一种多工位金刚石衬底抛光装置及其加工方法

1.本发明涉及精密加工技术领域，具体而言，涉及一种多工位金刚石衬底抛光装置及其加工方法。


背景技术：

2.金刚石是一种优秀的工程材料，因具有高硬度、稳定性、热导率、弹性模量、电阻、透光波长范围广、摩擦系数低等优良性质被广泛应用。如提高聚变反应有效温度的兆瓦级应用、现代机床加工、手术刀、抛光工具等。随着工业应用对金刚石的尺寸、表面精度和表面质量的要求不断提高，对抛光技术也提出了更高的要求。现有单片金刚石片加工效率低，难以满足市场需求，此外，现有的金刚石衬底抛光装置的磨头无法转动，无法进行加工轨迹的优化，不利于提高表面精度。


技术实现要素：

3.本发明公开了一种多工位金刚石衬底抛光装置，旨在改善现有的金刚石衬底抛光装置加工效率低，无法优化加工轨迹的问题。
4.本发明采用了如下方案：
5.一种多工位金刚石衬底抛光装置，包括底座，以及配置在所述底座上的主轴机构和多个进给机构；所述主轴机构包括磨盘以及用以驱使所述磨盘转动的第一驱动件；所述进给机构包括机架、磨头、第二驱动件以及第三驱动件，所述第二驱动件用以驱使所述机架沿垂直方向移动，所述第三驱动件配置在所述机架上，用以与所述磨头适配连接，并可驱使所述磨头转动；所述磨头朝向所述磨盘的面贴有多片待加工的金刚石片；
6.其中，各驱动件均与控制件相电连接，各所述进给机构沿所述磨盘的圆周方向阵列分布，所述抛光装置被构造成通过所述控制件驱使所述主轴机构和进给机构配合作业，以使各磨头上的待加工金刚石片同步在所述磨盘上打磨加工。
7.作为进一步改进，所述底座上配置有用以检测磨盘消耗量的厚度测量仪。
8.作为进一步改进，沿所述底座的中心贯穿设有安装槽，所述安装槽内装设有集料桶，所述集料桶的底部设有废料出口，所述磨盘装设于所述集料桶的顶部，并外露于所述底座。
9.作为进一步改进，所述第一驱动件配置在所述集料桶内包括一号电机，所述一号电机转轴通过连接件与所述磨盘连接。
10.作为进一步改进，所述第二驱动件包括二号电机、滚珠丝杆以及用以连接两者的联轴器，所述滚珠丝杆上套设有移动块，所述移动块用以与机架的装配部连接，从而在所述二号电机驱使所述滚珠丝杆转动时，带动所述机架上下移动。
11.作为进一步改进，所述机架的两侧均配置有装配部，沿所述机架的中心对称配置有两个第二驱动件。
12.作为进一步改进，所述第三驱动件包括三号电机和齿轮箱，所述齿轮箱内配置有
压力传感器。
13.作为进一步改进，所述磨头其一端套设在所述齿轮箱的输出轴上，另一端贴有多个待加工的金刚石片。
14.作为进一步改进，所述进给机构上配置有水管，所述水管的出口经由固定器限位以正对所述磨盘。
15.另提供一种应用于上述多工位金刚石衬底抛光装置的加工方法，包括以下步骤：
16.s1：在磨头底部贴待加工的金刚石片；
17.s2：将磨头与第三驱动件适配连接；
18.s3：控制件驱使进给机构作业，使得磨头向下移动并与磨盘接触，同时记录接触时的位置高度；
19.s4：将磨头抬升，设置打磨厚度、磨盘转速、进给速度以及磨头压力的参数；
20.s5：控制件驱使主轴机构作业，磨盘转动，同时磨头按预设进给速度下降打磨；
21.s6：当压力传感器检测的压力达到预设阈值时，进给机构停止下降，磨盘继续转动光磨15s；
22.s7：磨盘以及磨头停止，将打磨后的金刚石片取下。
23.通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：
24.1.通过在磨盘的圆周方向上阵列设置多个磨头的进给机构，且各磨头上均贴有多个待加工的金刚石片，经由控制件驱使以使各待加工金刚石片同步在磨盘上打磨加工，从而提高抛光装置的加工效率。此外，第三驱动件可驱使磨头转动，即在磨盘的打磨的过程中，磨头通过转动能够优化加工轨迹，以提高打磨面的加工质量和精度。
25.2.设置厚度测量仪以实时监控磨盘的消耗情况，以确保打磨精度。
26.3.机架两侧对称配置有第二驱动件，能够提高输出轴刚度实现高压加工，从而确保移动平稳。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1和图2是本发明其中一实施例在不同视角下的结构示意图；
29.图3是本发明其中一实施例的剖视图；
30.图4是本发明其中一实施隐藏进给机构时的结构示意图；
31.图5是图4沿其中一截面的剖视图；
32.图6至图8是本发明其中一实施例的进给机构在不同视角下的结构示意图；
33.图9和图10是本发明其中一实施例的进给机构沿不同截面的剖视图。
34.图标：
35.1-底座；11-集料桶；111-废料出口；
36.2-主轴机构；21-磨盘；22-一号电机；23-连接件；
37.3-进给机构；31-机架；311-装配部；32-磨头；33-二号电机；34-滚珠丝杆；341-移
动块；35-联轴器；36-基座；361-导轨；37-三号电机；38-齿轮箱；381-输出轴；39-螺母；
38.4-金刚石片；
39.5-水管；51-固定器；
40.6-厚度测量仪；
41.7-控制台。
具体实施方式
42.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
43.实施例
44.结合图1至图10，本实施例提供了一种多工位金刚石衬底抛光装置，包括底座1，以及配置在底座1上的主轴机构2和多个进给机构3。主轴机构2包括磨盘21以及用以驱使磨盘21转动的第一驱动件；进给机构3包括机架31、磨头32、第二驱动件以及第三驱动件，第二驱动件用以驱使机架31沿垂直方向移动，第三驱动件配置在机架31上，用以与磨头32适配连接，并可驱使磨头32转动；磨头32朝向磨盘21的面贴有多片待加工的金刚石片4。其中，各驱动件均与控制件相电连接，各进给机构3沿磨盘21的圆周方向阵列分布，所述抛光装置被构造成通过控制件驱使主轴机构2和进给机构3配合作业，以使各磨头32上的待加工金刚石片4同步在磨盘21上打磨加工。
45.具体地，沿底座1的中心贯穿设有安装槽，安装槽内装设有用以收集打磨废料的集料桶11，集料桶11的底部设有废料出口111，磨盘21装设于集料桶11的顶部，并外露于底座1，打磨过程产生的磨屑等废料在随磨盘21转动的过程中受离心力的作用沿集料桶11的内壁落到桶内，并在集料桶11的外壁面上设置透明的观察口，当废料达到一定高度时，打开废料出口111，以使废料流出，方便加工过程中的废料清理。
46.第一驱动件配置在集料桶11内包括一号电机22，一号电机22转轴通过连接件23与磨盘21连接。第二驱动件包括二号电机33、滚珠丝杆34以及用以连接两者的联轴器35。例如，二号电机33装设在基座36的顶部，滚珠丝杆34配置在二号电机33的下方，并通过联轴器35与二号电机33连接，滚珠丝杆34上套设有移动块341，该移动块341具有与滚珠丝杆34适配的螺纹孔，基座36的两侧设有导轨361，机架31的装配部311与导轨361适配，并与移动块341固定连接，从而在二号电机33驱使滚珠丝杆34转动时，将圆周运动转换为机架31的上下移动。机架31的两侧均配置有装配部311，沿机架31的中心对称配置有两个第二驱动件，以确保机架31移动平稳，受力均衡。
47.第三驱动件包括三号电机37和齿轮箱38，齿轮箱38内配置有压力传感器。磨头32其一端套设在齿轮箱38的输出轴381上，另一端贴有多个待加工的金刚石片4。输出轴381上
设置限位部，磨头32对应限位部设有限位槽，限位部与限位槽卡合限位，磨头32的外周通过螺母39与输出轴381锁紧。需要说明的是，齿轮箱38可以将三号电机37的转速进行放大或者缩小实现转速力的稳定，同时压力传感器与控制件电性连接将压力进行实时反馈。其中，压力传感器的电路原理为现有技术，在此不再赘述。
48.进一步地，进给机构3上配置有水管5，水管5的出口经由固定器51限位以正对磨盘21，水管5滴水可降低打磨时的温度，提升打磨质量。
49.本实施例通过在磨盘21的圆周方向上阵列设置多个磨头32的进给机构3，且各磨头32上均贴有多个待加工的金刚石片4，经由控制件驱使以使各待加工金刚石片4同步在磨盘21上打磨加工，从而提高抛光装置的加工效率。此外，第三驱动件可驱使磨头32转动，即在磨盘21的打磨的过程中，磨头32通过转动能够优化加工轨迹，以提高打磨面的加工质量和精度。需要提到的是，其中控制件与各驱动件之间的电路原理为现有技术，在此不再赘述。
50.在上述实施例基础上，本发明一可选的实施例中，底座1上配置有用以检测磨盘21消耗量的厚度测量仪6，从而控制金刚石片4的加工工艺。
51.另提供一种应用于上述多工位金刚石衬底抛光装置的加工方法，包括以下步骤：
52.s1：在磨头32底部贴待加工的金刚石片4；
53.s2：将磨头32与第三驱动件适配连接；
54.s3：控制件驱使进给机构3作业，使得磨头32向下移动并与磨盘21接触，同时记录接触时的位置高度；
55.s4：将磨头32抬升，设置打磨厚度、磨盘21转速、进给速度以及磨头32压力和转速等参数；
56.s5：控制件驱使主轴机构2作业，磨盘21转动，同时磨头32按预设进给速度下降打磨，磨头32随机架31下降并在第三驱动件的驱使下同步转动；
57.s6：当压力传感器检测的压力达到预设阈值时，进给机构3停止下降，磨盘21继续转动光磨15s；
58.s7：磨盘21以及磨头32停止，将打磨后的金刚石片4取下。
59.进一步地，步骤s6还包括，当压力传感器检测的压力未达到预设阈值时，判断是否达到打磨厚度，若达到打磨厚度则光磨15s停止，若未达到则进给机构3继续下降，直至检测压力达到阈值或者打磨厚度达到要求。从而避免打磨过度。需要说明的是，各进给机构3可采用一一对应的控制台7操控或者通过一个整体联合的控制面板操控，不作具体限定。
60.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种多工位金刚石衬底抛光装置，其特征在于，包括底座，以及配置在所述底座上的主轴机构和多个进给机构；所述主轴机构包括磨盘以及用以驱使所述磨盘转动的第一驱动件；所述进给机构包括机架、磨头、第二驱动件以及第三驱动件，所述第二驱动件用以驱使所述机架沿垂直方向移动，所述第三驱动件配置在所述机架上，用以与所述磨头适配连接，并可驱使所述磨头转动；所述磨头朝向所述磨盘的面贴有多片待加工的金刚石片；其中，各驱动件均与控制件相电连接，各所述进给机构沿所述磨盘的圆周方向阵列分布，所述抛光装置被构造成通过所述控制件驱使所述主轴机构和进给机构配合作业，以使各磨头上的待加工金刚石片同步在所述磨盘上打磨加工。2.根据权利要求1所述的多工位金刚石衬底抛光装置，其特征在于，所述底座上配置有用以检测磨盘消耗量的厚度测量仪。3.根据权利要求1所述多工位金刚石衬底抛光装置，其特征在于，沿所述底座的中心贯穿设有安装槽，所述安装槽内装设有集料桶，所述集料桶的底部设有废料出口，所述磨盘装设于所述集料桶的顶部，并外露于所述底座。4.根据权利要求3所述的多工位金刚石衬底抛光装置，其特征在于，所述第一驱动件配置在所述集料桶内包括一号电机，所述一号电机转轴通过连接件与所述磨盘连接。5.根据权利要求2所述的多工位金刚石衬底抛光装置，其特征在于，所述第二驱动件包括二号电机、滚珠丝杆以及用以连接两者的联轴器，所述滚珠丝杆上套设有移动块，所述移动块用以与机架的装配部连接，从而在所述二号电机驱使所述滚珠丝杆转动时，带动所述机架上下移动。6.根据权利要求4所述的多工位金刚石衬底抛光装置，其特征在于，所述机架的两侧均配置有装配部，沿所述机架的中心对称配置有两个第二驱动件。7.根据权利要求4所述的多工位金刚石衬底抛光装置，其特征在于，所述第三驱动件包括三号电机和齿轮箱，所述齿轮箱内配置有压力传感器。8.根据权利要求7所述的多工位金刚石衬底抛光装置，其特征在于，所述磨头其一端套设在所述齿轮箱的输出轴上，另一端贴有多个待加工的金刚石片。9.根据权利要求1所述的多工位金刚石衬底抛光装置，其特征在于，所述进给机构上配置有水管，所述水管的出口经由固定器限位以正对所述磨盘。10.一种应用于如权利要求8所述的多工位金刚石衬底抛光装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：在磨头底部贴待加工的金刚石片；s2：将磨头与第三驱动件适配连接；s3：控制件驱使进给机构作业，使得磨头向下移动并与磨盘接触，同时记录接触时的位置高度；s4：将磨头抬升，设置打磨厚度、磨盘转速、进给速度以及磨头压力的参数；s5：控制件驱使主轴机构作业，磨盘转动，同时磨头按预设进给速度下降打磨；s6：当压力传感器检测的压力达到预设阈值时，进给机构停止下降，磨盘继续转动光磨15s；s7：磨盘以及磨头停止，将打磨后的金刚石片取下。

技术总结
本发明提供了一种多工位金刚石衬底抛光装置及其加工方法，涉及精密加工技术领域，包括底座，以及配置在底座上的主轴机构和多个进给机构；主轴机构包括磨盘以及用以驱使磨盘转动的第一驱动件；进给机构包括机架、磨头、第二驱动件以及第三驱动件，第二驱动件用以驱使机架沿垂直方向移动，第三驱动件配置在机架上，用以与磨头适配连接，并可驱使磨头转动；磨头朝向磨盘的面贴有多片待加工的金刚石片；其中，各驱动件均与控制件相电连接，各进给机构沿磨盘的圆周方向阵列分布，抛光装置被构造成通过控制件驱使主轴机构和进给机构配合作业，以使各磨头上的待加工金刚石片同步在磨盘上打磨加工，从而提升加工效率，优化加工轨迹。优化加工轨迹。优化加工轨迹。


技术研发人员：陆静 辛永康 王嘉炜 陈凯 柯聪明
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/8/31