一种异形结构蓝宝石自动化抛光装置及方法，利用磨头的挤压作用，使研磨膏对异形结构蓝宝石各表面的微小凸起产生微切削作用，去除材料。装置包括抛光系统、精密位移系统、装夹系统、夹取系统。抛光系统可精准调节磨头的位置和角度，满足复杂结构的抛光需求；精密位移系统可带动装夹系统和工件进行水平面内的运动，能根据抛光系统采集的抛光力数据调节位移，使抛光力恒定，加工质量均匀；装夹系统负责工件的定位和夹紧，根据异形结构蓝宝石的结构特点选用不同的夹具；夹取系统可实现工件的拆装、翻面等工作。本发明专利技术提供加工质量均匀，适用范围广，自动化程度高，环境污染小，可以实现异形结构蓝宝石各种复杂结构的高质量抛光。结构蓝宝石各种复杂结构的高质量抛光。结构蓝宝石各种复杂结构的高质量抛光。
【技术实现步骤摘要】
一种异形结构蓝宝石智能抛光装置及方法
[0001]本专利技术属于精密/超精密加工领域，涉及一种蓝宝石的精密抛光装置及方法，尤其涉及一种异形结构蓝宝石的智能抛光装置及方法。
技术介绍
[0002]蓝宝石属于刚玉族矿物，其主要成分为氧化铝，莫氏硬度为9，仅次于金刚石，具有良好的耐磨性、热透性和介电特性，因此被广泛应用于光学、通讯、电子设备、国防等领域。其中，异形结构蓝宝石被广泛用作各种民用、军用领域的高强度窗口、微波电子管介质、超声波传导、波导激光器腔体及精密仪器轴承、坩埚材料、天平刀口等光学元件、机械结构件等。
[0003]蓝宝石的加工过程涉及到切割、粗磨、精磨和抛光等工艺。抛光作为蓝宝石加工的最后一步，也是最重要的一步，其加工质量直接影响蓝宝石工件的使用性能。然而，由于蓝宝石本身的硬度极高，且具有良好的耐腐蚀性，这对抛光加工造成了极大的难度。另外，对于具有微小盲孔、台阶、倒角、斜面、弧面等结构的异形结构蓝宝石而言，在抛光时，必须严格保证磨头与异形结构蓝宝石各个表面的相对位置，从而保证加工后表面质量的均匀性，这对异形结构蓝宝石的抛光装置提出了更高的要求。
[0004]已授权专利技术专利(CN106625275 A)，专利名称：一种用于3D蓝宝石的抛光方法及抛光设备。该专利提供了一种3D蓝宝石的抛光方法和装置，其装置通过喷枪喷射表面粘附金刚石微粉的橡胶球或陶瓷球，撞击蓝宝石零件表面，利用其冲击力，对零件的粗糙表面进行抛光。该方法和装置难以精准控制喷头的位置和力度，抛光精度难以保证，表面质量参差不齐，严重影响蓝宝石使用性能。此外，这种方式抛光力极小，且球的数量有限，抛光效率较低，无法对异形结构蓝宝石进行抛光。
[0005]已授权专利技术专利(CN111716229 A)，专利名称：一种蓝宝石精密加工用自动化抛光装置。该专利提供了一种蓝宝石精密加工用自动化抛光装置，该装置通过限位夹块，伸缩杆等结构，对被抛光蓝宝石的位置进行约束，保证其在抛光盘上不发生位移。但该装置仅限于对简单平面进行抛光，不能满足具有复杂结构的异形结构蓝宝石的抛光需求。
[0006]已授权技术专利(CN212471012 U)，专利名称：一种手表蓝宝石表面抛光装置。该专利提供了一种手表蓝宝石表面抛光装置，该装置设置了伸缩杆和万向节，万向节底端设有固定棒，固定棒用来粘住需要抛光的蓝宝石，可以对蓝宝石进行多角度的打磨抛光。该装置的缺点是，无法对微小盲孔、台阶、弧面等蓝宝石异形结构进行抛光。并且，该装置在加工过程中需要抛光液进行实时清洗，容易对环境造成污染。
[0007]针对现有装置和方法抛光精度差、抛光效率低、抛光过程中容易对环境造成污染且无法对异形结构蓝宝石进行自动化抛光的问题，目前尚无有效的解决方法。因此，开发异形结构蓝宝石智能抛光装置和方法具有非常重要的意义。
技术实现思路
[0008]针对目前异形结构蓝宝石抛光精度差、抛光效率低且无法实现自动化抛光的问题，本专利技术提出了一种抛光力可控、抛光精度高、适用范围广、加工效率高的异形结构蓝宝石智能抛光装置和方法。
[0009]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0010]一种异形结构蓝宝石智能抛光装置，所述抛光装置包括抛光系统、精密位移系统、装夹系统、夹取系统和底板。
[0011]所述抛光系统包括磨头8、刀柄7、主轴6、主轴座4、立直线导轨3、立滑板2、环形轨道1、环轨底座9、双目识别模块28。所述双目识别模块28安装于主轴6之上，可在加工前配合环形轨道1对工件进行多角度的识别，辨识工件上的不同结构，并将识别信息上传至控制端，根据工件不同的结构规划出最佳的抛光顺序及抛光轨迹，以提高加工效率。所述磨头8通过刀柄7安装在主轴6上，在抛光不同表面时，通过旋转刀柄7快速更换相应的磨头8。所述主轴6安装在主轴座4上，二者之间装有力传感器5，可对二者之间的作用力进行测量，从而得到抛光力的实时动态数据，通过将抛光力实时动态数据反馈至精密位移系统调节磨头8位置，使得磨头8与加工表面间的抛光力可保持在一定范围内，从而达到良好的加工效果。所述主轴座4与立滑板2正面通过立直线导轨3配合，可实现主轴座4在环形轨道1半径方向的直线移动。所述环形轨道1与立滑板2反面相互耦合，可以实现立滑板2在竖直平面内沿着环形轨道1移动。所述的环形轨道1两端分别与环轨底座9上端固接，两个环轨底座9底部固定在底板上。由于环形轨道1回转半径远大于磨头8尺寸，这就可以使立滑板2在环形轨道1上移动一定的距离时，能够使磨头8在空间内发生微小角度的偏转。因此，磨头8的位置精度较高，可确保磨头8与工件16上的微小盲孔、台阶、倒角、斜面、弧面等结构进行紧密贴合，保证整个抛光过程的顺利进行。
[0012]所述精密位移系统包括工作台面19、螺栓21、台面底座20、上滑板22、上直线导轨23、下滑板24、下直线导轨25和位移结构底座26。所述工作台面19安装于台面底座20上方，工作台面19可进行自转，从而带动所述装夹系统进行转动。所述台面底座20与上滑板22通过螺栓21连接。所述上滑板22和下滑板24通过上直线导轨23配合，上滑板22可在下滑板24上进行直线运动。所述下滑板24和位移结构底座26通过下直线导轨25配合，下滑板24可在位移结构底座26上进行直线运动。在加工过程中，通过运行相应的加工程序，即可通过台面的转动，上滑板22、下滑板24的移动，实现工件16在水平面内的转动与移动。
[0013]所述装夹系统包括四爪卡盘17和虎钳27。所述工件16安装于四爪卡盘17上，实现定位和夹紧的目的。所述四爪卡盘17通过螺栓18安装于台面上，在加工其他异形结构蓝宝石工件时，可将四爪卡盘17拆下，更换为虎钳27等其他通用夹具。因此该装置适用于各种结构的蓝宝石工件，具有较好的通用性。
[0014]所述夹取系统包括机械手15、机械手控制杆14、机械手底座13、夹取机构台面12、夹取机构底座11。所述机械手15安装在机械手控制杆14的一端，可对工件16进行夹取。所述机械手控制杆14贯穿机械手底座13，可绕其轴线转动，以实现翻转工件16。所述机械手底座13安装于夹取机构台面12上，可随台面的自转而转动。所述夹取机构台面12位于夹取机构底座11上方，夹取机构底座11设于底板10上。所述夹取机构可实现对工件16的拆装、翻面等工作。
[0015]一种异形结构蓝宝石智能抛光方法，该方法包括以下步骤：
[0016]首先，通过夹取系统机械手15将工件16安装在四爪卡盘17上；
[0017]其次，启动双目识别模块28，配合环形轨道1对工件进行多角度的识别，辨识工件上的不同结构，并将识别信息上传至控制端，根据工件不同的结构规划出最佳的抛光顺序及抛光轨迹；
[0018]再次，在工件16的表面涂覆研磨膏；
[0019]最后，通过抛光系统和精密位移系统根据规划的抛光路线协同配合，带动磨头8和工件16相对运动，研磨膏内的磨粒在磨头8的挤压作用下，对工件16各表面的微小凸起产生微切削作用，以实现材料的去除。同时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种异形结构蓝宝石智能抛光装置，其特征在于，所述抛光装置包括抛光系统、精密位移系统、装夹系统、夹取系统和底板；所述抛光系统包括磨头(8)、刀柄(7)、主轴(6)、主轴座(4)、立直线导轨(3)、立滑板(2)、环形轨道(1)、环轨底座(9)、双目识别模块(28)；所述双目识别模块(28)安装于主轴(6)之上，用于在加工前配合环形轨道(1)对工件进行多角度的识别，辨识工件上的不同结构，并将识别信息上传至控制端，根据工件不同的结构规划出最佳的抛光顺序及抛光轨迹；所述磨头(8)通过刀柄(7)安装在主轴(6)上，在抛光不同表面时，通过旋转刀柄(7)快速更换对应的磨头(8)；所述主轴(6)安装在主轴座(4)上，二者之间安装力传感器(5)，用于得到抛光力的实时动态数据，通过将抛光力实时动态数据反馈至精密位移系统调节磨头(8)位置，使磨头(8)与加工表面间的抛光力保持在一定范围内；所述主轴座(4)与立滑板(2)正面通过立直线导轨(3)配合，用于实现主轴座(4)在环形轨道(1)半径方向的直线移动；所述环形轨道(1)与立滑板(2)反面相互耦合，用于实现立滑板(2)在竖直平面内沿着环形轨道(1)移动；所述的环形轨道(1)两端分别与环轨底座(9)上端固接，两个环轨底座(9)底部固定在底板上；所述环形轨道(1)回转半径大于磨头(8)尺寸，使立滑板(2)在环形轨道(1)上移动一定距离时，能够使磨头(8)在空间内发生微小角度的偏转，磨头(8)与工件(16)上的结构进行紧密贴合；所述精密位移系统包括工作台面(19)、台面底座(20)、上滑板(22)、上直线导轨(23)、下滑板(24)、下直线导轨(25)和位移结构底座(26)；所述工作台面(19)安装于台面底座(20)上方，工作台面(19)可进行自转，带动所述装夹系统进行转动；所述台面底座(20)与上滑板(22)通过螺栓21连接；所述上滑板(22)和下滑板(24)通过上直线导轨(23)配合，上滑板(22)可在下滑板(24)上进行直线运动；所述下滑板(24)和位移结构底座(26)通过下...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭江，杨哲，连佳乐，
申请(专利权)人：大连理工大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。