一種微小球體的精密超冷研拋裝置的製作方法

2023-06-28 17:58:01 8

專利名稱：一種微小球體的精密超冷研拋裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種拋光加工設備，尤其是涉及一種採用超聲振動拋光方法對微小球 體進行精密超冷研拋的加工裝置。
背景技術：
拋光技術，是金屬和非金屬材料表面處理過程中不可缺少的前處理技術。它不僅 可以使表面平整、光亮，而且可以使表面潔淨、無異物。因此拋光技術是一種比除油、酸洗更 重要的前處理技術。金屬的拋光已有100多年的歷史，它是伴隨著工業革命而生，並隨著 技術革命的發展而發展，在工業上已獲得廣泛應用。例如拋光後的不鏽鋼板和不鏽鋼製品 在汽車、炊具、浴具、火車、電梯、醫療用具、建築裝潢上已獲得廣泛應用。早期大都採用機械 拋光的方法，但機械拋光時需施加高壓，由於不鏽鋼的導熱性較差，在高壓下拋光易造成過 熱現象，常導致拋光墊損壞，而且機械拋光後的表面應力大、異物多、耐蝕性下降，因此使用 時易造成局部點蝕。隨著科學技術的不斷進步，拋光方法得到不斷發展。不僅過去常用的 機械拋光實現了全自動化，而且許多新型的鮮為人知的新拋光方法也不斷湧現出來，例如 振動拋光、磨液拋光、超聲波拋光、電解擦拭或電解複合拋光、無接觸電解拋光或雙極性電 極拋光、電化學超聲波拋光、電火花超聲波複合拋光、聚氨酯拋光和二氧化碳微粒噴射拋光 等。這些新的拋光技術是適應新產品的生產製造而發展起來的，而且成了新產品製造工藝 中不可缺少的一環，它反過來又推動了新產品的批量化生產。中國專利CN101612719公開了一種拋光裝置，包括拋光部分，其被構造成用於拋 光基板，其中所述基板具有包含上層和下層的多個層疊式膜；測量部分，其被構造成測量形 成於所述基板上的膜的厚度；接口，其被構造成輸入形成於待拋光的基板上的膜的期望厚 度；和運算單元，其可操作，以基於所述期望厚度和用於所述上層與用於所述下層的拋光速 度之比或者基於所述測量部分的信號來計算用於所述多個層疊式膜中的至少一個的拋光 速度和最佳拋光時間。還公開了一種拋光方法。

發明內容
本發明的目的在於針對傳統機械拋光方法存在的缺點，提供一種採用超聲振動拋 光方法的微小球體的精密超冷研拋裝置。本發明設有自動進料機構、研拋機構和回料機構。所述自動進料機構設有原料箱、轉盤、底座和送料管，原料箱設於轉盤上部，轉盤 設於底座上，轉盤上設有孔，原料箱的出料口與轉盤之間留有間隙；底座設有孔，送料管與 底座的孔相連，底座上的孔的大小、原料箱的出料口的大小、陣列式排布的孔的大小和送料 管的直徑均比加工球體的直徑稍大。所述研拋機構設有升降與夾緊裝置、壓強保持上蓋板、壓強保持下蓋板、壓力傳感 器、上內凹拋光墊、下內凹拋光墊、超聲振動發生裝置和轉動裝置，升降與夾緊裝置安裝於 強制冷卻室的外面，通過一根軸與壓強保持上蓋板相連，壓強保持上蓋板設有一個比加工球體直徑稍大的傾斜進球孔，傾斜進球孔的傾斜角度與送料管出料口處的傾斜角度一致； 壓力傳感器安裝在壓強保持上蓋板與上內凹拋光墊之間，壓力傳感器與壓強保持上蓋板之 間留有間隙，上內凹拋光墊隨壓強保持上蓋板進行上下運動，下內凹拋光墊隨壓強保持下 蓋板進行超聲振動和轉動；超聲振動發生裝置通過一根軸與壓強保持下蓋板相連，轉動裝 置帶動下蓋板轉動和下內凹拋光墊轉動。所述回料機構設有斜面和回料箱，斜面與回料箱連接。所述原料箱可採用漏鬥型原料箱。所述轉盤可採用設有4個孔的圓形轉盤。所述轉盤上設有的孔可為呈陣列式排布 的孔。所述底座可採用設有1個孔的長方體底座。所述壓力傳感器可採用設有陣列式長方形孔的壓力傳感器。原料箱用於放置加工球體，轉盤的厚度與加工球體的直徑可相當，每次從原料箱 進入轉盤孔中的球體為1個，底部為開有一個孔的長方體底座，孔的大小比球體的直徑稍 大，與底座的孔相連的是管狀的送料管，送料管的直徑也要比球體的直徑稍大，這樣保證每 次從自動進料機構進入研拋機構的加工球體數量為1個。原料箱中的加工球體進入轉盤的 孔裡，轉盤轉動後，加工球體通過底座的孔進入送料管，送入研拋機構。升降與夾緊裝置安 裝於強制冷卻室的外面，通過一根軸與壓強保持上蓋板相連；陣列式壓力傳感器是開有陣 列式長方形孔的壓力傳感器，安裝在壓強保持上蓋板和上內凹拋光墊之間，並與壓強保持 上蓋板之間留有一定的間隙，壓力傳感器用於反饋拋光壓強的大小，從而實現對升降與夾 緊裝置上下精確運動的控制；內凹拋光墊包括上內凹拋光墊和下內凹拋光墊，上內凹拋光 墊隨壓強保持上蓋板進行上下精確運動，下內凹拋光墊隨壓強保持下蓋板進行超聲振動和 轉動，內凹拋光墊用於球體的精密研拋；超聲振動發生裝置通過一根軸與壓強保持下蓋板 相連，用於產生一維超聲振動，轉動裝置使壓強保持下蓋板轉動，從而帶動下內凹拋光墊轉 動。加工球體進入研拋機構後，升降與夾緊裝置向下運動，壓力傳感器反饋拋光壓強的大 小，由升降與夾緊裝置微調實現上下精確運動，達到精密研拋所需的位置，超聲振動發生裝 置和轉動裝置控制下內凹拋光墊的一維超聲振動和轉動，實現對加工球體的精密研拋。回 料機構由一個傾斜的平面和一個無蓋的長方體回料箱構成。加工球體加工完成後，升降與 夾緊裝置往上運動，帶動壓強保持上蓋板向上運動，吹入的超冷氮氣將球體吹出研拋機構， 球體滾入斜面後至回料箱。為了保證球體在加工過程中維持固體的屬性，整個過程要不斷 地吹入超冷氮氣。加工過程中產生的微塵，經吸氣裝置進入微塵處理系統進行處理。加工時，只需將加工球體放入原料箱，並進行一些相應參數及程序的設置，不必進 行一些複雜的操作；可以實現自動化生產，送料、研拋和回料過程的實現，都是按照預先設 置好的參數及程序自動進行。由於使用了超聲振動拋光的加工方法，因此克服了傳統機械 拋光中常常存在的拋光墊損壞，拋光後的表面應力大、異物多、耐蝕性下降，使用時易造成 局部點蝕等缺點。本發明加工的球體直徑可為0. 5 2mm，加工後球體表面粗糙度值可為5 10nm， 吹入的超冷氮氣溫度為_174°C。


圖1為本發明實施例的結構組成側視示意圖。圖2為本發明實施例的自動進料機構的結構組成剖視示意圖。圖3為圖2的A-A剖視圖。圖4為本發明實施例的研拋機構的結構組成剖視示意圖。以下給出圖1 4中的各主要部件的代號1.漏鬥型原料箱，2.轉盤，3.底座，4.送料管，5.升降與夾緊裝置，6.壓強保持上 蓋板，7.壓力傳感器(採用陣列式壓力傳感器)，8.上內凹拋光墊，9.下內凹拋光墊，10.壓 強保持下蓋板，11.超聲振動發聲裝置，12.轉動裝置，13.斜面，14.回料箱，15.微塵處理系 統，16.強制冷卻室，17傾斜進球孔，P加工球體，Al表示進氣，A2表示吸氣，B表示一維超聲振動。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步闡述。如圖1 4所示，本發明實施例設有自動進料機構、研拋機構和回料機構。所述自動進料機構設有漏鬥型原料箱1、轉盤2、底座3和送料管4，漏鬥型原料箱 1設於轉盤2上部，轉盤2設於底座3上，轉盤2上設有4個呈陣列式排布的孔。漏鬥型原 料箱的出料口與轉盤2之間留有間隙。底座(長方體底座)3設有1個孔。送料管4與底 座3的孔相連，底座3上的孔的大小、漏鬥型原料箱1的出料口的大小、陣列式排布的孔的 大小和送料管4的直徑均比加工球體P的直徑稍大。所述研拋機構設有升降與夾緊裝置5、壓強保持上蓋板6、壓強保持下蓋板10、陣 列式壓力傳感器7、上內凹拋光墊8、下內凹拋光墊9、超聲振動發生裝置11和轉動裝置12， 升降與夾緊裝置5安裝於強制冷卻室16的外面，通過一根軸與壓強保持上蓋板6相連，壓 強保持上蓋板6設有一個比加工球體P直徑稍大的傾斜進球孔17，傾斜進球孔17的傾斜角 度與送料管4的出料口處的傾斜角度一致；壓力傳感器7安裝在壓強保持上蓋板6與上內 凹拋光墊8之間，壓力傳感器7與壓強保持上蓋板6之間留有間隙，上內凹拋光墊8隨壓強 保持上蓋板6進行上下運動，下內凹拋光墊9隨壓強保持下蓋板10進行超聲振動和轉動； 超聲振動發生裝置11通過一根軸與壓強保持下蓋板10相連，轉動裝置12帶動壓強保持下 蓋板10轉動和下內凹拋光墊9轉動。所述回料機構設有斜面13和回料箱14，斜面13與回料箱14連接。所述壓力傳感器7可採用設有陣列式長方形孔的壓力傳感器。漏鬥型原料箱1中的加工球體P進入轉盤2的孔裡，轉盤2轉動後，加工球體P通 過底座3的孔進入送料管4，送入研拋機構，每次從自動進料機構進入研拋機構的加工球體 數量為1個。加工球體P進入研拋機構後，升降與夾緊裝置5向下運動，壓力傳感器7反饋 拋光壓強的大小，由升降與夾緊裝置5微調實現上下精確運動，達到精密研拋所需的位置， 超聲振動發生裝置11和轉動裝置12控制下內凹拋光墊9的一維超聲振動和轉動，實現對 加工球體的精密研拋。回料機構由一個斜面13和一個無蓋的長方體回料箱14構成。加工 球體加工完成後，升降與夾緊裝置5往上運動，帶動上蓋板6向上運動，吹入的超冷氮氣將 加工球體吹出研拋機構，加工球體滾入斜面13後至回料箱14。為了保證加工球體在加工過程中維持固體的屬性，整個過程要不斷地吹入超冷氮氣。加工過程中產生的微塵，經吸氣裝 置進入微塵處理系統15進行處理。
權利要求
1.一種微小球體的精密超冷研拋裝置，其特徵在於設有自動進料機構、研拋機構和回 料機構；所述自動進料機構設有原料箱、轉盤、底座和送料管，原料箱設於轉盤上部，轉盤設於 底座上，轉盤上設有孔，原料箱的出料口與轉盤之間留有間隙；底座設有孔，送料管與底座 的孔相連，底座上的孔的大小、原料箱的出料口的大小、陣列式排布的孔的大小和送料管的 直徑均比加工球體的直徑稍大；所述研拋機構設有升降與夾緊裝置、壓強保持上蓋板、壓強保持下蓋板、壓力傳感器、 上內凹拋光墊、下內凹拋光墊、超聲振動發生裝置和轉動裝置，升降與夾緊裝置安裝於強制 冷卻室的外面，通過一根軸與壓強保持上蓋板相連，壓強保持上蓋板設有一個比加工球體 直徑稍大的傾斜進球孔，傾斜進球孔的傾斜角度與送料管出料口處的傾斜角度一致；壓力 傳感器安裝在壓強保持上蓋板與上內凹拋光墊之間，壓力傳感器與壓強保持上蓋板之間留 有間隙，上內凹拋光墊隨壓強保持上蓋板進行上下運動，下內凹拋光墊隨壓強保持下蓋板 進行超聲振動和轉動；超聲振動發生裝置通過一根軸與壓強保持下蓋板相連，轉動裝置帶 動下蓋板轉動和下內凹拋光墊轉動；所述回料機構設有斜面和回料箱，斜面與回料箱連接。
2.如權利要求1所述的一種微小球體的精密超冷研拋裝置，其特徵在於所述原料箱為 漏鬥型原料箱。
3.如權利要求1所述的一種微小球體的精密超冷研拋裝置，其特徵在於所述轉盤採用 設有4個孔的圓形轉盤。
4.如權利要求3所述的一種微小球體的精密超冷研拋裝置，其特徵在於所述轉盤上設 有的孔為呈陣列式排布的孔。
5.如權利要求1所述的一種微小球體的精密超冷研拋裝置，其特徵在於所述底座採用 設有1個孔的長方體底座。
6.如權利要求1所述的一種微小球體的精密超冷研拋裝置，其特徵在於所述壓力傳感 器採用設有陣列式長方形孔的壓力傳感器。
全文摘要
一種微小球體的精密超冷研拋裝置，涉及一種拋光加工設備。設有自動進料機構、研拋機構和回料機構。自動進料機構設有原料箱、轉盤、底座和送料管，研拋機構設有升降與夾緊裝置、壓強保持上下蓋板、壓力傳感器、上下內凹拋光墊、超聲振動發生裝置和轉動裝置。回料機構設有斜面和回料箱，斜面與回料箱連接。加工時，只需將加工球體放入原料箱，並進行一些相應參數及程序的設置，不必進行一些複雜的操作；可實現自動化生產，送料、研拋和回料過程的實現都是按預先設置的參數及程序自動進行。由於使用超聲振動拋光的加工方法，因此克服傳統機械拋光中常存在的拋光墊損壞，拋光後的表面應力大、異物多、耐蝕性下降，使用時易造成局部點蝕等缺點。
文檔編號B24B1/04GK102049706SQ20101051723
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月22日 優先權日2010年10月22日
發明者彭雲峰, 鄭茂江, 郭隱彪 申請人:廈門大學