配件，根據實際需要更換使用。
全文摘要
一種大型拋光膠盤的開槽和修盤裝置，包括一個由電機驅動旋轉的大理石拋光碟，在所述的大理石拋光碟的一側設立一落地的承重機架，該機架由支撐立柱和位於該立柱上端的水平橫梁構成，該水平橫梁上設有水平導軌、水平絲杆、拖板和步進電機，所述的拖板上安裝有開槽銑刀、修盤刮刀、第一螺旋位移調節裝置和第二螺旋位移調節裝置。本發明有利於大型環拋機的實時檢測和監控，提高了環拋機的整體集成化和自動化程度，減輕了工人的勞動強度，大大提高了拋光膠盤開槽和修盤的效率。
文檔編號B23P23/02GK103212991SQ20131014778
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月25日 優先權日2013年4月25日
發明者頓愛歡, 吳福林, 顧建勳, 徐學科 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所