液流悬浮超精密圆柱体抛光头的配模装置

摘要

液流悬浮超精密圆柱体抛光头的配模装置，包括用于消除传动丝杠回程误差的计算机数控模块，所述的计算机数控模块包括位于机床上的X向步进电机、Y向步进电机和Z向步进电机，所述的Z向步进电机上连接有联轴器，所述的联轴器上连接有传动丝杠，所述的传动丝杠上设有用于调整其位置的滑块，所述的滑块与X向保持架、Y向保持架和Z向保持架配合连接，所述的Z向保持架的一侧固定有用于带动加工杆高速旋转的高速电机，所述的加工杆连接在所述的高速电机的下方，所述的加工杆上过盈安装有随其高速旋转的弹性圆柱体抛光头；所述的圆柱体抛光头和用于去除其表面多余材料的圆整加工装置上的圆整面接触。结构简单，加工精度高，成本较低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密加工领域的抛光工具配模成型装置，特别适用于液流悬浮超精密加工实验中圆柱体抛光头的准确配模。

背景技术

目前，精密模具复杂型腔的沟槽、异形曲面以及清角部位的精整加工仍是以手工研磨抛光为主，不能同时进行强化处理，导致加工能力差、生产效率低下、生产成本高，难以保证加工质量。而液流悬浮超精密加工技术则是通过圆柱体抛光头在加工液中的高速旋转，借助流体动压力，将加工液中的游离磨粒源源不断地射向工件表面，此时通过游离磨粒的滑动、滚动和冲击作用切除极薄的材料层，降低表面粗糙度，获得比传统加工方法更高的加工精度和表面质量。在加工中圆柱体抛光头与工件的间隙保持恒定的微米级是实现纳米抛光的基本条件，因此抛光工具配模方法的选择显得尤为重要。传统的配模利用模具型腔浇灌成型，制作出装配在连接电机头的加工杆上的圆柱体抛光头，这样就存在以下缺点：1.配模后圆柱体抛光头的圆柱度精度低，径向圆跳动大，圆柱体抛光头与工件的间隙根本无法达到微米级，使加工中的圆柱体抛光头与工件接触；2.圆柱体抛光头的中心孔在配模过程中无法保证与传动轴平行，使得圆柱体抛光头在高速旋转过程中与传动轴呈微小角度，影响抛光的均匀性；3.圆柱体抛光头表面的粗糙度取决于传统配模过程中模具的内表面的粗糙度，而圆柱体抛光头外表面的粗糙度对抛光液中液体动压力有一定影响，这也最终导致加工时间过长，加工质量下降，成本上升。

发明内容

本发明要解决传统配模装置制作出来的圆柱体抛光头存在的上述不足，提供了一种加工简单，效率高，且能够使圆柱体抛光头达到超精密加工实验要求的液流悬浮超精密圆柱体抛光头的配模装置。

本发明采用的技术方案是： 

液流悬浮超精密圆柱体抛光头的配模装置，包括用于消除传动丝杠回程误差的计算机数控模块，所述的计算机数控模块包括位于机床上的X向步进电机、Y向步进电机和Z向步进电机，所述的Z向步进电机上连接有联轴器，所述的联轴器上连接有传动丝杠，所述的传动丝杠上设有用于调整其位置的滑块，所述的滑块与X向保持架、Y向保持架和Z向保持架配合连接，其特征在于：所述的Z向保持架的一侧固定有用于带动加工杆高速旋转的高速电机，所述的加工杆连接在所述的高速电机的下方，所述的加工杆上过盈安装有随其高速旋转的弹性圆柱体抛光头；所述的圆柱体抛光头和用于去除其表面多余材料的圆整加工装置上的圆整面接触。

进一步，所述的圆柱体抛光头为中孔的圆柱形聚氨脂橡胶抛光头。

进一步，所述的X向步进电机和所述的Y向的步进电机的后侧装有用于调节其转向的手动转向装置。

进一步，所述的圆整面紧连在所述的圆整加工装置的磁性表座上，所述的磁性表座固定在所述的机床上。

进一步，所述的圆整面为金刚石锉刀或者砂纸。

本发明的技术构思为：电机采用最高可达每分钟20000转的高速电机，其径向跳动在1μm以内，高速旋转的电机带动其上有过盈安装的圆柱体抛光头的加工杆高速旋转。高速旋转的圆柱体抛光头与圆整加工装置接触，从而去除圆柱体抛光头表面的多余材料，减少圆柱体抛光头的圆柱体跳动误差。

使用时，本发明可与计算机控制系统相连接，步进电机与步进电机驱动板相连，所述驱动板与计算机相连，采用特定的工艺参数组合和抛光轨迹，进行实时控制。计算机数控模块在消除传动丝杠的回程误差后，通过计算机控制系统对电机的空间位置进行准确定位。在获得精确的动态零点以及单位行程的数据后，就可以通过计算机控制系统准确测量圆柱体抛光头的直径。通过数控技术，可以预先设定圆柱体抛光头的运动轨迹，使其能够在不同的时间里与圆整加工装置有不同深度的接触，有效的去除多余材料。配模后期，圆整加工装置的磁性表座上的圆整面可选用金刚石挫刀，也可以选用1000-2000C的磨砂纸，精磨圆柱体抛光头的表面，以满足特定实验需求。

相比以往的技术，本发明的有益效果在于：

（1）极大减少了圆柱体抛光头的圆柱体的跳动误差，使圆柱体抛光头与工件间的间隙严格保证在微米级，从而实现圆柱体抛光头与工件保持恒定微米级间隙；

（2）排除了圆柱体抛光头因加工杆直线度而造成的微小角度倾斜的问题，从而保证了圆柱体抛光头与工件的间隙的均匀性；

（3）柔性处理圆柱体抛光头表面的粗糙度，解决了传统配模后圆柱体抛光头表面过于光滑的问题，改善后期超精密加工实验的质量，提高效率，减少成本。

本发明的优点是：结构简单，加工精度高，成本较低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参照图1，本发明所述的液流悬浮超精密圆柱体抛光头的配模装置，包括用于消除传动丝杠15回程误差的计算机数控模块1，所述的计算机数控模块1包括位于机床6上的X向步进电机11、Y向步进电机12和Z向步进电机13，所述的Z向步进电机13上连接有联轴器14，所述的联轴器14上连接有传动丝杠15，所述的传动丝杠15上设有用于调整其位置的滑块16，所述的滑块16与X向保持架17、Y向保持架18和Z向保持架19配合连接，所述的Z向保持架19的一侧固定有用于带动加工杆3高速旋转的高速电机2，所述的加工杆3连接在所述的高速电机2的下方，所述的加工杆3上过盈安装有随其高速旋转的弹性圆柱体抛光头4；所述的圆柱体抛光头4和用于去除其表面多余材料的圆整加工装置5上的圆整面51接触。

所述的圆柱体抛光头4为中孔的圆柱形聚氨脂橡胶抛光头。

所述的X向步进电机11和所述的Y向的步进电机12的后侧装有用于调节其转向的手动转向装置7。

所述的圆整面51紧连在所述的圆整加工装置5的磁性表座52上，所述的磁性表座52固定在所述的机床6上。

所述的圆整面51为金刚石锉刀或者砂纸。

本发明的技术构思为：电机采用最高可达每分钟20000转的高速电机2，其径向跳动在1μm以内，高速旋转的电机2带动其上有过盈安装的圆柱体抛光头4的加工杆3高速旋转。高速旋转的圆柱体抛光头4与圆整加工装置5接触，从而去除圆柱体抛光头4表面的多余材料，减少圆柱体抛光头4的圆柱体跳动误差。

使用时，本发明可与计算机控制系统相连接，步进电机与步进电机驱动板相连，所述驱动板与计算机相连，采用特定的工艺参数组合和抛光轨迹，进行实时控制。计算机数控模块1在消除传动丝杠15的回程误差后，通过计算机控制系统对电机的空间位置进行准确定位。在获得精确的动态零点以及单位行程的数据后，就可以通过计算机控制系统准确测量圆柱体抛光头4的直径。通过数控技术，可以预先设定圆柱体抛光头4的运动轨迹，使其能够在不同的时间里与圆整加工装置5有不同深度的接触，有效的去除多余材料。配模后期，圆整加工装置5的磁性表座52上的圆整面51可选用金刚石挫刀，也可以选用1000-2000C的磨砂纸，精磨圆柱体抛光头4的表面，以满足特定实验需求。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。