一种可替换的高速磨粒水射流抛光装置

1.本实用新型涉及超精密加工领域，确切的说是磨粒射流抛光领域,更具体的说，尤其涉及一种可替换的高速磨粒水射流抛光装置。


背景技术：

2.随着航空航天、汽车、新能源、光学和医学领域的发展，光学玻璃、光学晶体和工程陶瓷等硬质脆性材料在空间技术、仪器仪表、航空航天、微电子和新能源等领域中的应用越来越多，给超精密加工技术带来了重大挑战。高精度、超光滑和完整的表面是实现高光学分辨率、减少散射损耗、提高抗损伤阈值的基本要求。对非球面、自由曲面和微光学的精度要求越来越高，应用领域也越来越广，因此迫切需要新的光学加工方法。此外，对表面质量、表面精度和亚表面损伤的要求越来越高，这是传统光学加工方法难以达到的。
3.传统抛光技术面临的共同难题是加工时间长、难以抛光过于复杂的形状、用于不同几何形状的特殊抛光盘、抛光盘的调节、磨料中磨粒的不均匀分布以及加工成本高。其中磨料水射流抛光技术以其独特的材料去除方式、稳定而细小的去除函数以及对工件结构形状较强的适应性而拥有广阔的应用前景。与其他抛光技术相比，磨料水射流抛光技术具有精度高、易于控制、加工力小、柔性好、无热变形等优点。
4.现有的高速磨料水射流抛光装置也存在着一些问题：装置笨重，占用体积较大，不易操作；加工过程中喷嘴转动，离心力会影响射流的压力和速度，造成射流不稳定，影响抛光效果。
5.本实用新型镇对上述问题，提出了一种可替换的高速磨粒水射流抛光装置，把以前的高速强约束磨粒射流抛光装置的核心部分提取出来，做成可替换的，可以和其他设备结合使用，并且固定中空流道和喷嘴，让工件随工件底座转动，可以更好地控制射流束地压力和速度，达到更好的抛光效果。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题在于针对高速磨料水射流抛光中存在的装置笨重，占用体积较大，不易操作，喷嘴转动影响射流束稳定等问题，提出一种可替换的高速磨粒水射流抛光装置，该装置结构简单，可替换性强，能够改善射流束的稳定性，实现玻璃超高精度的抛光。
7.本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种可替换的高速磨粒水射流抛光装置，包括磨床底座、抛光盘、铝型材支架、滚珠丝杠模组、加工部分和工件底座，所述磨床底座为能带动抛光盘转动的磨床，抛光盘安装在磨床底座上，工件底座固定在所述抛光盘上，磨床底座工作时通过带动抛光盘旋转带动工件底座的转动；所述铝型材支架呈龙门架状，铝型材支架固定在磨床底座且铝型材支架的横梁横跨在磨床底座上的抛光盘上方；滚珠丝杠模组水平安装在铝型材支架的横梁上，加工部分设置在工件底座的正上方且加工部分固定在滚珠丝杠模组的滑块上；
8.所述工件底座包括第一底板、第二底板、玻璃夹、工件和内六角铜柱，所述第一底板和第二底板通过内六角螺柱连接；所述第二底板表面开有螺纹孔和通孔，第二底板通过穿过螺纹孔和通孔的螺钉与抛光盘固定连接；所述第一底板的表面设置有凹槽，工件放置在第一底板表面的凹槽中；所述玻璃夹安装在第一底板的两侧并对工件起到装夹固定的作用；
9.所述加工部分包括滑块连接板、中空流道、m20螺母和喷嘴，所述中空流道为竖直设置的中空流道，中空流道中部设置有限位台阶，滑块连接板上设置有与中空流道外径相配合的通孔，滑块连接板通过通孔套装在中空流道上并通过限位台阶和拧紧在中空流道上的m20螺母进行固定，滑块连接板固定在滚珠丝杠模组的滑块上；所述中空流道的下端连接喷嘴，喷嘴正对工件底座上装夹的工件。
10.所述磨床底座，可以选用磨床或者其它类型的机床，需要能够带动抛光盘转动。所述抛光盘，起带动工件底座转动的作用。所述铝型材支架由铝型材、铝型材连接件搭建而成，固定在磨床上表面，起支撑作用。滚珠丝杠模组丝杆、滑块、联轴器等零部件构成，固定在铝型材支架上，安装步进电机通过联轴器连接，电机转动可以带动滑块左右滑动；加工部分由中空流道、喷嘴、约束模块等零部件构成，通过连接板和滚珠丝杠模组固定，起抛光工件的作用，加工部分可以随着滑块的左右滑动而移动；工件底座通过螺钉和抛光盘固定在一起，起固定工件的作用，工件和工件底座固定，抛光盘转动可以带动工件的转动。使用该装置进行抛光时，首先启动磨床，抛光盘转动带动工件转动；然后通过控制滚珠丝杠模组的电机，带动滑块移动，进而调节加工部分的位置；高压抛光液从加工部分的中空流道入口处进入，经过中空流道，最后从喷嘴处流出，达到抛光工件的效果。
11.进一步的，所述铝型材支架是整个装置的骨架部分，起支撑作用，由铝型材和铝型材连接件搭建而成，固定在磨床或其它类型机床的上表面。
12.进一步的，所述滑块连接板起连接中空流道和滑块的作用，滑块连接板表面开有螺纹孔，通过穿过螺纹孔的螺钉和滑块固定连接；所述中空流道上端含有外螺纹，中空流道上端的外螺纹通过m20螺母固定在滑块连接板上；所述中空流道下端也含有外螺纹，中空流道通过下端的外螺纹和喷嘴固定在一起；所述喷嘴底部开有四个直径1mm的倾斜小孔，抛光液倾斜小孔处射出。
13.进一步的，两个玻璃夹采用紧定螺钉和塑料垫片把工件固定在第一底板的凹槽中，并且也不会损伤工件表面。
14.进一步的，所述滚珠丝杠模组包块丝杆、滑块、联轴器、电机、加宽铝型材、第一支撑座、第二支撑座、第三支撑座和直线导轨，所述加宽铝型材、第一支撑座、第二支撑座和第三支撑座构成整个滚珠丝杠模组的骨架部分，第一支撑座和第三支撑座分别固定在加宽铝型材的两端，第二支撑座固定在加宽铝型材靠近第三支撑座的一侧，第一支撑座、第二支撑座和第三支撑座平行设置，直线导轨固定在加宽铝型材上，丝杆的一端通过轴承支撑在第一支撑座上，丝杆的另一端穿过第二支撑座后通过连接轴连接固定在第三支撑座上的电机，滑块套装直线导轨上且滑块上设置有与丝杆相配合的螺纹孔，丝杆穿过滑块上的螺纹孔，电机工作时通过联轴器带动丝杆转动，带动滑块沿着直线导轨进行直线运动，从而带动加工部分的直线运动。
15.本实用新型的工作原理是：磨床主要功能是带动抛光盘转动，进而带动工件底座
转动。所述工件底座起固定工件的作用，待加工的工件固定在工件底座上，跟随抛光盘转动。所述滚珠丝杠模组主要功能是带动加工部分移动，可以通过控制滚珠丝杠模组进而控制喷嘴的移动轨迹。所述加工部分是该装置的核心部分，抛光液从中空流道的一端进入，经过中空流道，到达另一端再经过喷嘴加压喷出，达到抛光工件的目的。
16.本实用新型的有益效果在于：
17.1、本实用新型结构简单、成本低、适用性强，可以和多种机械搭配使用，适用于不同材质、形状的工件表面抛光，装置体积小，使用方便，并且能够改善射流束的稳定性，实现射流抛光的确定性材料去除。
18.2、本实用新型改变了以往强约束射流抛光沉重的装置，把强约束射流抛光装置的核心部分提取出来，可以根据用户需求和不同的设备结合起来使用，在本实用新型专利中是和磨床结合使用。
19.3、本实用新型改变了以往强约束射流抛光装置中，通过中空流道旋转带动喷嘴旋转达到均匀抛光的目的，这种方法会产生离心力，对射流束的压力和速度有一定影响，不易控制。本实用新型则是固定中空流道，让工件底座带动工件转动，可以使射流束的压力和速度更加稳定，更易控制。
附图说明
20.图1是本实用新型一种可替换的高速磨粒水射流抛光装置的整体结构示意图。
21.图2是本实用新型滚珠丝杠模组的结构示意图。
22.图3是本实用新型加工部分的俯视图。
23.图4是本实用新型加工部分的剖视图。
24.图5是本实用新型工件底座的结构示意图。
25.图6是本实用新型中空流道的剖视示意图。
26.图7是本实用新型滑块连接板俯视图。
27.图8是本实用新型喷嘴的整体结构示意图。
28.图9是本实用新型喷嘴的俯视图。
29.图10是本实用新型第一种工况下的喷嘴剖视示意图。
30.图11是本实用新型第二种工况下的喷嘴剖视示意图。
31.图12是本实用新型第三种工况下的喷嘴剖视示意图。
32.图中，1-磨床底座、2-抛光盘、3-铝型材支架、4-滚珠丝杠模组、5-加工部分、6-工件底座、7-丝杆、8-第一支撑座、9-直线导轨、10-加宽铝型材、11-滑块、12-直线导轨滑块、13-第二支撑座、14-联轴器、15-第三支撑座、16-滑块连接板、17-中空流道、171-内螺纹、172-外螺纹、18-m20螺母、19-喷嘴、20-第一底板、21-玻璃夹、22-工件、23-内六角铜柱、24-第二底板。
具体实施方式
33.下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
34.如图1~11所示，结合图1，一种可替换的高速磨粒水射流抛光装置包括磨床底座1、抛光盘2、铝型材支架3、滚珠丝杠模组4、加工部分5和工件底座6，所述磨床底座1为能带动
抛光盘2转动的磨床，抛光盘2安装在磨床底座1上，工件底座6固定在所述抛光盘2上，磨床底座1工作时通过带动抛光盘2旋转带动工件底座6的转动；所述铝型材支架3呈龙门架状，铝型材支架3固定在磨床底座1且铝型材支架3的横梁横跨在磨床底座1上的抛光盘2上方；滚珠丝杠模组4水平安装在铝型材支架3的横梁上，加工部分5设置在工件底座6的正上方且加工部分5固定在滚珠丝杠模组4的滑块11上。铝型材支架3固定在磨床底座1表面，是该装置的骨架部分，起固定其余部分的功能；滚珠丝杠模组4固定在铝型材支架3上，可以沿左右方向移动；加工部分5和滚珠丝杠模组4连接，由滚珠丝杠模组4带动，起抛光工件的作用；工件底座6和抛光盘2固定在一起，抛光盘2转动带动工件底座6转动。
35.如图2所示，所述滚珠丝杠模组4包块丝杆7、滑块11、联轴器14、电机、加宽铝型材10、第一支撑座8、第二支撑座13、第三支撑座15和直线导轨9，所述加宽铝型材10、第一支撑座8、第二支撑座13和第三支撑座15构成整个滚珠丝杠模组4的骨架部分，第一支撑座8和第三支撑座15分别固定在加宽铝型材10的两端，第二支撑座13固定在加宽铝型材10靠近第三支撑座15的一侧，第一支撑座8、第二支撑座13和第三支撑座15平行设置，直线导轨9固定在加宽铝型材10上，丝杆7的一端通过轴承支撑在第一支撑座8上，丝杆7的另一端穿过第二支撑座13后通过连接轴连接固定在第三支撑座15上的电机，滑块11套装直线导轨9上且滑块11上设置有与丝杆7相配合的螺纹孔，丝杆7穿过滑块11上的螺纹孔，电机工作时通过联轴器14带动丝杆7转动，带动滑块11沿着直线导轨9进行直线运动，从而带动加工部分5的直线运动。所述滚珠丝杠模组4的滑块11包括包括两个部分，第一部分是套装在直线导轨上的直线导轨滑块12，另一部分是连接丝杆7的滑块11，滑块11和直线导轨滑块12固定连接为一个整体；滑块11和直线导轨滑块12连接在一起，可以跟随直线导轨滑块12沿直线导轨9滑动。所述直线导轨9固定在加宽式铝型材10的上面，丝杆7一端和第一支撑座8配合，另一端和第二支撑座13配合，中间部分和滑块11连接，并且通过联轴器连接电机，电机转动带动丝杆7转动，进而带动滑块11沿直线导轨9滑动。
36.如图3~9所示，所述所述加工部分5包括滑块连接板16、中空流道17、m20螺母18和喷嘴19，所述中空流道17为竖直设置的中空流道17，中空流道17中部设置有限位台阶，滑块连接板16上设置有与中空流道17外径相配合的通孔，滑块连接板16通过通孔套装在中空流道17上并通过限位台阶和拧紧在中空流道17上的m20螺母18进行固定，滑块连接板16固定在滚珠丝杠模组4的滑块11上；所述中空流道17的下端连接喷嘴19，喷嘴19正对工件底座6上装夹的工件22。
37.所述工件底座6包括第一底板20、第二底板24、玻璃夹21、工件22和内六角铜柱23，所述第一底板20和第二底板24通过内六角螺柱连接；所述第二底板24表面开有螺纹孔和通孔，第二底板24通过穿过螺纹孔和通孔的螺钉与抛光盘2固定连接；所述第一底板20的表面设置有凹槽，工件22放置在第一底板20表面的凹槽中；所述玻璃夹21安装在第一底板20的两侧并对工件22起到装夹固定的作用。
38.滑块连接板16表面有m3.4的通孔，通过螺钉固定在滑块11上面，滑块连接板16的另一端有直径20.2mm的通孔；中空流道17上端设有外螺纹和内螺纹，中空流道17的上端和滑块连接板16连接，通过m20螺母18以及中空流道17的限位台阶固定中空流道17，中空流道17的内螺纹和液压软管相连，抛光液从此处进入中空流道；中空流道17另一端有内螺纹，和喷嘴19连接；喷嘴19底部的小孔可以使射流束以倾斜角度射出，减少工件受到的法向冲击。
39.如图10~12所示，在实际抛光过程中，针对不同表面形貌的工件，可以更换不同类型的喷嘴。抛光平面玻璃时，选择图10中的喷嘴；抛光凹面玻璃时，选择图11中的喷嘴；抛光凸面玻璃时，选择图12的喷嘴。
40.使用该装置进行抛光工作时，首先启动磨床，抛光盘转动，带动工件底座6转动，工件22也随之转动；然后连接液压软管，使高速抛光液从中空流道17的一端进入，抛光液经过中空流道17，从喷嘴19处流出，抛光液以倾斜角度射出；通过控制电机，进而控制滚珠丝杠模组4，使滑块11带动加工部分5左右移动，这样就能够控制喷嘴19的运动轨迹。达到抛光工件的目的。
41.上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。