一種具有仿形磨粒群的拋光裝置的制作方法

本發(fā)明涉及一種具有仿形磨粒群的拋光裝置。

背景技術(shù)：

鈷基合金是一種高硬度難加工材料，往往被作為自熔性材料用于激光熔覆于模具表面。現(xiàn)有傳統(tǒng)的加工方法難以試用，除傳統(tǒng)的機(jī)械方法外，還有超聲波拋光、化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光及電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工等。目前，針對(duì)于表面體的拋光方法主要是應(yīng)用于平面，而對(duì)于表面形態(tài)復(fù)雜的工件多采用流體混合加工方法，即利用氣流或者液體中添加磨料，對(duì)待加工表面進(jìn)行拋光。這種方法加工成本較高，操作復(fù)雜，而且也難以應(yīng)用于高硬度高耐磨表面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種測(cè)度點(diǎn)精度高，面形精度高，操作簡(jiǎn)單且成本低的具有仿形磨粒群的拋光裝置。

本發(fā)明所述的一種具有仿形磨粒群的拋光裝置，其特征在于：包括用于向工件提供六自由度運(yùn)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人、工件夾持裝置、拋光裝置以及拋光液添加裝置，工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手的動(dòng)作端安裝工件夾持裝置；所述拋光液添加裝置的加液口始終位于所述拋光裝置的正上方；

所述工件夾持裝置包括用于提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的伺服電機(jī)、用于夾緊工件的夾具以及安裝板，所述伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸通過聯(lián)軸器架設(shè)在所述安裝板上，并與之轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述驅(qū)動(dòng)軸的軸端與所述夾具固接；所述安裝板的底部與所述工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手的動(dòng)作端固接；

所述拋光裝置包括拋光盤本體、用于緩沖的錐形螺旋彈簧陣列、用于支撐磨粒的彈性層，所述拋光盤本體的上部設(shè)有拋光腔，所述拋光盤本體底部與受電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)固接，實(shí)現(xiàn)拋光盤本體繞其中心軸周向旋轉(zhuǎn)；所述拋光腔內(nèi)底面裝有錐形螺旋彈簧陣列；所述錐形螺旋彈簧陣列上表面從下到上依次為彈性層和磨粒層，磨粒層上填充用于潤(rùn)滑和散熱的拋光液；所述錐形螺旋彈簧陣列包括若干相互獨(dú)立的錐形螺旋彈簧，所述錐形螺旋彈簧的小口徑端與所述拋光盤本體的內(nèi)底面固接，所述錐形螺旋彈簧的大口徑端連有一個(gè)半球形支架，所述半球形支架的弧形曲線與彈性層的下表面接觸；所述彈性層的邊沿與所述拋光盤本體的拋光腔內(nèi)壁密封貼合。

所述伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸外部同軸套接與之間隙配合的氣管；氣管的兩端分別與相應(yīng)的聯(lián)軸器外壁密封相連，其中所述氣管的進(jìn)氣口與外界氣源相連通，出氣口與夾具的進(jìn)氣口連通。

所述拋光盤本體的拋光腔設(shè)有紫外燈，所述紫外燈固定在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心，保證紫外燈始終照射在工件加工區(qū)，相應(yīng)的拋光液中富含能促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的光催化劑。

所述錐形螺旋彈簧的縱向高度一致，并且所述錐形螺旋彈簧沿其軸向從上到下相鄰節(jié)距漸減，相鄰螺旋升角漸減。

所述錐形螺旋彈簧均勻分布在拋光盤本體的內(nèi)底面。

相鄰兩個(gè)所述半球形支架弧形曲面之間存在用于容納彈性層冗余部分的空間。

所述彈性層為復(fù)合薄膜，復(fù)合薄膜是由聚合有機(jī)硅和無機(jī)多聚體構(gòu)成，厚度為0.5mm～2mm。

磨粒層表面形態(tài)隨著待加工工件的表面形態(tài)變化，彈性層提供復(fù)原力；所述拋光液加入在磨粒層上面，液面高度高于磨粒層。拋光液浸入到磨粒層以及彈性層里面，當(dāng)磨粒層受到工件的擠壓，拋光液能被動(dòng)放出對(duì)工件待加工表面體進(jìn)行濕潤(rùn)。所述拋光液中加入了TiO₂以及堿性黃40。所述拋光液的添加裝置放置于整個(gè)拋光盤的上側(cè)，通過重力作用加進(jìn)加工區(qū)內(nèi)，根據(jù)拋光液由于加工、揮發(fā)減少量，拋光液自動(dòng)添加補(bǔ)充。所述紫外燈光放置于拋光盤的中央位置，并且固定在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心位置，不隨著旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，一直對(duì)加工區(qū)域進(jìn)行照射。凸模工件安裝在夾具上，凸模的旋轉(zhuǎn)角度由伺服電機(jī)提供進(jìn)行微調(diào)。所述安裝固定板安裝在工業(yè)機(jī)器人的頭部的動(dòng)作端。

所述彈性層的驅(qū)動(dòng)力也可為彈簧或者氣體、液體提供。

彈性層的設(shè)計(jì)可以根據(jù)待加工表面的形態(tài)進(jìn)行微小分割拋光。

拋光液的添加過濾裝置用泵進(jìn)行動(dòng)力。

本發(fā)明的有益效果是：由于磨粒層與凸模表面形態(tài)能夠完全覆蓋，因此可以采用整體拋光的方式一次性拋光完成，而不需要單點(diǎn)拋光，設(shè)備的操作較為便捷，降低了生產(chǎn)成本，且拋光的測(cè)度點(diǎn)和整體面形與設(shè)計(jì)要求誤差控制較小，解決了不規(guī)則表面難加工的問題。另外，采用TiO₂以及堿性黃40，使鈷基合金中的鈷元素從難溶性物質(zhì)變?yōu)榭扇苄缘拟掻}物質(zhì)，并通過紫外光催化的方式，加速了這一進(jìn)程，從而提升了加工效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體示意圖(A代表加工區(qū))。

圖2是本發(fā)明控制機(jī)械臂示意圖。

圖3是本發(fā)明的加工示意圖。

圖4是本發(fā)明變剛度錐形彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

圖5是本發(fā)明變剛度錐形彈簧受力簡(jiǎn)圖。

圖6是本發(fā)明彈簧陣列拋光盤(實(shí)心箭頭為拋光盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明

參照附圖：

實(shí)施例1本發(fā)明所述的一種具有仿形磨粒群的拋光裝置，包括用于向工件提供六自由度運(yùn)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人1、工件夾持裝置2、拋光裝置3以及拋光液添加裝置4，工業(yè)機(jī)器人1機(jī)械手的動(dòng)作端安裝工件夾持裝置2；所述拋光液添加裝置4的加液口始終位于所述拋光裝置3的正上方；

所述工件夾持裝置2包括用于提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的伺服電機(jī)201、用于夾緊工件的夾具203以及安裝板205，所述伺服電機(jī)201的驅(qū)動(dòng)軸通過聯(lián)軸器架設(shè)在所述安裝板205上，并與之轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述驅(qū)動(dòng)軸的軸端與所述夾具203固接；所述安裝板205的底部與所述工業(yè)機(jī)器人1機(jī)械手的動(dòng)作端固接；

所述拋光裝置3包括拋光盤本體306、用于緩沖的錐形螺旋彈簧陣列304、用于支撐磨粒的彈性層305，所述拋光盤本體306的上部設(shè)有拋光腔，所述拋光盤本體306底部與受電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)固接，實(shí)現(xiàn)拋光盤本體306繞其中心軸周向旋轉(zhuǎn)；所述拋光腔內(nèi)底面裝有錐形螺旋彈簧陣列304；所述錐形螺旋彈簧陣列304上表面從下到上依次為彈性層305和磨粒層303，磨粒層303上填充用于潤(rùn)滑和散熱的拋光液301；所述錐形螺旋彈簧陣列304包括若干相互獨(dú)立的錐形螺旋彈簧，所述錐形螺旋彈簧的小口徑端與所述拋光盤本體306的內(nèi)底面固接，所述錐形螺旋彈簧的大口徑端連有一個(gè)半球形支架，所述半球形支架的弧形曲線與彈性層305的下表面接觸；所述彈性層305的邊沿與所述拋光盤本體306的拋光腔內(nèi)壁密封貼合。

所述伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸外部同軸套接與之間隙配合的氣管；氣管的兩端分別與相應(yīng)的聯(lián)軸器外壁密封相連，其中所述氣管的進(jìn)氣口與外界氣源相連通，出氣口與夾具203的進(jìn)氣口連通；通過氣體的緩沖，減少工件204加工過程中的震動(dòng)以及碰撞，可進(jìn)行吸震。

所述拋光盤本體306的拋光腔設(shè)有紫外燈302，所述紫外燈302固定在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心，保證紫外燈302始終照射在工件204加工區(qū)，相應(yīng)的拋光液301中富含能促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的光催化劑。

所述錐形螺旋彈簧的縱向高度一致，并且所述錐形螺旋彈簧沿其軸向從上到下相鄰節(jié)距漸減，相鄰螺旋升角漸減。

所述錐形螺旋彈簧均勻分布在拋光盤本體306的內(nèi)底面。

相鄰兩個(gè)所述半球形支架弧形曲面之間存在用于容納彈性層305冗余部分的空間。

所述彈性層305為復(fù)合薄膜，復(fù)合薄膜是由聚合有機(jī)硅和無機(jī)多聚體構(gòu)成，厚度為0.5mm～2mm。

磨粒層303表面形態(tài)隨著待加工工件204的表面形態(tài)變化，彈性層305提供復(fù)原力；所述拋光液301加入在磨粒層303上面，液面高度高于磨粒層303。拋光液301浸入到磨粒層303以及彈性層305里面，當(dāng)磨粒層303受到工件204的擠壓，拋光液301能被動(dòng)放出對(duì)工件204待加工表面體進(jìn)行濕潤(rùn)。所述拋光液301中加入了TiO₂以及堿性黃40。所述拋光液301的添加裝置放置于整個(gè)拋光盤的上側(cè)，通過重力作用加進(jìn)加工區(qū)內(nèi)，根據(jù)拋光液301由于加工、揮發(fā)減少量，拋光液301自動(dòng)添加補(bǔ)充。所述紫外燈302光放置于拋光盤的中央位置，并且固定在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心位置，不隨著旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，一直對(duì)加工區(qū)域進(jìn)行照射。凸模工件204安裝在夾具203上，凸模的旋轉(zhuǎn)角度由伺服電機(jī)提供進(jìn)行微調(diào)。所述安裝固定板安裝在工業(yè)機(jī)器人的頭部的動(dòng)作端。

所述彈性層305的驅(qū)動(dòng)力也可為彈簧或者氣體、液體提供。

彈性層305的設(shè)計(jì)可以根據(jù)待加工表面的形態(tài)進(jìn)行微小分割拋光。

拋光液301的添加過濾裝置用泵進(jìn)行動(dòng)力。

圖4、5所示的錐形螺旋彈簧以兩級(jí)螺旋為例，定義錐形螺旋彈簧小口徑端為下，大口徑端為上，即錐形螺旋彈簧的外輪廓所在的錐形為倒錐型，從上到下依次命名為第一級(jí)螺旋、第二級(jí)螺旋，并且第一級(jí)螺旋的節(jié)距Z₁大于第二級(jí)螺旋的節(jié)距Z₂；相應(yīng)的第一級(jí)螺旋對(duì)應(yīng)的螺旋升角θ₁大于第二級(jí)螺旋對(duì)應(yīng)的螺旋升角θ₂；D1為錐形螺旋彈簧大口徑端所在切面對(duì)應(yīng)的倒錐型的直徑；D2為錐形螺旋彈簧小口徑端所在切面對(duì)應(yīng)的倒錐型的直徑。

圖5所示：F_a、F_b分別為施加在錐形螺旋彈簧大口徑端的外力，α為錐形螺旋彈簧的微調(diào)角。

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。