研磨机构和超精研磨设备的制作方法

1.本发明涉及超精研磨技术领域，特别涉及一种研磨机构和超精研磨设备。


背景技术：

2.超精密加工就是在超精密机床设备上，利用零件与刀具之间产生的具有严格的约束的相对运动，对材料进行微量切削，以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。其精度从微米到亚微米，乃至纳米，其应用范围日趋广泛，在高技术领域和军用工业以及民用工业中都有广泛应用，尤其是电气自动化领域，如超大规模集成电路，高精度磁盘，精密雷达，导弹火控系统，精密机床，精密仪器，录像机磁头，复印机磁鼓，煤气灶转阀等都要采用超精密加工技术。
3.目前，在对工件进行超精研磨的时候，都会通过伺服丝杆驱动机构，驱动油石架上的油石靠近工件，并通过依靠驱动丝杆转动的距离，来进行切削量的控制，但是这种方式存在加工精度低的问题。


技术实现要素：

4.根据本发明实施例，提供了一种研磨机构，包含：横向驱动模块、纵向驱动模块、压力检测模块、定位模块和研磨模块。其中，横向驱动模块和研磨模块相连，驱动研磨模块横向往复运动；纵向驱动模块和横向驱动模块相连，驱动横向驱动模块往复运动；压力检测模块分别与横向驱动模块和研磨模块相连，可检测研磨模块研磨时的压力；定位模块分别与压力检测模块和研磨模块相连，可固定研磨模块的位置；研磨模块用于研磨工件。
5.进一步，横向驱动模块采用伺服电机和丝杆传动，驱动研磨模块横向往复运动。
6.进一步，纵向驱动模块采用伺服电机和丝杆传动，驱动横向驱动模块往复运动，从而带动研磨模块纵向往复运动。
7.进一步，压力检测模块包含：第一板体和检测机构；第一板体分别与横向驱动模块和检测机构相连，横向驱动模块可驱动第一板体往复运动；检测机构和研磨模块相连，可检测研磨模块研磨时的压力。
8.进一步，检测机构包含：传感器、第二板体和一对弹性片；第二板体分别与第一板体和研磨模块相连，并可与第一板体之间相对滑动；一对弹性片设置在第二板体两端，一对弹性片一端与第一板体相连，另一端与第二板体相连；传感器分别与一对弹性片电性连接，可将一对弹性片的形变量转换为压力值。
9.进一步，传感器为力传感器。
10.进一步，检测机构还包含：一对第一架体和一对第二架体；一对第二架体和第二板体相连，并可随第二板体运动；一对第一架体和一对第二架体一一对应，并和对应的第二架体连接，传感器的两端分别设置在第一架体和对应的第二架体之间。
11.进一步，还包含：一对导轨，一对导轨设置在第一板体和第二板体之间，用于第一板体和第二板体产生相对滑动时的导向。
12.进一步，导轨为交叉滚珠导轨。
13.进一步，定位模块包含：一对气缸和一对固定板；一对气缸分别与第一板体相连；一对固定板设置在第二板体的两端，并可随第二板体运动；一对气缸分别与一对固定板一一对应，气缸的输出端与对应的一对固定板相连。
14.进一步，研磨模块包含：第一驱动机构和油石轮；第一驱动机构的输出端与油石轮相连，驱动油石轮动转动。
15.进一步，油石轮上设置有环形凹槽。
16.根据本发明又一实施例，提供了一种超精研磨设备，包含前一实施例的研磨机构。
17.根据本发明实施例的研磨机构和超精研磨设备，通过采用伺服丝杆与力传感器、弹性片、交叉滚珠滑轨等零件相互配合的形式，预先根据需要进行切削的切削量，所需要受到的压力是多大，然后通过伺服丝杆驱动油石轮接触代加工工件，并且油石轮受到的力传递给力传感器，力传感器进行力的检测，当达到预设切削量对应的预设力的时候，停止伺服丝杆的的传动，此时在对工件进行研磨加工，依靠弹力片的弹力驱动油石轮可以达到预设的切削量，研磨精度可达0.03μm。
18.要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并 且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。
附图说明
19.图1为根据本发明实施例研磨机构的立体图；图2为根据本发明实施例压力检测模块、定位模块和研磨模块的立体图；图3为根据本发明实施例图2的主视图；图4为根据本发明实施例图3的局部剖视图；图5为根据本发明实施例压力检测模块的第一内部结构图；图6为根据本发明实施例压力检测模块的第二内部结构图；图7为根据本发明实施例超精研磨设备的立体图；图8为根据本发明实施例图7的a向放大图；图9为根据本发明实施例油石轮研磨工件的第一示意图；图10为根据本发明实施例油石轮研磨工件的第二示意图；图11为根据本发明实施例油石轮研磨工件的第三示意图。
实施方式
20.以下将结合附图，详细描述本发明的优选实施例，对本发明做进一步阐述。
21.首先，将结合图1~11描述根据本发明实施例的研磨机构，用于超精研磨技术领域，其应用场景很广。
22.如图1~11所示，本发明实施例的研磨机构，包含：横向驱动模块1、纵向驱动模块2、压力检测模块3、定位模块4和研磨模块5。其中，横向驱动模块1和研磨模块5相连，驱动研磨模块5横向往复运动；纵向驱动模块2和横向驱动模块1相连，驱动横向驱动模块1往复运动；压力检测模块3分别与横向驱动模块1和研磨模块5相连，可检测研磨模块5研磨时的压力；定位模块4分别与压力检测模块3和研磨模块5相连，可固定研磨模块5的位置；研磨模块5用
于研磨工件6。
23.具体地，如图1所示，在本实施例中，横向驱动模块1采用伺服电机和丝杆传动，驱动研磨模块5横向往复运动。
24.具体地，如图1所示，在本实施例中，纵向驱动模块2采用伺服电机和丝杆传动，驱动横向驱动模块1往复运动，从而带动研磨模块5纵向往复运动。
25.具体地，如图1~6所示，在本实施例中，压力检测模块3包含：第一板体31和检测机构32；第一板体31分别与横向驱动模块1和检测机构32相连，横向驱动模块1可驱动第一板体31往复运动；检测机构32和研磨模块5相连，可检测研磨模块5研磨时的压力。
26.进一步，如图1~6所示，在本实施例中，检测机构32包含：传感器321、第二板体322和一对弹性片323；优选地，传感器321为力传感器，第二板体322分别与第一板体31和研磨模块5相连，并可与第一板体31之间相对滑动；一对弹性片323设置在第二板体322两端，一对弹性片323一端与第一板体31相连，另一端与第二板体322相连；传感器321分别与一对弹性片323电性连接，可将一对弹性片323的形变量转换为压力值。
27.进一步，如图1~6所示，在本实施例中，检测机构32还包含：一对第一架体324和一对第二架体325；一对第二架体325和第二板体322相连，并可随第二板体322运动；一对第一架体324和一对第二架体325一一对应，并和对应的第二架体325连接，传感器的两端分别设置在第一架体324和对应的第二架体325之间。
28.进一步，如图5~6所示，在本实施例中，第一架体324和第二架体325上都设置有“v”型槽，传感器321的两端分别置于对应的“v”型槽内。
29.进一步，如图6所示，在本实施例中，还包含：一对导轨33，一对导轨33设置在第一板体31和第二板体322之间，用于第一板体31和第二板体322产生相对滑动时的导向。
30.进一步，如图6所示，在本实施例中，导轨33为交叉滚珠导轨33，提高了导向精度。
31.进一步，如图1~6所示，在本实施例中，定位模块4包含：一对气缸41和一对固定板42；一对气缸41分别与第一板体31相连；一对固定板42设置在第二板体322的两端，并可随第二板体322运动；一对气缸41分别与一对固定板42一一对应，气缸41的输出端与对应的一对固定板42相连。
32.具体地，如图1~6所示，在本实施例中，研磨模块5包含：第一驱动机构51和油石轮52；第一驱动机构51的输出端与油石轮52相连，驱动油石轮52动转动。
33.进一步，如图1~4、8~11所示，在本实施例中，油石轮52上设置有环形凹槽521，工件6可插入环形凹槽521内，油石轮52可通过环形凹槽521逐侧对工件6进行研磨，提高研磨精度。
34.以上结合附图1~11描述了根据本发明实施例的研磨机构。进一步地，本发明还可以应用于超精研磨设备7。
35.工作原理：横向驱动模块1和纵向驱动模块2相配合驱动研磨模块5横向或纵向运动，使油石轮52靠近待加工工件6，并使环形凹槽521一侧内壁接触待加工工件6的一侧；此时，一对气缸41没有保压，气缸41的输出轴没有锁定，气缸41可沿输出轴的轴向运动，传感器321检测值为0，横向驱动模块1持续运行，驱动第一板体31继续向靠近待加工工件6的方向运动，一对气缸41跟随第一板体31运动；由于油石轮52接触待加工工件6，导致研磨模块5整体不动，第二板体322由于和研磨模块5相连，也不运动，第一板体31和第二板体322之间
沿一对导轨33方向运动，一对弹性片323发生弹性形变，传感器321的检测值一直增加，直至达到预定值，此时，横向驱动模块1停止运行；第一驱动机构51驱动油石轮52转动开始研磨工件6，由于研磨面为斜面，随着斜面逐渐磨平，一对弹性片323逐渐恢复原状，传感器321的检测值逐渐变小直至为0；然后，一对气缸41开始保气，使气缸41的输出轴固定，从而固定固定板42，进而固定第二板体322和研磨模块5，使研磨模块5不受一对弹性片323反弹力的影响，继续研磨一段时间，进而保证了研磨精度。对于工件6的另一侧研磨也是同理。
36.以上，参照图1~11描述了根据本发明实施例的研磨机构和超精研磨设备，通过采用伺服丝杆与力传感器、弹性片、交叉滚珠滑轨等零件相互配合的形式，预先根据需要进行切削的切削量，所需要受到的压力是多大，然后通过伺服丝杆驱动油石轮接触代加工工件，并且油石轮受到的力传递给力传感器，力传感器进行力的检测，当达到预设切削量对应的预设力的时候，停止伺服丝杆的的传动，此时在对工件进行研磨加工，依靠弹力片的弹力驱动油石轮可以达到预设的切削量，研磨精度可达0.03μm。
37.需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包含
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
38.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

技术特征：
1.一种研磨机构，其特征在于，包含：横向驱动模块、纵向驱动模块、压力检测模块、定位模块和研磨模块；所述横向驱动模块和所述研磨模块相连，驱动所述研磨模块横向往复运动；所述纵向驱动模块和所述横向驱动模块相连，驱动所述横向驱动模块往复运动；所述压力检测模块分别与所述横向驱动模块和所述研磨模块相连，可检测所述研磨模块研磨时的压力；所述定位模块分别与所述压力检测模块和所述研磨模块相连，可固定所述研磨模块的位置；所述研磨模块用于研磨工件。2.如权利要求1所述的研磨机构，其特征在于，所述压力检测模块包含：第一板体和检测机构；所述第一板体分别与所述横向驱动模块和所述检测机构相连，所述横向驱动模块可驱动所述第一板体往复运动；所述检测机构和所述研磨模块相连，可检测所述研磨模块研磨时的压力。3.如权利要求2所述的研磨机构，其特征在于，所述检测机构包含：传感器、第二板体和一对弹性片；所述第二板体分别与所述第一板体和所述研磨模块相连，并可与第一板体之间相对滑动；所述一对弹性片设置在所述第二板体两端，所述一对弹性片一端与所述第一板体相连，另一端与所述第二板体相连；所述传感器分别与所述一对弹性片电性连接，可将所述一对弹性片的形变量转换为压力值。4.如权利要求3所述的研磨机构，其特征在于，所述检测机构还包含：一对第一架体和一对第二架体；所述一对第二架体和所述第二板体相连，并可随所述第二板体运动；所述一对第一架体和所述一对第二架体一一对应，并和对应的第二架体相连，所述传感器的两端分别设置在所述第一架体和对应的所述第二架体之间。5.如权利要求3所述的研磨机构，其特征在于，还包含：一对导轨，所述一对导轨设置在所述第一板体和所述第二板体之间，用于所述第一板体和所述第二板体产生相对滑动时的导向。6.如权利要求5所述的研磨机构，其特征在于，导轨为交叉滚珠导轨。7.如权利要求3所述的研磨机构，其特征在于，所述定位模块包含：一对气缸和一对固定板；所述一对气缸分别与所述第一板体相连；所述一对固定板设置在所述第二板体的两端，并可随所述第二板体运动；所述一对气缸分别与所述一对固定板一一对应，所述气缸的输出端与对应的所述一对固定板相连。8.如权利要求1所述的研磨机构，其特征在于，所述研磨模块包含：第一驱动机构和油石轮；
所述第一驱动机构的输出端与所述油石轮相连，驱动所述油石轮动转动。9.如权利要求8所述的研磨机构，其特征在于，所述油石轮上设置有环形凹槽。10.一种超精研磨设备，其特征在于，包含权利要求1~9所述的任一项研磨机构。

技术总结
本发明公开了一种研磨机构，包含：横向驱动模块、纵向驱动模块、压力检测模块、定位模块和研磨模块。其中，横向驱动模块和研磨模块相连，驱动研磨模块横向往复运动；纵向驱动模块和横向驱动模块相连，驱动横向驱动模块往复运动；压力检测模块分别与横向驱动模块和研磨模块相连，可检测研磨模块研磨时的压力；定位模块分别与压力检测模块和研磨模块相连，可固定研磨模块的位置；研磨模块用于研磨工件。本发明还公开了一种超精研磨设备，包含前一实施例的研磨机构。本发明极大提高了研磨精度。本发明极大提高了研磨精度。本发明极大提高了研磨精度。


技术研发人员：谢晶星
受保护的技术使用者：驭准精密机械（上海）有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/7/12