磁流变平面抛光用多级真空吸附装置及其加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术是一种磁流变平面抛光用多级真空吸附装置及其加工方法。本发明专利技术的装置包括真空吸附发生装置、不同级数转换装置、真空吸附装置，真空吸附发生装置包括有导气管、旋转接头、基体、主轴、导气接头，不同级数转换装置包括有连接套、端盖、手动球阀、连接管，真空吸附装置包括有三级固定件、三级多孔陶瓷盘、二级固定件、二级多孔陶瓷盘、一级固定件、一级多孔陶瓷盘。本发明专利技术的磁流变平面抛光用多级真空吸附装置基于磁流变效应在不磨损多孔陶瓷盘的情况下能对不同尺寸的光学元件通过真空吸附的方式进行装夹，该真空吸附装置成本低、结构简单，吸附可靠，方便实用，可适用于不同尺寸光学元件平面的超光滑磁流变抛光。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磁流变平面抛光用多级真空吸附装置及其加工方法，特别涉及对光学元件平面多级真空吸附下的磨料半固着磁流变研磨抛光。
技术介绍
随着航空航天、精密仪器、光学技术的迅速发展，以及人造卫星姿态控制和遥测器件、光刻和光电子器件等各种高精度平面、曲面和复杂形状零件加工需求日益迫切，光电器件应用的日益广泛对光电元件加工的形状精度和表面精度提出了更高的要求。超精密加工技术是光电器件制造业的支撑技术，广泛应用于信息技术、航天航空技术、激光技术、电子通信、医疗保健、生物工程、加工制造业等领域，并取得了长足的发展，已经成为高新技术竞争中重要的竞争领域。电子信息制造业是国家基础性和战略性的产业，其技术水平和发展规模已经成为一个国家技术创新水平和综合国力的标志之一，其中最能体现其核心价值和技术难度的当属微电子和光电子制造，以超精密加工技术为支撑的半导体器件，为电子信息产业的发展奠定了基础，光电子器件的加工制造技术一直受到超精密加工技术发展的制约，提高超精密加工水平、解决光电子制造的瓶颈已成为当前研究热点之一。随着光电产品使用性能的不断提高，对光学元件形状精度、表面精度和表面完整性要求也愈来愈高，而磁流变抛光方式具有抛光效果好、不产生次表面损伤、适合复杂表面加工等传统抛光所不具备的优点，已成为光学元件超精密加工的重要方法。随着电子信息产业的发展，要求其元器件加工成本不断下降，并且光学元件的直径越做越大（如微电子行业的单晶硅片加工，已经发展到目前主流的8英寸，并且还在逐渐向12英寸发展），因此其表面的超光滑抛光成为超精密加工技术的一个新挑战，专利CN200610132495.9将多个磁性体有序地阵列在抗磁材料抛光盘基体上，实现集群磁流变效应平面抛光，提高了抛光效率和抛光区域，实现了对大尺寸工件进行加工，但集群磁流变平面抛光的工件有效夹持问题一直得不到很好解决。目前使用得比较广泛的方式是贴蜡，但是该方式难以保证蜡层粘贴厚度的均匀性，造成工件表面不平整，并且工件在拆除过程容易受热不均匀而发生破碎；保证夹持零件的基体表面不被磨损，在磁流变抛光过程中，当磁流变柔性抛光垫以一定间隙加工工件时，由于工件的厚度较薄，柔性抛光垫也能和夹持零件的基体保持接触，在磨料颗粒的作用下对该基体进行磨损，从而影响夹持零件的基体的表面精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于考虑上述问题而提供的一种磁流变平面抛光用多级真空吸附装置。本专利技术能在不磨损零件夹持基体表面的情况下对不同尺寸的光学元件、半导体基片等硬脆材料采用真空吸附的方式进行夹持，该方式方便实用，拆装方便，能实现对工件的高效率磁流变抛光。本专利技术的另一目的是提供一种高效率，成本低，获得的工件表面质量好，而且无表面和亚表面损伤、均匀化的磁流变平面抛光用多级真空吸附装置。本专利技术的另一目的在于提供一种磁流变平面抛光用多级真空吸附装置的结构方法，本专利技术操作简单，方便实用。本专利技术的技术方案是：本专利技术的磁流变平面抛光用多级真空吸附装置，包括真空吸附发生装置、不同级数转换装置、真空吸附装置，真空吸附发生装置包括有导气管、旋转接头、基体、主轴、导气接头，不同级数转换装置包括有连接套、端盖、手动球阀、连接管，真空吸附装置包括有三级固定件、三级多孔陶瓷盘、二级固定件、二级多孔陶瓷盘、一级固定件、一级多孔陶瓷盘，其中导气管与旋转接头固定在一起，旋转接头固定在主轴的上方，主轴通过基体进行固定，连接套装设在主轴的底部，且与主轴固定在一起，端盖安装在连接套的外侧，一级固定件装设在连接套的下部，二级固定件套装在一级固定件的外侧，三级固定件套装在二级固定件的外侧，连接管固定在一级固定件和连接套的内孔，将一级固定件和连接套固定在一起；气路控制阀安装在端盖的气路中，一级多孔陶瓷盘、二级多孔陶瓷盘、三级多孔陶瓷盘分别固定在一级固定件、二级固定件、三级固定件所设的内孔中，一级固定件只具有旋转运动，二级固定件和三级固定件具有旋转运动和轴向方向的上下位移。本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置的加工方法，包括如下步骤：1）将磁流变平面抛光用多级真空吸附装置安装在数控铣床上，设定主轴的转速，调节工件的下表面和抛光盘的上表面之间的间隙为0.5～3mm；2）根据工件的尺寸，确定该真空吸装置需要的级数，通过导气管向该装置抽气或者通气，借助手动球阀和手动球阀控制二级固定件和三级固定件在上下表面的气压差，实现两者向上或者向下运动，达到真空吸附不同级数的转换；3）将工件安装到多孔陶瓷盘的中心位置，在真空吸附的作用下对工件进行夹持，使工件和抛光盘的上表面平行，添加磁流变液到抛光盘的上方，在磁场力的作用下磁流变液会沿着磁感线方向迅速形成柔性微磨头；4）启动数控铣床，保证在不磨损多孔陶瓷盘的下表面的情况下，对工件进行磁流变抛光。本专利技术的磁流变平面抛光用多级真空吸附装置采用真空吸附的方式对工件进行夹持，该夹持方式方便实用，不易由于人为因素造成工件的破损而报废。本专利技术只需一次吸气就能实现不同级数的转换以及对多孔陶瓷盘下端的工件进行真空吸附的全过程，通过控制不同位置上手动球阀的开闭情况实现不同级数的转换，达到对不同工件尺寸的装夹，当手动球阀打开时可以分别降低相应二级固定件和三级固定件上方的气压实现两者向上运动，多孔陶瓷盘粘贴在二级固定件和三级固定件的下端，也会随着二级固定件或三级固定件同时向上运动，避免了柔性抛光垫接触到多孔陶瓷盘未夹持工件的区域，从而解决了工件在磁流变抛光过程中会磨损多孔陶瓷盘的问题，当二级固定件或三级固定件向上运动后阻断了一级固定件与二级固定件和三级固定件之间的连通，从而只能对一级多孔陶瓷盘上的工件进行真空吸附。本专利技术通过旋转的主轴在连接套的作用下带动下端真空吸附部分进行同步旋转运动，采用主轴上的卡环，避免了导气管轴向方向的运动，各个相应的零件内部均开有气路，相邻的零件所对应的气路对齐，可以合理地实现对工件的真空吸附。本专利技术实现了在不磨损多孔陶瓷盘的情况下能对不同尺寸的光学元件通过真空吸附的方式进行装夹，该装置成本低、结构简单，对工件夹持可靠，方便实用，可适用于不同尺寸光学元件平面的超光滑磁流变抛光。附图说明图1是本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置的三维示意图；图2是本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置的全剖主视图；图3是本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置的上视图；图4是本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置的局部剖视图；图5是本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置一级真空吸附的原理图；图6是本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置二级真空吸附的原理图；图7是本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置三级真空吸附的原理图；图8是本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置一级固定件的示意图；图9是本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置二级固定件的示意图；图10是本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置三级固定件的示意图；图11本专利技术磁流变平面抛光用多级真空吸附装置三级固定件的示意图。图中：1.导气管，2. 旋转接头，3. 基体，4. 连接套，5. 端盖，6. 三级固定件，7. 三级多孔陶瓷盘，8. 二级固定件，9. 二级多孔陶瓷盘，10. 一级固定件，11. 一级多孔陶瓷盘，12. 手动球阀，13. 手动球阀，14. 连接管，15. 紧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁流变平面抛光用多级真空吸附装置，其特征在于包括真空吸附发生装置、不同级数转换装置、真空吸附装置，真空吸附发生装置包括有导气管（1）、旋转接头（2）、基体（3）、主轴（16）、导气接头（18），不同级数转换装置包括有连接套（4）、端盖（5）、手动球阀（13）、连接管（14），真空吸附装置包括有三级固定件（6）、三级多孔陶瓷盘（7）、二级固定件（8）、二级多孔陶瓷盘（9）、一级固定件（10）、一级多孔陶瓷盘（11），其中导气管（1）与旋转接头（2）固定在一起，旋转接头（2）固定在主轴（16）的上方，主轴（16）通过基体（3）进行固定，连接套（4）装设在主轴（16）的底部，且与主轴（16）固定在一起，端盖（5）安装在连接套（4）的外侧，一级固定件（10）装设在连接套（4）的下部，二级固定件（8）套装在一级固定件（10）的外侧，三级固定件（6）套装在二级固定件（8）的外侧，连接管（14）固定在一级固定件（10）和连接套（4）的内孔，将一级固定件（10）和连接套（4）固定在一起；气路控制阀安装在端盖（5）的气路中，一级多孔陶瓷盘（11）、二级多孔陶瓷盘（9）、三级多孔陶瓷盘（7）分别固定在一级固定件（10）、二级固定件（8）、三级固定件（6）所设的内孔中，一级固定件（10）只具有旋转运动，二级固定件（8）和三级固定件（6）具有旋转运动和轴向方向的上下位移。...

【技术特征摘要】
1.一种磁流变平面抛光用多级真空吸附装置，其特征在于包括真空吸附发生装置、不同级数转换装置、真空吸附装置，真空吸附发生装置包括有导气管（1）、旋转接头（2）、基体（3）、主轴（16）、导气接头（18），不同级数转换装置包括有连接套（4）、端盖（5）、手动球阀（13）、连接管（14），真空吸附装置包括有三级固定件（6）、三级多孔陶瓷盘（7）、二级固定件（8）、二级多孔陶瓷盘（9）、一级固定件（10）、一级多孔陶瓷盘（11），其中导气管（1）与旋转接头（2）固定在一起，旋转接头（2）固定在主轴（16）的上方，主轴（16）通过基体（3）进行固定，连接套（4）装设在主轴（16）的底部，且与主轴（16）固定在一起，端盖（5）安装在连接套（4）的外侧，一级固定件（10）装设在连接套（4）的下部，二级固定件（8）套装在一级固定件（10）的外侧，三级固定件（6）套装在二级固定件（8）的外侧，连接管（14）固定在一级固定件（10）和连接套（4）的内孔，将一级固定件（10）和连接套（4）固定在一起；气路控制阀安装在端盖（5）的气路中，一级多孔陶瓷盘（11）、二级多孔陶瓷盘（9）、三级多孔陶瓷盘（7）分别固定在一级固定件（10）、二级固定件（8）、三级固定件（6）所设的内孔中，一级固定件（10）只具有旋转运动，二级固定件（8）和三级固定件（6）具有旋转运动和轴向方向的上下位移。2.根据权利要求1所述的磁流变平面抛光用多级真空吸附装置，其特征在于上述导气管（1）通过导气接头（18）利用螺纹和旋转接头（2）固定在一起。3.根据权利要求1所述的磁流变平面抛光用多级真空吸附装置，其特征在于上述主轴（16）上设有卡环（17），主轴（16）通过其上设有的卡环（17）对旋转接头（2）进行轴向定位，使旋转接头（2）保持静止。4.根据权利要求1所述的磁流变平面抛光用多级真空吸附装置，其特征在于上述连接套（4）及一级固定件（10）通过螺纹与连接管（14）连接，实现同步旋转；端盖（5）通过螺纹和连接套（4）固定在一起；一级固定件（10）上设有若干个一级定位环（22），二级固定件（8）上设有若干个二级定位环（23），端盖（5）上设有定位壁（21），一级固定件（10）、二级固定件（8）、三级固定件（6）之间通过一级定位环（22）、二级定位环（23）以及定位壁（21）进行定位，二级固定件（8）和三级固定件（6）分别利用一级定位环（22）和二级定位环（23）定位向下的运动，利用端盖（5）的定位壁（21）定位向上的运动。5.根据权利要求4所述的磁流变平面抛光用多级真空吸附装置，其特征在于上述一级固定件（10）、二级固定件（8）、三级固定件（6）作为整体通过连接管（14）和连接套（4）固定在一起，连接套（4）通过紧定螺钉（15...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘继生，于鹏，阎秋生，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44