权利要求
1.一种高效能自调节精密磨抛系统，其特征在于：包括支撑平台(1)、控制中心、安装在支撑平台(1)上的旋转砂轮组件(2)、冷却调节组件(3)及三轴协同定位组件(4)以及安装在三轴协同定位组件(4)末端的精密调节夹具组件(5)，其中，旋转砂轮组件(2)、冷却调节组件(3)、三轴协同定位组件(4)以及精密调节夹具组件(5)均与控制中心电性连接，
精密调节夹具组件(5)与三轴协同定位组件(4)的末端之间设置有惯性测量单元(6)，用于监测三轴协同定位组件(4)末端的姿态，并将监测结果实时反馈至三轴协同定位组件(4)，通过三轴协同定位组件(4)实现对精密调节夹具组件(5)的位置及角度调节，
待加工件安装在精密调节夹具组件(5)的末端并位于旋转砂轮组件(2)的上方，通过精密调节夹具组件(5)实现对待加工件位置的精确调节，
精密调节夹具组件(5)的上部设置有红外测温传感器(7)，通过红外测温传感器(7)实时监测旋转砂轮组件(2)的温度并将温度信号传递至冷却调节组件(3)，
通过冷却调节组件(3)对旋转砂轮组件(2)进行冷却。
2.一种如权利要求1所述的高效能自调节精密磨抛系统，其特征在于：所述三轴协同定位组件(4)包括夹具固定座(41)、导轨(42)及三组调节组件，每组调节组件均包括滑块机构(43)、伺服驱动单元(44)、角度传感装置(45)、线性驱动电机(46)及压电执行器(47)，导轨(42)呈环形布置在支撑平台(1)上且位于旋转砂轮组件(2)的外侧，滑块机构(43)滑动安装在导轨(42)上，伺服驱动单元(44)固装在滑块机构(43)上，且角度传感装置(45)安装在伺服驱动单元(44)上，线性驱动电机(46)固装在伺服驱动单元(44)的输出端，压电执行器(47)固装在线性驱动电机(46)的输出端，夹具固定座(41)安装在三个压电执行器(47)的输出端。
3.一种如权利要求2所述的高效能自调节精密磨抛系统，其特征在于：每个压电执行器(47)的输出端与夹具固定座(41)之间均设置有位移或压力传感器模块(48)。
4.一种如权利要求2所述的高效能自调节精密磨抛系统，其特征在于：三组调节组件沿周向均布。
5.一种如权利要求1所述的高效能自调节精密磨抛系统，其特征在于：所述精密调节夹具组件(5)包括安装在惯性测量单元(6)底部的连接板(51)以及安装在连接板(51)下方的一个或多个精密调节臂组件，其中所述精密调节臂组件包括第一伺服调节机构(52)、第二伺服调节机构(53)、第一调节臂(54)、第二调节臂(55)、精密位移传感器、精密压力传感器、纳米级压电控制器(56)及快换夹具头(57)，第一调节臂(54)与连接板(51)之间通过第一伺服调节机构(52)连接，第一调节臂(54)及第二调节臂(55)之间通过第二伺服调节机构(53)连接，快换夹具头(57)通过纳米级压电控制器(56)安装在第二调节臂(55)的底端，精密压力传感器及精密位移传感器均设置在快换夹具头(57)与第二调节臂(55)之间。
6.一种如权利要求5所述的高效能自调节精密磨抛系统，其特征在于：精密调节臂组件的数量为三个且沿周向均布。
7.一种如权利要求1所述的高效能自调节精密磨抛系统，其特征在于：所述冷却调节组件(3)包括冷却液储罐(31)、安装在冷却液储罐(31)上的温度控制单元(32)、连通安装在温度控制单元(32)上的出液管(33)以及设置在出液管(33)入口端的流量调节阀。
8.一种如权利要求5所述的高效能自调节精密磨抛系统，其特征在于：冷却调节组件(3)的数量与快换夹具头(57)的数量相同或多于快换夹具头(57)的数量。
9.一种如权利要求1所述的高效能自调节精密磨抛系统，其特征在于：旋转砂轮组件(2)的外侧围设有挡板(8)，挡板(8)与旋转砂轮组件(2)的外壁之间存在间隙。
10.一种如权利要求1所述的高效能自调节精密磨抛系统，其特征在于：所述支撑平台(1)包括隔振底座(11)及固装在隔振底座(11)底部的若干减震支承架(12)。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及一种高效能自调节精密磨抛系统，属于材料加工技术领域。
背景技术
[0002]传统磨抛设备在长时间运行中难以维持一致的加工条件，尤其是在处理不同材质(如碳化硅反射镜、光学玻璃、
铝合金、不锈钢结构件等)时，由于缺乏有效的监控和自我调节能力，导致压力、位移和温度等关键参数控制不够精准，进而影响产品质量和一致性。此外，当出现质量问题时，因缺乏对整个加工过程的详尽记录，追溯问题根源变得困难。因此，亟需一种适用于不同材质的产品的磨抛设备，实时监控和调节加工参数，保证加工质量，且能够实现对加工过程的记录，便于分析和优化工艺参数。
发明内容
[0003]本发明是为了解决上述技术问题，进而提供了一种高效能自调节精密磨抛系统。
[0004]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种高效能自调节精密磨抛系统，包括支撑平台、控制中心、安装在支撑平台上的旋转砂轮组件、冷却调节组件及三轴协同定位组件以及安装在三轴协同定位组件末端的精密调节夹具组件，其中，旋转砂轮组件、冷却调节组件、三轴协同定位组件以及精密调节夹具组件均与控制中心电性连接，
精密调节夹具组件与三轴协同定位组件的末端之间设置有惯性测量单元，用于监测三轴协同定位组件末端的姿态，并将监测结果实时反馈至三轴协同定位组件，通过三轴协同定位组件实现对精密调节夹具组件的位置及角度调节，
待加工件安装在精密调节夹具组件的末端并位于旋转砂轮组件的上方，通过精密调节夹具组件实现对待加工件位置的精确调节，
精密调节夹具组件的上部设置有红外测温传感器，通过红外测温传感器实时监测旋转砂轮组件的温度并将温度信号传递至冷却调节组件，
通过冷却调节组件对旋转砂轮组件进行冷却。
[0005]进一步地，所述三轴协同定位组件包括夹具固定座、导轨及三组调节组件，每组调节组件均包括滑块机构、伺服驱动单元、角度传感装置、线性驱动电机及压电执行器，导轨呈环形布置在支撑平台上且位于旋转砂轮组件的外侧，滑块机构滑动安装在导轨上，伺服驱动单元固装在滑块机构上，且角度传感装置安装在伺服驱动单元上，线性驱动电机固装在伺服驱动单元的输出端，压电执行器固装在线性驱动电机的输出端，夹具固定座安装在三个压电执行器的输出端。
[0006]进一步地，每个压电执行器的输出端与夹具固定座之间均设置有位移或压力传感器模块。
[0007]进一步地，三组调节组件沿周向均布。
[0008]进一步地，所述精密调节夹具组件包括安装在惯性测量单元底部的连接板以及安装在连接板下方的一个或多个精密调节臂组件，其中所述精密调节臂组件包括第一伺服调节机构、第二伺服调节机构、第一调节臂、第二调节臂、精密位移传感器、精密压力传感器、纳米级压电控制器及快换夹具头，第一调节臂与连接板之间通过第一伺服调节机构连接，第一调节臂及第二调节臂之间通过第二伺服调节机构连接，快换夹具头通过纳米级压电控制器安装在第二调节臂的底端，精密压力传感器及精密位移传感器均设置在快换夹具头与第二调节臂之间。
[0009]进一步地，精密调节臂组件的数量为三个且沿周向均布。
[0010]进一步地，所述冷却调节组件包括冷却液储罐、安装在冷却液储罐上的温度控制单元、连通安装在温度控制单元上的出液管以及设置在出液管入口端的流量调节阀。
[0011]进一步地，冷却调节组件的数量与快换夹具头的数量相同或多于快换夹具头的数量。
[0012]进一步地，旋转砂轮组件的外侧围设有挡板，挡板与旋转砂轮组件的外壁之间存在间隙。
[0013]进一步地，所述支撑平台包括隔振底座及固装在隔振底座底部的若干减震支承架。
[0014]本发明与现有技术相比具有以下效果：
通过在磨抛系统中加入惯性测量单元监测三轴协同定位组件末端的姿态，增强了位置控制的准确性。
[0015]通过设置红外测温传感器、惯性测量单元、冷却调节组件、三轴协同定位组件及精密调节夹具组件，使得磨抛系统能够在加工过程中实时监测并自动调整加工参数、砂轮类型和冷却液特性，确保加工过程的稳定性和可控性，且可适用多样化的材料，有效扩大了磨抛系统的应用范围。
[0016]通过三轴协同定位组件实现对精密调节夹具组件的位置及角度调节，进而实现对待加工件的位置及角度的粗调节;通过精密调节夹具组件实现对待加工件位置的精确调节。双级调节大大提高了待加工件的表面处理精度，保证了工件的高质量输出。
[0017]通过控制中心详尽记录加工状态，便于分析和优化工艺参数，找到精度损失的根本原因。本发明的磨抛系统特别适用于半导体制造、光学玻璃加工、精密结构件等领域，这些领域对加工精度有极高要求。系统具备根据材料属性动态调整加工参数的能力，并在加工过程中实时监控与调节，以确保加工条件的一致性和稳定性。此外，系统支持多工件同时加工，提高了生产效率，并提供全面的加工状态监测，有助于识别并减少精度损失的原因。
附图说明
[0018]图1为本发明的高效能自调节精密磨抛系统的第一立体结构示意图;
图2为本发明的高效能自调节精密磨抛系统的第二立体结构示意图;
图3为本发明的高效能自调节精密磨抛系统的主视示意图。
[0019]图中：
1、支撑平台;11、隔振底座;12、减震支承架;2、旋转砂轮组件;3、冷却调节组件;31、冷却液储罐;32、温度控制单元;33、出液管;4、三轴协同定位组件;41、夹具固定座;42、导轨;43、滑块机构;44、伺服驱动单元;45、角度传感装置;46、线性驱动电机;47、压电执行器;48、位移或压力传感器模块;5、精密调节夹具组件;51、连接板;52、第一伺服调节机构;53、第二伺服调节机构;54、第一调节臂;55、第二调节臂;56、纳米级压电控制器;57、快换夹具头;6、惯性测量单元;7、红外测温传感器;8、挡板。
具体实施方式
[0020]具体实施方式一：结合图1~3说明本实施方式，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，所描述的实施方式仅仅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做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。
[0021]需要说明的是，本发明关于“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”“顶部”“底部”等方向上的描述均是基于附图所示的方位或位置的关系定义的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所述的结构必须以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0022]在本发明的描述中，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0023]一种高效能自调节精密磨抛系统，包括支撑平台1、控制中心、安装在支撑平台1上的旋转砂轮组件2、冷却调节组件3及三轴协同定位组件4以及安装在三轴协同定位组件4末端的精密调节夹具组件5，其中，旋转砂轮组件2、冷却调节组件3、三轴协同定位组件4以及精密调节夹具组件5均与控制中心电性连接，
精密调节夹具组件5与三轴协同定位组件4的末端之间设置有惯性测量单元6，用于监测三轴协同定位组件4末端的姿态，并将监测结果实时反馈至三轴协同定位组件4，通过三轴协同定位组件4实现对精密调节夹具组件5的位置及角度调节，
待加工件安装在精密调节夹具组件5的末端并位于旋转砂轮组件2的上方，通过精密调节夹具组件5实现对待加工件位置的精确调节，
精密调节夹具组件5的上部设置有红外测温传感器7，通过红外测温传感器7实时监测旋转砂轮组件2的温度并将温度信号传递至冷却调节组件3，
通过冷却调节组件3对旋转砂轮组件2进行冷却。
[0024]红外测温传感器监测到温度之后，通过调节冷却液的通断以及流量来控制旋转砂轮组件与加工件的摩擦面的温度。保持合适的加工温度，防止旋转砂轮组件2过热。所述冷却调节组件3内的冷却液温度和流量在加工前确定，对于不同的待加工件，采用不同温度和流量的冷却液。也可根据实际情况在加工过程中实时调节冷却液的流量及温度。
[0025]旋转砂轮组件2的具体结构为现有技术，此处不再赘述，旋转砂轮组件2可根据加工需求进行更换，也可根据加工需求贴附不同类型的砂纸，调节旋转砂轮组件2的角速度以匹配不同的加工阶段。
[0026]通过在磨抛系统中加入惯性测量单元6监测三轴协同定位组件4末端的姿态，进一步增强了位置控制的准确性。
[0027]通过设置红外测温传感器7、惯性测量单元6、冷却调节组件3、三轴协同定位组件4及精密调节夹具组件5，使得磨抛系统能够在加工过程中实时监测并自动调整加工参数、砂轮类型和冷却液特性，确保加工过程的稳定性和可控性，且可适用多样化的材料，有效扩大了磨抛系统的应用范围。
[0028]通过三轴协同定位组件4实现对精密调节夹具组件5的位置及角度调节，进而实现对待加工件的位置及角度的粗调节;通过精密调节夹具组件5实现对待加工件位置的精确调节。双级调节大大提高了待加工件的表面处理精度，保证了工件的高质量输出。
[0029]精密调节夹具组件5的数量可以为一个或多个，进而实现通过一个设备对一个或多个待加工件的磨抛作业，提高加工效率，精密调节夹具组件5中的每个夹具可以实现单独的位置调节，以便于根据实际需要精确调节每个待加工件的位置。
[0030]系统可在启动前或定期进行自我校准，通过执行一系列测试动作来确定误差模式，并自动更新内部参数以修正偏差。
[0031]通过控制中心详尽记录加工状态，便于分析和优化工艺参数，找到精度损失的根本原因。本发明的磨抛系统特别适用于半导体制造、光学玻璃加工、精密结构件等领域，这些领域对加工精度有极高要求。系统具备根据材料属性动态调整加工参数的能力，并在加工过程中实时监控与调节，以确保加工条件的一致性和稳定性。此外，系统支持多工件同时加工，提高了生产效率，并提供全面的加工状态监测，有助于识别精度损失的原因，进而便于在后续加工过程中进行规避。
[0032]所述三轴协同定位组件4包括夹具固定座41、导轨42及三组调节组件，每组调节组件均包括滑块机构43、伺服驱动单元44、角度传感装置45、线性驱动电机46及压电执行器47，导轨42呈环形布置在支撑平台1上且位于旋转砂轮组件2的外侧，滑块机构43滑动安装在导轨42上，伺服驱动单元44固装在滑块机构43上，且角度传感装置45安装在伺服驱动单元44上，线性驱动电机46固装在伺服驱动单元44的输出端，压电执行器47固装在线性驱动电机46的输出端，夹具固定座41安装在三个压电执行器47的输出端。导轨42可以为完整的环形结构，也可以为多个弧形段沿圆周方向分布，只要能够实现调节组件绕旋转砂轮组件2周向位置调节即可。通过设置滑块机构43、伺服驱动单元44及角度传感装置45，实现精确的转动控制;通过线性驱动电机46实现大行程位移调节，通过压电执行器47实现小行程位移调节，线性驱动电机46与压电执行器47配合实现双级调节直线位移，有效提高了磨抛系统的加工速度和加工精度。
[0033]每个压电执行器47的输出端与夹具固定座41之间均设置有位移或压力传感器模块48。如此设计，更便于线性驱动电机46及压电执行器47的参数调整。位移或压力传感器模块48是一个功能模块，即有位移传感器，又有压力传感器。
[0034]三组调节组件沿周向均布。如此设计，以实现空间利用优化和负载平衡。
[0035]所述精密调节夹具组件5包括安装在惯性测量单元6底部的连接板51以及安装在连接板51下方的一个或多个精密调节臂组件，其中所述精密调节臂组件包括第一伺服调节机构52、第二伺服调节机构53、第一调节臂54、第二调节臂55、精密位移传感器、精密压力传感器、纳米级压电控制器56及快换夹具头57，第一调节臂54与连接板51之间通过第一伺服调节机构52连接，第一调节臂54及第二调节臂55之间通过第二伺服调节机构53连接，快换夹具头57通过纳米级压电控制器56安装在第二调节臂55的底端，精密压力传感器及精密位移传感器均设置在快换夹具头57与第二调节臂55之间。如此设计，通过采用快换夹具头57，用于适应不同形状和尺寸的工件，从而有效提高加工灵活性和加工效率。采用两个伺服调节机构与两个调节臂，精确调整快换夹具头57的位置，通过纳米级压电控制器56、精密位移传感器和精密压力传感器确保待加工件受力均匀，实现纳米级别的加工精度。精密调节臂组件的数量为一个或多个，可以实现通过一个磨抛系统实现对一个或多个待加工件的加工，大大提高加工效率。多个精密调节臂组件优选沿周向均布。每个精密调节臂组件均可以实现独立的位置调节。红外测温传感器7布置在连接板51下方，便于直接、准确地监测旋转砂轮组件2表面温度。
[0036]精密调节臂组件的数量为三个且沿周向均布。
[0037]所述冷却调节组件3包括冷却液储罐31、安装在冷却液储罐31上的温度控制单元32、连通安装在温度控制单元32上的出液管33以及设置在出液管33入口端的流量调节阀。如此设计，通过温度控制单元32调节冷却液温度，通过流量调节阀调节冷却液的通断与流量，红外测温传感器7将监测到的温度信号传递至温度控制单元32及流量调节阀，以实现冷却液以合适的温度、合适的流量流出。
[0038]冷却调节组件3的数量与快换夹具头57的数量相同或多于快换夹具头57的数量。如此设计，进一步保证最佳的冷却效果，防止过热。冷却液的出液管33与三组调节组件优选错位布置。
[0039]旋转砂轮组件2的外侧围设有挡板8，挡板8与旋转砂轮组件2的外壁之间存在间隙。如此设计，通过在旋转砂轮组件2的外侧围设挡板8，挡住大部分的磨抛碎屑，进而保持系统台面整洁;通过将挡板8与旋转砂轮组件2之间留出间隙，避免影响旋转砂轮组件2的转动。
[0040]所述支撑平台1包括隔振底座11及固装在隔振底座11底部的若干减震支承架12。如此设计，确保工作平台稳定，减少外部振动对加工过程的影响。减震支承架12的数量优选为四个，沿隔振底座11周向均布。
[0041]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
说明书附图(3)
声明：
“高效能自调节精密磨抛系统” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：长春通视光电技术股份有限公司
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2025年04月25日 ~ 27日 
