基于三相磨粒流的超光滑表面精密流體圓盤拋光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超光滑研磨拋光領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種基于三相磨粒流的超光滑表面流體精密圓盤拋光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代光學(xué)、電子信息及薄膜科學(xué)等高新技術(shù)領(lǐng)域，需要在精密光學(xué)零件和功能晶體材料表面實現(xiàn)超光滑表面加工(Ultrasmooth Surface Manufacturing)，例如軟X射線光學(xué)系統(tǒng)、激光陀螺反射鏡、高密度波分復(fù)用器、高能激光反射鏡、功能光學(xué)器件、光學(xué)窗口等。
[0003]精密光學(xué)零件和功能晶體材料零件均屬于高端光學(xué)裝備和電子制造裝備的關(guān)鍵零部件，而超光滑表面加工裝備本身則屬于超精密加工高端裝備，因此，針對超光滑表面加工的關(guān)鍵科學(xué)問題開展研宄，探索超光滑表面加工的新原理，新工藝和新裝備，符合國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)(高端裝備制造)發(fā)展的需求。
[0004]目前現(xiàn)有的流體拋光方法中，存在流體相對工件表面的流速偏低、流動方向單一，流體相對工件表面的法向沖擊力過大或者作用力與工件表面的夾角不合理等不足，從而造成拋光效率低下，工件質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)想目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中流體相對工件表面的流速偏低、流動方向單一、流體相對于工件表面的法向沖擊力過大或作用力與工件表面的夾角不合理等不足造成的工件拋光效率低下、工件質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)想目標(biāo)的問題，為了實現(xiàn)對精密光學(xué)零件和功能晶體材料超光滑表面加工的目標(biāo)，提出了一種基于三相磨粒流的超光滑表面流體精密圓盤拋光裝置。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的:基于三相磨粒流的超光滑表面流體精密圓盤拋光裝置，包括圓盤形拋光工具和工件裝夾臺，被加工工件裝夾在工件裝夾臺上，圓盤形拋光工具固定安裝在工件裝夾臺的正上方，所述圓盤形拋光工具與被加工工件的上表面形成大面積的微距縫隙；所述圓盤形拋光工具設(shè)有內(nèi)腔，所述圓盤形拋光工具的頂面設(shè)有與上述內(nèi)腔連通的用于注入拋光磨粒的磨粒注入通道；所述圓盤形拋光工具的側(cè)面設(shè)有對稱分布的拋光液注入孔通道，所述拋光液注入孔通道與上述內(nèi)腔連通并用于向上述內(nèi)腔中注入拋光液；所述圓盤形拋光工具的內(nèi)腔側(cè)面還設(shè)有微尺寸氣泡發(fā)生器。
[0007]進一步的，所述圓盤形拋光工具的側(cè)面還設(shè)有均勻分布的至少兩個氣流注入通道，所述氣流注入通道與所述內(nèi)腔連通并用于向所述內(nèi)腔注入高速氣流。該高速氣流驅(qū)動內(nèi)腔內(nèi)的流體形成氣液固三相磨粒流高速湍流漩渦，該氣液固三相磨粒流高速湍流漩渦在大面積微距縫隙中對被加工工件表面進行超光滑精密拋光。
[0008]進一步的，所述磨粒注入通道設(shè)有四個，四個磨粒流注入通道均勻分布在圓盤形拋光工具的頂面。
[0009]進一步的，所述拋光液注入孔通道設(shè)有四個，四個拋光液注入孔通道均勻分布在圓盤形拋光工具的側(cè)面上。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，生產(chǎn)成本低；通過氣液固的三相磨粒流形成高速湍流渦旋，大幅度提高了所述氣液固三相磨粒流中所述拋光磨粒的運動速度，進而提升了所述圓盤形拋光工具對所述被加工工件的加工效率；同時氣液固三相磨粒流高速湍流渦旋克服了流體方向單一性，可以實現(xiàn)大面積超光滑精密拋光加工。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明基于三相磨粒流的超光滑表面流體精密圓盤拋光裝置的剖面示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明基于三相磨粒流的超光滑表面流體精密圓盤拋光裝置的俯視圖。
[0013]圖中，1-圓盤形拋光工具、2-氣流注入通道、3-拋光液注入孔通道、4-磨粒注入通道、5-微尺寸氣泡發(fā)生器、6-被加工工件、7-工件裝夾臺。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
[0015]如圖1?2所示，基于三相磨粒流的超光滑表面流體精密圓盤拋光裝置，包括圓盤形拋光工具I和工件裝夾臺7，被加工工件6裝夾在工件裝夾臺7上，圓盤形拋光工具I固定安裝在工件裝夾臺7的正上方，圓盤形拋光工具I與被加工工件6的上表面形成大面積的微距縫隙；圓盤形拋光工具I設(shè)有內(nèi)腔，圓盤形拋光工具I的頂面設(shè)有與上述內(nèi)腔連通的用于注入拋光磨粒的磨粒注入通道4 ;圓盤形拋光工具I的側(cè)面設(shè)有對稱分布的拋光液注入孔通道3，拋光液注入孔通道3與上述內(nèi)腔連通并用于向上述內(nèi)腔中注入拋光液；圓盤形拋光工具I的內(nèi)腔側(cè)面還設(shè)有微尺寸氣泡發(fā)生器5。
[0016]圓盤形拋光工具I的側(cè)面還設(shè)有均勻分布的至少兩個氣流注入通道2，氣流注入通道2與內(nèi)腔連通并用于向內(nèi)腔注入高速氣流。
[0017]磨粒注入通道4最好設(shè)有四個，四個磨粒流注入通道均勻分布在圓盤形拋光工具I的頂面。
[0018]拋光液注入孔通道3最好設(shè)有四個，四個拋光液注入孔通道3均勻分布在圓盤形拋光工具I的側(cè)面上。
[0019]從圓盤形拋光工具I頂面設(shè)有的磨粒注入通道4注入拋光磨粒到圓盤形拋光工具I的內(nèi)腔中，同時從圓盤形拋光工具I側(cè)面設(shè)有的拋光液注入孔通道3注入拋光液到圓盤形拋光工具I的內(nèi)腔中，形成由拋光磨粒和拋光液混合形成的固液二相磨粒流；在形成固液二相磨粒流的同時，由設(shè)在圓盤形拋光工具I的內(nèi)腔側(cè)壁的微尺寸氣泡發(fā)生器5向固液二相磨粒流中激發(fā)產(chǎn)生微尺寸氣泡，微尺寸氣泡與固液二相磨粒流形成氣液固三相磨粒流。
[0020]在氣液固三相磨粒流形成后，由圓盤形拋光工具I側(cè)面的氣流注入通道2向圓盤形拋光工具I的內(nèi)腔中注入高速氣流，此高速氣流驅(qū)動氣液固三相磨粒流形成氣液固三相磨粒流高速湍流漩渦，該氣液固三相磨粒流高速湍流漩渦在大面積微距縫隙中對被加工工件6上表面進行超光滑精密拋光。
[0021]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述【具體實施方式】僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改里。
【主權(quán)項】
1.基于三相磨粒流的超光滑表面流體精密圓盤拋光裝置，其特征在于:包括圓盤形拋光工具(I)和工件裝夾臺(7)，被加工工件(6)裝夾在工件裝夾臺(7)上，圓盤形拋光工具(I)固定安裝在工件裝夾臺(7)的正上方，所述圓盤形拋光工具(I)與被加工工件(6)的上表面形成大面積的微距縫隙；所述圓盤形拋光工具(I)設(shè)有內(nèi)腔，所述圓盤形拋光工具(I)的頂面設(shè)有與上述內(nèi)腔連通的用于注入拋光磨粒的磨粒注入通道(4);所述圓盤形拋光工具(I)的側(cè)面設(shè)有對稱分布的拋光液注入孔通道(3)，所述拋光液注入孔通道(3)與上述內(nèi)腔連通并用于向上述內(nèi)腔中注入拋光液；所述圓盤形拋光工具(I)的內(nèi)腔側(cè)面還設(shè)有微尺寸氣泡發(fā)生器(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三相磨粒流的超光滑表面流體精密圓盤拋光裝置，其特征在于:所述圓盤形拋光工具(I)的側(cè)面還設(shè)有均勻分布的至少兩個氣流注入通道(2)，所述氣流注入通道(2)與所述內(nèi)腔連通并用于向所述內(nèi)腔注入高速氣流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三相磨粒流的超光滑表面流體精密圓盤拋光裝置，其特征在于:所述磨粒注入通道(4)設(shè)有四個，四個磨粒流注入通道均勻分布在圓盤形拋光工具⑴的頂面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三相磨粒流的超光滑表面流體精密圓盤拋光裝置，其特征在于:所述拋光液注入孔通道(3)設(shè)有四個，四個拋光液注入孔通道(3)均勻分布在圓盤形拋光工具(I)的側(cè)面上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于三相磨粒流的超光滑表面流體精密圓盤拋光裝置，包括圓盤形拋光工具和工件裝夾臺，被加工工件裝夾在工件裝夾臺上，圓盤形拋光工具固定安裝在工件裝夾臺的正上方且與被加工工件的上表面形成大面積的微距縫隙；圓盤形拋光工具設(shè)有內(nèi)腔，圓盤形拋光工具的頂面設(shè)有與上述內(nèi)腔連通的磨粒注入通道；圓盤形拋光工具的側(cè)面設(shè)有對稱分布的拋光液注入孔通道，拋光液注入孔通道與上述內(nèi)腔連通并用于向上述內(nèi)腔中注入拋光液；圓盤形拋光工具的內(nèi)腔側(cè)面還設(shè)有微尺寸氣泡發(fā)生器。通過氣液固的三相磨粒流形成高速湍流渦旋，大幅度提高了氣液固三相磨粒流中拋光磨粒的運動速度，進而提升了圓盤形拋光工具對被加工工件的加工效率。
【IPC分類】B24B29-02
【公開號】CN104786128
【申請?zhí)枴緾N201510056821
【發(fā)明人】計時鳴, 譚云峰, 葛江勤, 譚大鵬, 趙軍
【申請人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年2月3日