本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光領(lǐng)域，尤其涉及一種拋光液在線調(diào)配內(nèi)供給式拋光裝置。

背景技術(shù)：

化學(xué)機(jī)械拋光（cmp）是在化學(xué)試劑及拋光壓力的作用下借助磨料的機(jī)械去除作用及化學(xué)作用去除工件表面的材料，從而獲得光學(xué)精密表面。

拋光液是cmp的關(guān)鍵要素之一，cmp的拋光液中一般含有h2o2等易分解成分，因此拋光液的化學(xué)組分濃度穩(wěn)定性、施液量、施液速度、ph值、溫度等因素均影響拋光去除速率。尤其當(dāng)對(duì)大型光學(xué)元件表面進(jìn)行迭代修正拋光時(shí)，去除速率的不穩(wěn)定將直接影響面形誤差修正的準(zhǔn)確性。因此在拋光過程中保持拋光液組分穩(wěn)定性至關(guān)重要。文獻(xiàn)報(bào)道中使用的拋光機(jī)多采取大面積漫灌方式，拋光液裸露在空氣中，難以保證拋光液化學(xué)組分濃度穩(wěn)定性，影響超精密拋光去除過程的穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種拋光液在線調(diào)配內(nèi)供給拋光機(jī)床，以解決在拋光過程中拋光液組分不能保持穩(wěn)定的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：拋光液回收箱1和機(jī)床支架11分別與機(jī)床底座10固定連接，拋光液在線調(diào)配裝置2與拋光液回收箱1上方固定連接，z向進(jìn)給機(jī)構(gòu)3與機(jī)床支架11固定連接，z向進(jìn)給機(jī)構(gòu)3與a軸擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4相連，a軸擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4與拋光頭工具系統(tǒng)5相連，機(jī)x向進(jìn)給機(jī)構(gòu)9與床底座10固定連接，x向進(jìn)給機(jī)構(gòu)9上方與y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)8相連，y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)8上方與c軸轉(zhuǎn)臺(tái)7相連。

所述的拋光液在線調(diào)配裝置2的結(jié)構(gòu)是：化學(xué)試劑瓶一201、化學(xué)試劑瓶二223、化學(xué)試劑瓶三222分別通過液體管一202、液體管二206、液體管三210與高壓隔膜泵一203、高壓隔膜泵二207、高壓隔膜泵三211相連，高壓隔膜泵一203、高壓隔膜泵二207、高壓隔膜泵三211分別通過液體管四204、液體管五208、液體管六213與單向閥一205、單向閥二209、單向閥三212一端相連，單向閥一205、單向閥二209、單向閥三212另一端分別與液體管七214一端相連接，液體管七214另一端與混合室221入口相連，混合室221中裝有攪拌棒220，混合室出口通過液體管八219與高壓隔膜泵四218一端相連，高壓隔膜泵四218另一端通過液體管九217與單向閥四216一端相連，單向閥四216另一端與液體管十215連接。

所述的拋光工具系統(tǒng)5結(jié)構(gòu)是：驅(qū)動(dòng)電機(jī)501與電機(jī)支架502相連，電機(jī)支架502與拋光工具殼522相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)501與聯(lián)軸器503相連，聯(lián)軸器503與齒輪軸504相連，齒輪軸504與錐齒輪524相連，錐齒輪二524與錐齒輪一505相連，錐齒輪一505與空心拋光主軸511連接，圓柱連接管509一端與空心拋光主軸511相連，另一端與拋光工具頭507相連，圓柱連接管509內(nèi)部有流量截止片508，拋光工具頭507底部與拋光墊506相連；輸液管512在空心拋光主軸511內(nèi)部，輸液管512一端有進(jìn)液口520，輸液管512下端與旋轉(zhuǎn)接頭510上端螺紋連接，輸液管512上端與輸液管架522相連，輸液管架522與拋光工具殼523相連，旋轉(zhuǎn)接頭510下端與圓柱連接管509螺紋連接，電動(dòng)推桿座514與輸液管架522相連，電動(dòng)推桿外殼515與電動(dòng)推桿座514相連，供液電機(jī)521通過支架固定在電動(dòng)推桿外殼515上，供液電機(jī)521與絲杠519相連，螺母517與滑塊518相連，滑塊518在導(dǎo)軌516上做直線運(yùn)動(dòng)，滑塊518與活塞桿513通過螺紋連接。

所述的旋轉(zhuǎn)接頭510的結(jié)構(gòu)是：旋轉(zhuǎn)軸5101通過軸承5103與固定殼5102轉(zhuǎn)動(dòng)連接，支撐環(huán)5104與旋轉(zhuǎn)軸5101固定連接，旋轉(zhuǎn)軸5101兩端通過密封圈5105與固定殼5102密封，固定殼5102上端用于與輸液管512底部螺紋連接，旋轉(zhuǎn)軸5101下端用于與圓柱連接管509螺紋連接。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了包括三軸移動(dòng)和兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)在內(nèi)的五軸聯(lián)動(dòng)，在線調(diào)配系統(tǒng)有利于實(shí)現(xiàn)拋光液各組分試劑的獨(dú)立分裝、在線調(diào)配，與內(nèi)供給式供液系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)拋光液的適時(shí)定點(diǎn)精確輸送，避免拋光液四濺造成的污染浪費(fèi)，有利于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定均勻的拋光去除，提高大型光學(xué)元件面型誤差修正拋光的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的有益之處在于：

（1）拋光液在線調(diào)配裝置可以實(shí)現(xiàn)拋光液各組分的實(shí)時(shí)獨(dú)立調(diào)配，有利于保證拋光液各組分的化學(xué)穩(wěn)定性。

（2）利用電動(dòng)推桿帶動(dòng)活塞的升降運(yùn)動(dòng)和流量截止片的開合角度控制二者相配合，有利于實(shí)現(xiàn)拋光液的施液量和施液速度的精確控制，提高材料去除的均勻性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，改善加工質(zhì)量。

（3）內(nèi)供給式拋光工具頭設(shè)計(jì)成上寬下窄的圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)可改善拋光頭的剛度，減小拋光頭翹曲變形。拋光頭出液孔設(shè)計(jì)成“《》”式孔道，減小加工前拋光液與外界的接觸面積，將拋光液集中向工件表面輸送，有效避免拋光液四濺造成的污染浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)拋光液的適時(shí)定點(diǎn)輸送，并降低外界環(huán)境對(duì)拋光液性質(zhì)的影響，進(jìn)一步保證拋光液的成分穩(wěn)定性。

（4）將拋光工具系統(tǒng)整合在五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床上，結(jié)合內(nèi)供給式拋光工具系統(tǒng)，有利于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的化學(xué)機(jī)械拋光。

本發(fā)明對(duì)于提升我國高品質(zhì)光學(xué)元件的制造水平和制造能力，推進(jìn)光學(xué)曲面精密制造理論創(chuàng)新，加快我國航空航天、機(jī)械制造等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，具有重要學(xué)術(shù)價(jià)值和較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明拋光液在線調(diào)配裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明拋光工具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

拋光液回收箱1和機(jī)床支架11分別與機(jī)床底座10固定連接，拋光液在線調(diào)配裝置2與拋光液回收箱1上方固定連接，z向進(jìn)給機(jī)構(gòu)3與機(jī)床支架11固定連接，z向進(jìn)給機(jī)構(gòu)3與a軸擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4相連，a軸擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4與拋光頭工具系統(tǒng)5相連，機(jī)x向進(jìn)給機(jī)構(gòu)9與床底座10固定連接，x向進(jìn)給機(jī)構(gòu)9上方與y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)8相連，y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)8上方與c軸轉(zhuǎn)臺(tái)7相連。

所述的拋光液在線調(diào)配裝置2的結(jié)構(gòu)是：化學(xué)試劑瓶一201、化學(xué)試劑瓶二223、化學(xué)試劑瓶三222分別通過液體管一202、液體管二206、液體管三210與高壓隔膜泵一203、高壓隔膜泵二207、高壓隔膜泵三211相連，高壓隔膜泵一203、高壓隔膜泵二207、高壓隔膜泵三211分別通過液體管四204、液體管五208、液體管六213與單向閥一205、單向閥二209、單向閥三212一端相連，單向閥一205、單向閥二209、單向閥三212另一端分別與液體管七214一端相連接，液體管七214另一端與混合室221入口相連，混合室221中裝有攪拌棒220，混合室出口通過液體管八219與高壓隔膜泵四218一端相連，高壓隔膜泵四218另一端通過液體管九217與單向閥四216一端相連，單向閥四216另一端與液體管十215連接。

所述的拋光工具系統(tǒng)5結(jié)構(gòu)是：驅(qū)動(dòng)電機(jī)501與電機(jī)支架502相連，電機(jī)支架502與拋光工具殼522相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)501與聯(lián)軸器503相連，聯(lián)軸器503與齒輪軸504相連，齒輪軸504與錐齒輪524相連，錐齒輪二524與錐齒輪一505相連，錐齒輪一505與空心拋光主軸511連接，圓柱連接管509一端與空心拋光主軸511相連，另一端與拋光工具頭507相連，圓柱連接管509內(nèi)部有流量截止片508，拋光工具頭507底部與拋光墊506相連；輸液管512在空心拋光主軸511內(nèi)部，輸液管512一端有進(jìn)液口520，輸液管512下端與旋轉(zhuǎn)接頭510上端螺紋連接，輸液管512上端與輸液管架522相連，輸液管架522與拋光工具殼523相連，旋轉(zhuǎn)接頭510下端與圓柱連接管509螺紋連接，電動(dòng)推桿座514與輸液管架522相連，電動(dòng)推桿外殼515與電動(dòng)推桿座514相連，供液電機(jī)521通過支架固定在電動(dòng)推桿外殼515上，供液電機(jī)521與絲杠519相連，螺母517與滑塊518相連，滑塊518在導(dǎo)軌516上做直線運(yùn)動(dòng)，滑塊518與活塞桿513通過螺紋連接。

所述的旋轉(zhuǎn)接頭510的結(jié)構(gòu)是：旋轉(zhuǎn)軸5101通過軸承5103與固定殼5102轉(zhuǎn)動(dòng)連接，支撐環(huán)5104與旋轉(zhuǎn)軸5101固定連接，旋轉(zhuǎn)軸5101兩端通過密封圈5105與固定殼5102密封，固定殼5102上端用于與輸液管512底部螺紋連接，旋轉(zhuǎn)軸5101下端用于與圓柱連接管509螺紋連接。

拋光液在線調(diào)配裝置2根據(jù)設(shè)定配比調(diào)配所需拋光液，并經(jīng)由液體輸送管215將拋光液輸送至內(nèi)供給式拋光工具系統(tǒng)5中，借助x向進(jìn)給機(jī)構(gòu)9、y向進(jìn)給機(jī)構(gòu)8、z向進(jìn)給機(jī)構(gòu)3、c軸轉(zhuǎn)臺(tái)7及a軸擺動(dòng)機(jī)構(gòu)4實(shí)現(xiàn)光學(xué)復(fù)雜曲面的加工運(yùn)動(dòng)，從而完成光學(xué)曲面的拋光液在線調(diào)配內(nèi)供給式化學(xué)機(jī)械拋光。

高壓隔膜泵218中隔膜片運(yùn)動(dòng)將混合室221中攪拌均勻的拋光液吸入液體管215中，并輸入至內(nèi)供給式拋光工具系統(tǒng)5中，單向閥216用于防止液體管215中的拋光液回流。利用所發(fā)明的拋光液在線調(diào)配裝置有利于實(shí)現(xiàn)拋光液各組分試劑的獨(dú)立分裝、在線調(diào)配，有利于保證拋光液各組分的化學(xué)穩(wěn)定性，改善化學(xué)機(jī)械拋光質(zhì)量。

空心拋光主軸511通過圓柱連接管509帶動(dòng)拋光頭507旋轉(zhuǎn)。圓柱連接管509內(nèi)部安裝有流量截止片508，通過調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)整流量截止片508的開合角度，控制拋光液流量。拋光頭507為上寬下窄的圓臺(tái)式結(jié)構(gòu)，底部開“《》”式液體流道，用于減小加工前拋光液與外界的接觸面積。拋光頭507的拋光工作表面固定有拋光墊506，當(dāng)空心拋光主軸帶動(dòng)拋光頭旋轉(zhuǎn)時(shí)可實(shí)現(xiàn)工件的拋光加工。

調(diào)配好的拋光液從進(jìn)液口520處進(jìn)入輸液管512，輸液管512連接在輸液管架522上，輸液管架522連接在拋光工具殼523上。電動(dòng)推桿座514連接在輸液管架522上，用于固定電動(dòng)推桿外殼515。供液電機(jī)521固定在電動(dòng)推桿外殼515上，電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺母517旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)與螺母517相連的滑塊518在導(dǎo)軌516上做直線運(yùn)動(dòng)。活塞桿513與滑塊518通過螺紋連接，并與滑塊共同做升降運(yùn)動(dòng)，將液體輸送進(jìn)圓柱連接管509內(nèi)，由供液電機(jī)521控制活塞的位置，從而控制拋光液的流量。

本發(fā)明所公開的內(nèi)供給式工具系統(tǒng)有利于實(shí)現(xiàn)拋光液的適時(shí)定點(diǎn)精確均勻輸送，避免拋光液四濺造成的污染浪費(fèi)，同時(shí)也避免了拋光液裸露在空氣中造成的拋光液成分、濃度、ph值等性質(zhì)的變化，有利于獲得穩(wěn)定的拋光去除過程，提高復(fù)雜光學(xué)元件面型誤差修正拋光的準(zhǔn)確性。