高效自动碳化硅研磨液过滤搅拌循环系统的设计与研究.docx

? ? 高效自动碳化硅研磨液过滤搅拌循环系统的设计与研究 ? ? 陈艳芳， 曾天文 （河源职业技术学院，广东 河源517000） 0 引言 光纤研磨技术对于光纤端面加工质量有着举足轻重的意义，极大地影响着光纤传输性能。研磨抛光是光纤研磨技术工艺里最关键的核心技术，它能够降低光纤产品的表面粗糙度值，还可以去除长度、降低产品应力、提高产品强度、增加产品使用寿命。传统研磨抛光技术所产生的精度已经不能满足现在5G通信时代光纤产品的需求，高精度自动化研磨设备应运而生。目前研磨抛光有机械研磨抛光、电化学研磨抛光等。化学研磨抛光常用的研磨材料有研磨液和研磨膏，在进行高精度研磨抛光工艺中，利用研磨工具与研磨产品之间的相互运动，去除被加工产品表面的不平度，降低产品的表面粗糙度值。碳化硅（SiC）研磨液具有韧性大、高耐磨、高硬度、抗氧化特性，同时兼具防生锈、润滑和清洗功能。目前，为了保证研磨的顺利进行，操作人员需要一边控制工件与研具之间的接触程度，一边通过手工控制研磨液供给；另外，在碳化硅研磨液中，作为磨料的碳化硅会沉淀，会被磨削的碎渣污染，为了保证研磨效果，操作人员在研磨液供给的过程中，还不得不时刻搅拌研磨液以保证其均匀，还要过滤。因此存在生产效率低、人工成本高和操作不方便等问题，难以保证良好的研磨效果。 针对目前的碳化硅研磨液过滤搅拌循环系统存在的生产效率低、碳化硅研磨液易沉淀、易污染、人工成本高和操作不方便等问题，从研磨机的外部结构、容纳箱、泵体、搅拌装置、过滤筛网、传动控制等方面进行改进，从而使该光纤研磨机能实现研磨液自动搅拌循环，提高研磨液的利用率，降低人工成本，提高生产效率，使设备得到更进一步的性能改善。 1 自动搅拌循环系统主体结构设计 本文所设计的高效自动碳化硅研磨液过滤搅拌循环系统，安装在高精密研磨机的主工作台侧边，研磨的过程中，当研磨盘主轴运动时，需要人工将碳化硅研磨液引入到研磨盘上，对正在研磨盘上研磨的光纤进行润滑、洗涤和缓冲。经过研磨的研磨液会混入光纤的玻璃碎屑等大颗粒杂质，若直接循环再次用于研磨，便可能会在研磨的过程中损坏光纤。因此需设计一款自动过滤搅拌循环系统，将研磨液通过循环系统过滤、搅拌后，重新浇注在研磨盘上。自动循环搅拌系统总体主体结构设计如图1所示，泵体2安装在左箱部上，泵体的下方安装有1个与泵体联动的第1主动轴；过滤筛网4设置在右箱部的上方，下部安装第3转动轴；中箱内设置有第2转动轴，搅拌装置3安装在第2转动轴上，第1主动轴通过同步带带动第2转动轴转动，第2转动轴通过同步带带动第3转动轴转动，3根转动轴形成二级传动，完成过滤→搅拌→抽液→浇注的自动连续循环过程。 其中容纳箱的结构包括左箱部、中箱部和右箱部三部分，左箱部和右箱部在底部分别与中箱部连通，中箱部的底部水平设置，为了减少积液便于所有研磨液都能流向中箱部，，左箱部和右箱部的底部均朝向中箱部的底部倾斜15°设置；左箱部的底部最低点高于中箱部的底部，中箱部的底部和左箱部的底部之间形成过渡台阶；右箱部的底部最低点高于中箱部的底部，中箱部的底部和右箱部的底部之间形成过渡台阶。左箱部和右箱部的底部15°倾斜设置，能够集中沉积的碳化硅，而在中箱部的底部和左箱部的底部之间、中箱部的底部和右箱部的底部之间过渡台阶，能够进一步防止中箱部底部的不均匀研磨液走向两边，有效防止未经搅拌均匀的研磨液进行循环。 自动循环系统主体结构采用左右高、中间低的箱体结构，利用两组同步带实现机械二级传动，高效便捷，解决了人工搅拌和过滤问题。 图1 主体结构设计 2 循环传动工作原理和系统设计 由于光纤研磨机的研磨液喷射润滑速度较慢，研磨盘位置较大，精度要求不高，速度较慢，经过几种方案比较后，决定采用工作稳定、可靠性强的机械传动，因此本自动循环系统的传动部分通过两组同步带传动加3根传动轴实现高精度同步传输，如图2所示。其工作原理为：系统运行的过程中，通过泵体2提供动力，带动搅拌装置3和筛网支撑组件4运动。传动构件包括2根传动带和3根传动轴，第1转动轴7上设置有第1同步轮8，第2转动轴9上设置有第2同步轮8和第3同步轮12，第3转动轴17上设置有第4同步轮16；第1传动带5设置于第1同步轮8和第2同步轮8上，第2传动带6设置于第3同步轮12和第4同步轮16上；第1转动轴7通过第1传动带5带动第2转动轴9转动，第2转动轴9通过第2传动带6带动第3转动轴17转动。由于第1传动带5设置于第1同步轮8和第2同步轮8上，当泵体2带动第1转动轴7转动时，第1转动轴7通过第1传动带5带动第2转动轴9转动；同时，由于第2传动带6设置于第3同步轮12和第4同步轮16上，当第2转动轴7转动，第2转动轴7转动通过第2传动带6带动第3转动轴17转动。采用这样的带传动方式，就可以通过泵体2自身的运动带动搅拌装置3