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申请/专利权人：浙江工业大学

摘要：本发明公开了一种基于复合梯度弹性小工具的分级研抛装置，包括多自由度机械臂和安、研抛工具、研抛工具修整装置和摆臂轮廓仪，研抛工具包括研抛盘、超声波振动辅助装置和驱动装置，所述抛光盘由上至下具有刚性层、梯度弹性层、均质层，工具的中心设置用于流通抛光液的流道；所述的研抛工具修整装置包括转盘驱动电机、金刚石磨盘；所述摆臂轮廓仪包括横臂、轮廓仪、横臂支架。该系统结构简单，自动化程度高，可以根据工件所处的加工阶段自动更换混有不同参数组合的研抛工具，可针对不同工件的不同加工要求选择适应工件的研抛工具，实现工件各加工阶段的快速衔接，在提高工件表面加工效果的同时，充分提高了工件的加工效率以及加工设备的利用率。

主权项：1.一种基于复合梯度弹性小工具的分级研抛装置，其特征在于：包括多自由度机械臂（1）、安装在多自由度机械臂末端的研抛工具（2）、研抛工具修整装置（5）、工件安装组件（4）和摆臂轮廓仪，工件（42）安装在工件安装组件（4）的工件配模（41）上；所述研抛工具（2）包括梯度弹性研抛盘（25）、超声波辅助装置（23）、整体安装板（21）和驱动装置（22），所述驱动装置（22）和超声波辅助装置（23）安装在整体安装板（21）上，整体安装板（21）固定在多自由度机械臂（1）的末端，梯度弹性研抛盘（25）设置在超声波辅助装置（23）的下端，超声波辅助装置（23）与梯度弹性研抛盘（25）的旋转轴（26）固定连接，驱动装置（22）驱动梯度弹性研抛盘（25）的旋转轴（26）运动进而带动超声波辅助装置（23）和梯度弹性研抛盘（25）同步转动；所述梯度弹性研抛盘（25）包括刚性底座（262）、梯度弹性层（263）、固定环（264）和均质层（265），所述刚性底座（262）作为整个梯度弹性研抛盘（25）的基底，刚性底座（262）的上端连接旋转轴（26），刚性底座（262）的底部设置有圆形槽，刚性底座（262）的侧面安装有搭扣（2611）；梯度弹性层（263）设置在圆形槽内，梯度弹性层（263）上的弹性模量沿径向分布；均质层（265）为混有磨粒的加工层，均质层（265）为阶梯型圆柱凸台，均质层（265）的上端外径与圆形槽间隙配合且设置在圆形槽内，均质层（265）的下端露出在圆形槽外，固定环（264）套装在均质层（265）上，固定环（264）的外径与梯度弹性层（263）的下端的外径相同，固定环（264）外侧设置有锁舌座（2612），刚性底座（262）侧面的搭扣（2611）底部连接在固定环（264）外侧的锁舌座（2612）上；所述梯度弹性层（263）设置有多个且弹性模量为具有多种厚度和弹性模量的组合，所述均质层（265）设置有多个，每个均质层（265）为具有不同磨粒、粒径、混合比例、厚度以及不同弹性模量基底的组合，根据加工工件的要求选择合适的梯度弹性层（263）和均质层安装在刚性底座（262）形成不同需求的梯度弹性研抛装置；所述的研抛工具修整装置（5）包括转盘驱动电机（57）、金刚石磨盘（53）、转盘（54）、联轴器（58）、回转支撑组件（55）以及修整装置机架（56），所述金刚石磨盘（53）以粘结的形式固定在转盘（54）的上表面上；所述转盘驱动电机（57）竖直安装在修整装置机架（56）的底部，转盘驱动电机（57）的电机头通过联轴器（58）连接主轴（51），主轴（51）的上端通过键（52）连接转盘（54），转盘驱动电机（57）运动时通过联轴器（58）带动主轴（51）运动，进而带动整个转盘（54）和金刚石磨盘（53）组成的整体进行转动；所述转盘（54）的外环底面设置有回转支撑组件（55），回转支撑组件（55）固定在机架上并对转盘（54）的外环底部进行支撑；所述的摆臂轮廓仪包括摆臂底座（8）、活动横臂（6）、轮廓仪（3）、横臂驱动装置、轮廓仪驱动装置和横臂支架（7），所述横臂支架（7）固定于摆臂底座（8）上，活动横臂（6）的一端安装在横臂支架（7）上，横臂驱动装置的固定端连接在活动横臂（6）上，横臂驱动装置的活动端固定在横臂支架（7）上，横臂驱动装置运动时驱动活动横臂（6）绕摆臂横梁与横梁驱动装置的连接点做圆周运动；轮廓仪（3）安装在活动横臂（6）的末端，轮廓仪驱动装置的固定端连接在活动横臂（6）上，轮廓仪驱动装置的活动端连接在轮廓仪（3）上，轮廓仪驱动装置运动时驱动轮廓仪（3）绕着轮廓仪驱动装置与活动横臂（6）的连接点做圆周运动；所述梯度弹性层（263）的弹性模量在径向上呈反比例分布，实现接触应力非线性分布的目标，在径向相对速度分布的综合影响下基本实现加工区域内材料去除的一致性；所述超声波辅助装置（23）包括超声波换能器（231）和变幅杆（232），超声波换能器（231）的下端连接变幅杆（232）的上端，变幅杆（232）的下端的花键同旋转轴（26）连接，可与旋转轴（26）同步转动，并将轴向振动通过旋转轴（26）传递至研抛工具（2）。

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