[实用新型]一种非谐振式振动辅助抛光装置

说明书

本实用新型涉及一种非谐振式振动辅助抛光装置，属于超精密加工领域。Y轴直线导轨安装在大理石框架上，X轴直线导轨安装在大理石框架上，Z轴直线导轨通过螺钉与X轴直线导轨连接，抛光刀具运动平台与Z轴直线导轨连接，精密摆动台通过螺钉与Y轴直线导轨连接，旋转振动平台通过螺钉与精密摆动台连接。优点是：抛光效率高，振动的频率和振幅均可调节，可控性好，适用性得到提高；能够对一些具有简单曲面结构的硬脆陶瓷材料工件进行抛光，且具有抛光速率快、抛光精度高和可控性佳等优点，提高了装置的实用性。

技术领域

本实用新型涉及超精密加工领域，尤指一种非谐振式振动辅助抛光装置。

背景技术

精密和超精密加工技术的发展，直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展，因此世界各国对此都极为重视，投入很大力量进行研究开发，同时实行技术保密，控制关键加工技术及设备出口。20世纪50年代末美国率先发展了超精密加工技术，开发了金刚石刀具超精密车削——单点金刚石车削，用于加工激光核聚变反射镜、载人飞船用球面零件和大型非球面零件等，到了20世纪80年代，经超精密加工后的工件尺寸精度可以达到纳米级，工件的表面粗糙度可达纳米级或亚纳米级。在超精密加工中，抛光是最后一道工序也是最重要的一道工序，通常利用高硬度的磨粒对工件不平坦的表面进行精细切削，其目的是降低工件的表面粗糙度。

目前对工件进行超精密抛光的加工方式主要有离子束抛光、水合抛光、化学机械抛光等，离子束抛光是将等离子体喷射到工件表面，使工件表面以非接触的形式去除，但其材料去除速率低；水合抛光是利用水合反应的抛光方法，但其抛光过程复杂不利于大规模生产；化学机械抛光是化学腐蚀作用和机械去除作用相结合的抛光工艺，化学机械抛光过程复杂而且影响因素多。20世纪60年代日本宇都宫大学提出“振动切削”方法，在刀具上附加一个可控的振动，使加工过程变为间断、瞬间和往复的微观断续切削过程，将振动与机械加工结合，该方法逐渐发展成为机械加工行业的热门研究课题。振动切削已应用于超精加工、微细加工、硬脆陶瓷与难加工材料等领域。近年来，有学者提出振动辅助抛光技术，与传统抛光比较，在相同的加工条件下，材料去除率大，切削量大，加工时切削力小，表面残余应力小，表面粗糙度低而且被工件表面机械性能好。振动辅助抛光的原理是使游离的磨料产生振动从而加工工件表面以达到抛光的目的，特别适合硬脆材料的加工。

振动辅助抛光分为谐振型与非谐振型，谐振型振动辅助抛光又被称为超声振动辅助抛光，目前绝大部分的振动辅助抛光均为谐振型，谐振型振动辅助抛光的振动频率、振幅、运动轨迹均无法调整，可控性差，而传统的非谐振型振动辅助抛光因振动装置的固有频率低，所以抛光效率较低，非谐振型振动辅助抛光装置的设计仍是一项重要的研究方向。

发明内容

本实用新型提供一种非谐振式振动辅助抛光装置，以改善传统振动辅助抛光可控性差和抛光效率低等问题。

本实用新型采取的技术方案是：一种非谐振式振动辅助抛光装置，包括Z轴直线导轨、Y轴直线导轨、X轴直线导轨、抛光刀具运动平台、精密摆动台、旋转振动平台和大理石框架，Y轴直线导轨安装在大理石框架上，X轴直线导轨安装在大理石框架上，Z轴直线导轨通过螺钉与X轴直线导轨连接，抛光刀具运动平台与Z轴直线导轨连接，精密摆动台通过螺钉与Y轴直线导轨连接，旋转振动平台通过螺钉与精密摆动台连接。

本实用新型所述抛光刀具运动平台包括：气浮电主轴，抛光刀具和配重平衡气缸，气浮电主轴安装在Z轴直线导轨上，抛光刀具装卡在气浮电主轴上，配重平衡气缸安装在Z轴直线导轨上，气浮电主轴带动抛光刀具绕Z轴转动，抛光刀具用于对被加工工件进行抛光，配重平衡气缸用于平衡Z轴的重力，减小气浮电主轴的负载。

本实用新型所述精密摆动台包括：直流无刷伺服电机、减速器、联轴器、轴承、弧形底座、弧形运动摆台、弧形齿条和蜗杆，弧形底座通过螺钉安装Y轴直线导轨上，弧形运动摆台和弧形齿条刚性连接，弧形运动摆台和弧形齿条安装在弧形底座上，直流无刷伺服电机通过减速器和联轴器连接蜗杆。