大型環拋機拋光膠的製備裝置和製備方法與流程

2023-06-16 05:55:51

本發明涉及拋光膠，特別是一種大型環拋機拋光膠的製備裝置和製備方法。

背景技術：

光學元件超精密環拋過程中，通過拋光膠盤和附著其上的拋光粉顆粒直接作用於工件接觸面，實現工件的均勻磨削和面形收斂，並最終實現高精度低缺陷加工，因此拋光膠盤的性能直接影響工件拋光的加工效率、面形收斂特性以及表面缺陷程度等。而由於拋光膠一系列特殊的物理化學性質，其製備過程中加熱溫度，時間，工藝順序，加料時間，攪拌均勻度等一系列參數均對最終性能有著明顯的影響。

目前拋光膠的生產多數採用人工燒制方法，將拋光膠製備所需原材料直接倒入加熱爐中，採用燃氣加熱。加熱過程中，採用人工攪拌的方法使原材料融化混合。這種人工為主的方法主要存在以下問題：

人工製備，效率低下；

拋光膠整體質量不穩定；

採用燃氣加熱方法，局部易焦化，拋光膠性能低下；

人工攪拌方式導致原材料混合不均勻；

人工操作方式，容易引入雜質；

產生刺激性煙味，影響員工健康、環境汙染；

人工製備方法，存在人員燙傷的可能。

近年，亦存在採用電加熱器通電產熱的加熱爐來製備拋光膠的方式(參考專利申請公布號cn202329117u和cn106475002a：採用電加熱器，皆為固體點-點式接觸加熱方式。且採用普通攪拌器，無法實現物料充分均勻攪拌，添加的部分物料存在團聚現象)。但由於拋光膠特殊的物理化學性質：在低溫和常溫狀態下，拋光膠為固體，且加熱過程的低溫階段，拋光膠粘度極大，傳熱效率低等特點，造成了這種固相加熱方式在加熱前期無法避免的傳熱不均勻，溫控準確性低，溫控曲線不穩定，易竄溫等缺陷，無法滿足大口徑高精度低缺陷光學元件的加工需求。

技術實現要素：

為了克服傳統製備方式的上述不足，本發明提供一種大型環拋機拋光膠的製備裝置和製備方法。該裝置及方法能高可控性，高穩定性製備大口徑高精度全頻譜低缺陷光學元件超精密環拋專用拋光膠，避免了拋光膠傳統製備方法的缺陷，實現了拋光膠製備全程溫場分布均勻，物料攪拌均勻，雜質去除充分等特點，能夠有效地去除雜質，有效提高拋光元件的拋光效率和表面質量，滿足了大口徑光學元件的超精密環拋加工要求。

本發明的具體技術方案如下：

一種大型環拋機拋光膠製備裝置，其特點在於，包括：攪拌釜、出料泵、液壓升降器、攪拌電機、橫梁、加熱油箱及其連接管路和電器控制箱：

所述的攪拌釜的四周有夾套可通導熱油，夾套設有溫度探頭，外部有隔熱層，有隔熱巖棉，所述的攪拌釜釜體的上部有帶射燈的觀察視鏡，該攪拌釜一側的下部有第三供油口，上部有第三回油口，對稱的另一側下部是出料口，該攪拌釜上方是釜蓋，還有加料口；

在所述的攪拌釜的左側是所述的液壓升降器，所述的行星攪拌頭與釜蓋相連接，位於所述的攪拌釜的上方，在所述的攪拌釜和所述的液壓升降器的上方是所述的平行於地面的橫梁，所述的行星攪拌頭通過平行於地面的橫梁與所述的液壓升降器相連，位於液壓升降器左側的攪拌電機通過橫梁為所述的行星攪拌頭提供動力；所述的出料口通過管路依次與過濾器、出料泵連接；所述的加熱油箱位於所述的攪拌電機的左側，該加熱油箱的上端設有支架帶有高位膨脹油槽，夾層有保溫巖面，在不引入雜質的基礎上，避免了導熱油高溫狀態下的膨脹帶來的安全問題；該加熱油箱的內部有加熱棒和溫度探頭，加熱油箱的左下側有卸油口，該加熱油箱的右側的第一供油口和第二供油口分別與第一油泵和第二油泵連接；第一油泵通過管路、第三供油口與所述的攪拌釜的夾層相通，將所述的加熱油箱的導熱油通過管路、第三供油口泵入所述的攪拌釜的夾層，再通過第三回油口和管路、第一回油口泵回所述的加熱油箱；所述的第二油泵通過管路將所述的加熱油箱的導熱油通過管路泵入所述的出料泵的夾層，再通過管路、第二回油口泵回所述的加熱油箱，所述的加熱油箱、攪拌電機和出料泵均通過電器控制箱中的plc控制器和變頻驅動器實現加熱控制、定時控制、泵控制和攪拌機控制。

所述的行星攪拌頭帶有聚四氟乙烯刮壁板，該聚四氟乙烯四氟刮壁板具有化學穩定性高，可在高溫下實現對物料的均勻攪拌；

利用上述大型環拋機拋光膠製備裝置製備拋光膠的方法，其特點在於，該方法包括下列步驟：

1)啟動控制系統電源，打開電氣控制箱上溫度設定按鈕設定所需加熱溫度，啟動加熱油箱中的加熱棒和溫度探頭，對導熱油進行加熱；

2)與此同時，對拋光膠製備所需原材料進行配比稱重後，將原材料投入攪拌釜並將攪拌釜的中心與設定的攪拌軸中心重合，固定好攪拌釜；打開液壓下降按鈕，紅色液壓下降指示燈亮，所述的液壓升降器下降至最低位置，使連接有行星攪拌頭的釜蓋與攪拌釜完全閉合；

3)等待加熱油箱中的導熱油到達設定溫度後，啟動電氣控制箱上的第一油泵，導熱油通過管道、第三供油口泵入所述的攪拌釜的夾層，再通過第三回油口和管路、第一回油口泵回所述的加熱油箱，導熱油開始在攪拌釜的夾層循環，將攪拌釜內物料加熱；待原材料開始軟化並達到設定溫度後，啟動所述的行星式攪拌頭，使原材料混合均勻並實現均勻受熱；待原料完全液化後，打開攪拌釜的加料口，加入添加劑，繼續攪拌；

4)待所有原料全部攪拌均勻並達到設定加熱溫度後，打開電氣控制箱的第二油泵的啟動按鈕，第二油泵啟動，導熱油開始在出料泵及其出料管道的夾層和過濾器的夾層處處循環，使導熱油在出料泵和過濾器的外圍夾層中循環加熱；

5)達到設定溫度後，打開出料泵，將製備好的拋光膠排出攪拌釜；

6)物料全部排空後，停止主機，將調速旋鈕左旋歸零。

攪拌釜四周有夾套可通導熱油，夾套設有溫度探頭，外部有隔熱層，有隔熱巖棉。釜體上部有帶射燈的觀察視鏡，可對釜內物料情況隨時觀察和添加物料。攪拌釜一側下部夾套有導熱油進出口第三供油口，上部有第三回油口，對稱的另一側下部為出料口，配法蘭式手動球閥。攪拌釜上方為釜蓋，釜蓋上方中間連接有行星攪拌頭，行星攪拌頭帶有聚四氟乙烯刮壁板，該聚四氟乙烯刮壁板化學穩定性高，可在高溫下實現對物料的均勻攪拌。

加熱油箱為平蓋結構，蓋上端設有支架帶有高位膨脹油槽，夾層有保溫巖面；加熱油箱設有加熱棒加熱，設有一根溫度探頭，精準控溫，整體焊接牢固、平整，表面刮研油灰塗抹防鏽油漆。加熱油箱導熱油循環管路將導熱油泵入攪拌釜夾層、出料泵夾層及出料管路夾層和過濾器夾層，泵進油口設有檢修手動閥門及管道過濾器。攪拌釜到出料泵的管道均為雙層導熱油管路。攪拌釜導熱油循環管路配有導熱油泵。泵進油口設有檢修手動閥門及過濾器。導熱油管路外層有保溫層，管路安裝結構橫平豎直；

加熱油箱、攪拌電機和出料泵均通過電器控制箱中的plc控制器和變頻驅動器實現以下功能：加熱控制，具備數顯溫度控制儀，分別顯示物料溫度和油溫，加熱棒分為兩組，可同時加熱也可分別加熱；定時控制，帶有定時功能，可設定攪拌時間；泵控制，兩個循環油泵和出料泵的啟動停止，出料泵帶有變頻器；攪拌機控制，包含攪拌變頻調速，液壓缸上升、下降及高限位停止。

出料泵：冷卻後通過保溫夾套進行導熱油預熱後能正常使用，要充分預熱，用手盤動泵聯軸器轉動後，方能啟動。泵進口裝有法蘭接口。出料泵通過過濾器與出料口相連接，過濾器採用可調式可拆卸式過濾篩網。

本發明的技術效果如下：

本發明是一種高可控性，高穩定性加工大口徑高精度低缺陷光學元件的大型環拋機拋光膠製備裝置及方法，避免了拋光膠傳統製備方式的缺陷，實現了拋光膠製備全程溫場分布均勻，物料攪拌均勻，雜質去除充分等特點，直接提高了拋光元件的拋光效率和表面質量，滿足了大口徑光學元件的超精密環拋加工要求。

附圖說明

圖1為本發明大型環拋機拋光膠製備裝置各部件主視位置示意圖

圖2為本發明大型環拋機拋光膠製備裝置各部件俯視位置示意圖(去除橫梁，即圖1中a線所在位置向下剖面視角)

圖3為行星攪拌釜主視透視示意圖

圖4為加熱油箱與油泵連接示意圖

圖中：1-攪拌釜、2-出料泵、3-液壓升降器、4-攪拌電機、5-橫梁、6-加熱油箱、7-高位膨脹油槽、8-第二供油口、9-第二回油口、10-第二油泵、11-卸油口、12-加熱棒、13-溫度探頭、14-出料口、15-釜蓋、16-第一供油口、17-第一回油口、18-第一油泵、19-第三供油口、20-第三回油口、21-電器控制箱、22-行星攪拌頭、23-四氟刮壁、24-觀察視鏡、25-過濾器。

具體實施方式

下面結合實施示例對本發明作進一步說明。

參見圖1至圖4，由圖可見，本發明大型環拋機拋光膠製備裝置，包括：攪拌釜1、出料泵2、液壓升降器3、攪拌電機4、橫梁5、加熱油箱6及其連接管路和電器控制箱21：

所述的攪拌釜1的四周有夾套可通導熱油，夾套設有溫度探頭，外部有隔熱層，有隔熱巖棉，所述的攪拌釜1釜體的上部有帶射燈的觀察視鏡24，該攪拌釜1一側的下部有第三供油口19，上部有第三回油口20，對稱的另一側下部是出料口14，該攪拌釜1上方是釜蓋15，還有加料口；

在所述的攪拌釜1的左側是所述的液壓升降器3，所述的行星攪拌頭22與釜蓋15相連接，位於所述的攪拌釜1的上方，在所述的攪拌釜1和所述的液壓升降器3的上方是所述的平行於地面的橫梁5，所述的行星攪拌頭22通過平行於地面的橫梁5與所述的液壓升降器3相連，位於液壓升降器3左側的攪拌電機4通過橫梁5為所述的行星攪拌頭22提供動力；所述的出料口14通過管路依次與過濾器25、出料泵2連接；所述的加熱油箱6位於所述的攪拌電機4的左側，該加熱油箱6的上端設有支架帶有高位膨脹油槽7，夾層有保溫巖面，在不引入雜質的基礎上，避免了導熱油高溫狀態下的膨脹帶來的安全問題；該加熱油箱6的內部有加熱棒12和溫度探頭13，加熱油箱6的左下側有卸油口11，該加熱油箱6的右側的第一供油口16和第二供油口8分別與第一油泵18和第二油泵10連接；第一油泵18通過管路、第三供油口19與所述的攪拌釜1的夾層相通，將所述的加熱油箱6的導熱油通過管路、第三供油口19泵入所述的攪拌釜1的夾層，再通過第三回油口20和管路泵回所述的加熱油箱6的第一回油口17；所述的第二油泵10通過管路將所述的加熱油箱6的導熱油通過管路泵入所述的出料泵2的夾層，再通過管路、第二回油口9泵回所述的加熱油箱6，所述的加熱油箱6、攪拌電機4和出料泵2均通過電器控制箱21中的plc控制器和變頻驅動器實現加熱控制、定時控制、泵控制和攪拌機控制。

所述的行星攪拌頭22帶有聚四氟乙烯刮壁板23，該聚四氟乙烯四氟刮壁板23具有化學穩定性高，可在高溫下實現對物料的均勻攪拌；

大型環拋機拋光膠製備裝置，包括行星攪拌釜、加熱系統、控制系統、出料泵及過濾系統。

行星攪拌釜1為雙層結構，中空夾層中通過加熱到設定溫度的導熱油，對攪拌釜中物料進行加熱。行星式攪拌頭22可對釜中物料進行充分混合。釜體伴有射燈窗口24，可對物料情況進行實時監控。加熱系統分為加熱油箱6和循環管路。加熱油箱6中為加熱溫度範圍為-12～318℃的導熱油，通過導熱油泵實現將加熱到設定溫度的導熱油在循環管路中循環加熱，循環管路具有保溫巖面。設備含有現場操作箱，控制系統可實施加熱控制，定時控制，泵控制和攪拌機控制。拋光膠製備完成後，使用出料口的出料泵將物料泵出行星攪拌釜，出料口和釜體之間的管路裝有可調節目數的管道過濾器25，可對物料進行過濾輸出，進而獲得高質量的拋光膠。

啟用大型環拋機拋光膠製備裝置製備拋光膠的方法，包括下列步驟：

1)啟動控制系統電源，打開電氣控制箱上溫度設定按鈕設定所需溫度，啟動加熱；

2)與此同時，對拋光膠製備所需原材料進行配比稱重後，將原材料投入攪拌釜推至攪拌軸中心，固定好攪拌釜；打開液壓下降按鈕，紅色液壓下降指示燈亮，下降至最低位置即連接有釜蓋的行星攪拌頭與攪拌釜完全閉合；

3)等待加熱油箱6中的導熱油到達設定溫度後，啟動電氣控制箱上的第一油泵18，導熱油開始在攪拌釜1的夾層循環，將攪拌釜內物料加熱；待原材料開始軟化並達到設定溫度後，啟動所述的行星式攪拌器22，使原材料混合均勻並實現均勻受熱；待原料完全液化後，打開攪拌釜1的加料口，加入添加劑，繼續攪拌；

4)待所有原料全部攪拌均勻並達到設定溫度後，打開電氣控制箱上的第二油泵10，導熱油開始在出料泵2及出料管道夾層和過濾器25的夾層處處循環，使得導熱油在出料泵2和過濾器25的外圍夾層中循環加熱；

5)打開出料泵2，將製備好的拋光膠排出攪拌釜1；

6)物料全部排空後，停止主機，應將調速旋鈕左旋歸零。

注意：必須當主機完全停止後，才可以重新開啟，以免當主機再次開機後因速度過快而造成的機械衝擊。

實驗表明，本發明能高可控性，高穩定性地製備大口徑高精度全頻譜低缺陷光學元件超精密環拋專用拋光膠，避免了拋光膠傳統製備方法的缺陷，實現了拋光膠製備全程溫場分布均勻，物料攪拌均勻，雜質去除充分等特點，能夠有效去除雜質，有效提高拋光元件的拋光效率和表面質量，可滿足大口徑光學元件的超精密環拋加工要求。