一种采用对置多导轨结构的减薄机

技术领域

本发明涉及精密加工技术领域，尤其涉及一种采用对置多导轨结构的减薄机。

背景技术

目前，由于适用于各种尺寸工件的磨削，工件自转式端面磨削逐渐成为设计减薄机采用的主流方式。端面磨削一般分粗磨和精磨进行，粗磨时主要实现材料的快速去除，降低厚度，精磨时主要实现材料的微量去除，同时去除粗磨时的损伤层，达到较高的平面度和表面粗糙度。一般来说晶片对平面度和粗糙度的要求非常高，以碳化硅晶片为例，要求达到1um的平面度和10nm的表面粗糙度，这对加工设备和加工工艺的要求，特别是对机床的刚性要求非常高。

现有的工件自转式端面磨削的布置形式是，直线导轨竖直安装在一侧，主轴通过主轴座悬臂安装在直线导轨上，由于主轴自重和加工时较大的轴向摩擦力，使得主轴在加工时可能产生一定程度上的倾斜，影响加工工件的平面度和表面粗糙度。

因此，需要提供一种采用对置多导轨结构的减薄机，以能使主轴不产生倾斜或者产生尽量少的倾斜，解决上述技术问题。

发明内容

为此，本发明提供了一种采用对置多导轨结构的减薄机，以解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种采用对置多导轨结构的减薄机，适于端面磨削工件，其中，所述减薄机包括：床身；砂轮主轴部分，固定在所述床身上，所述砂轮主轴部分包括：第一床身立柱和第二床身立柱，固定在所述床身上；底座，固定在所述第一床身立柱上，所述底座中间对称布置有四个导轨；溜板，通过所述四个导轨支撑于所述底座上，适于与所述底座配合做直线运动；主轴，安装在所述溜板上；砂轮，固定在所述主轴的底部，适于磨削工件；直线导轨，安装在所述溜板和底座之间，所述直线导轨上布置有导轨钳制器，所述导轨钳制器适于在压力作用下夹紧所述直线导轨以进行制动；工件转台部分，安装在所述床身上，适于带动工件旋转。

可选地，在根据本发明的减薄机中，所述砂轮主轴部分还包括：主轴座，安装在所述溜板上，所述主轴固定在所述主轴座上。

可选地，在根据本发明的减薄机中，所述工件转台部分包括：水平导轨座，安装在所述床身上；工件转台，安装在所述水平导轨座上，适于在电机的驱动下沿着所述水平导轨座做横向直线运动；真空吸盘，固定在所述工件转台上，适于带动工件随着工件转台转动。

可选地，在根据本发明的减薄机中，所述工件转台部分包括：水平导轨座，安装在所述床身上；工件转台，安装在所述水平导轨座上，适于在电机的驱动下沿着所述水平导轨座做横向直线运动；真空吸盘，固定在所述工件转台上，适于带动工件随着工件转台转动。

可选地，在根据本发明的减薄机中，所述导轨为静压导轨，每个所述导轨分布包括两个静压滑块；所述四个导轨分为两组导轨对称布置在所述主轴的两侧。

可选地，在根据本发明的减薄机中，所述减薄机还包括：直线电机，安装在所述第二床身立柱上且位于所述两组导轨的对称面，所述直线电机作用力的轴线位于磨削点的附近，适于驱动所述主轴。

可选地，在根据本发明的减薄机中，所述减薄机还包括：光栅尺，安装在所述溜板上；光栅读数头，安装在所述底座上，适于配合所述光栅尺反馈所述溜板的运动位置；光栅保护罩，安装在所述溜板上，且设在所述光栅尺和光栅读数头的外侧。

可选地，在根据本发明的减薄机中，所述减薄机还包括：配重气缸，包括缸体和活塞杆，所述缸体与溜板固定连接，所述活塞杆与所述第一床身立柱固定连接，适于对所述主轴的移动部分进行配重。

可选地，在根据本发明的减薄机中，所述减薄机还包括：视觉检测部分，固定在所述第二床身立柱上，适于监测所述减薄机的工作情况。

可选地，在根据本发明的减薄机中，所述减薄机还包括：工件测厚部分，固定在所述第二床身立柱上，适于检测工件的厚度。

可选地，在根据本发明的减薄机中，所述砂轮的形状为杯型。

根据本发明的技术方案，提供了一种采用对置多导轨结构的减薄机，适于端面磨削工件，包括：床身、砂轮主轴部分和工件转台部分；砂轮主轴部分，固定在所述床身上，包括：第一床身立柱和第二床身立柱固定在床身上；底座固定在第一床身立柱上，底座中间对称布置有四个导轨；溜板固定在导轨上，适于与底座配合做直线运动；主轴安装在溜板上；砂轮固定在主轴的底部磨削工件；工件转台部分安装在床身上，能够带动工件旋转。这样，根据本发明的技术方案，主轴采用对称布置的四个导轨进行支承，使得主轴的两侧都有支撑，舍弃了传统的悬臂结构，可以较好地克服单侧导轨导致的主轴在自重下的倾斜，最大限度地减小了主轴因为自重或加工时的轴向磨削力产生的倾斜，提高了主轴的刚性，使得主轴具有较好的稳定性和可靠性，能够保证加工工件的平面度和表面粗糙度。

采用位于对称面的直线电机驱动主轴，使得直线电机作用力的轴线在磨削点附近，有效地减少了阿贝误差和主轴偏载带来的影响。采用直线导轨配合导轨钳制器作为抱闸使用，在机床断电、意外停机等非正常工作状态下，可以确保关键部件及时刹车停下，避免了撞车事故的发生。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本发明一个实施例的采用对置多导轨结构的减薄机100的结构示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的砂轮主轴部分120的结构示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的砂轮主轴部分120的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明一个实施例的采用对置多导轨结构的减薄机100的结构示意图。如图1所示，采用对置多导轨结构的减薄机100包括：床身110、砂轮主轴部分120、工件转台部分130、视觉检测部分140、工件测厚部分150。

在本发明的一个实施例中，采用对置多导轨结构的减薄机100，能够端面磨削工件，减薄机100包括：床身110、砂轮主轴部分120、工作转台部分130。砂轮主轴部分120固定在床身110上，工件转台部分130安装在床身110上，能够带动工件旋转。

在本发明的一个实施例中，工作转台部分130包括：水平导轨座133、工件转台132、真空吸盘131。水平导轨座133安装在床身110上，工件转台132安装在水平导轨座133上，适于在直线电机的驱动下沿着水平导轨座133做横向直线运动，真空吸盘131可通过螺栓固定在工件转台132上，真空吸盘131通过产生负压可以将工件牢牢吸附在真空吸盘131的表面，并能够带动工件随着工件转台132转动。

在本发明的一个实施例中，床身110包括：床身支架111、四个气浮减震装置112、床身平台113。四个气浮减震装置112固定在床身支架111的四角，其中，三个气浮减震装置112上设有水平调节压杆，能够使得床身保持水平状态；床身平台113固定在四个气浮减震装置上，能够承载砂轮主轴部分120和工件转台部分130。

图2和图3分别示出了根据本发明一个实施例的砂轮主轴部分120的结构示意图。如图2和图3所示，砂轮主轴部分120包括：第一床身立柱121、第二床身立柱122、直线电机123、配重气缸124、溜板125、主轴座126、主轴127、底座128、砂轮129、直线导轨1210、导轨钳制器1211、静压滑块1212、静压导轨盖板1213、光栅尺安装板1214、光栅尺1215、光栅读数头1216、读数头安装板1217、光栅保护罩1218。

在本发明的一个实施例中，砂轮主轴部分120固定在床身110上，包括：第一床身立柱121、第二床身立柱122、底座128、溜板125、主轴127、砂轮129、直线导轨1210。第一床身立柱121和第二床身立柱122固定在床身110上；底座128固定在第一床身立柱121，在底座128的中间对称布置有四个导轨；溜板125通过四个导轨支撑于底座128上，能够与底座128配合做直线运动；主轴127安装在溜板125上；砂轮129固定在主轴127的底部，可以用于磨削工件；直线导轨1210安装在溜板125和底座128之间，在直线导轨1210上布置有导轨钳制器1211，导轨钳制器1211能够在压力(例如气压)作用下夹紧直线导轨1210以进行制动。

应当指出，直线导轨固定在底座128上，导轨钳制器固定在溜板125上，直线导轨1210在减薄机100正常工作时不起承载作用，在砂轮主轴部分120正常运转时，直线导轨1210与导轨钳制器1211之间是互不接触的，仅在机床断电、意外停机等非正常状态下，在气压的作用下，导轨钳制器1211才会发挥作用，夹紧直线导轨1210，对溜板125起到紧急制动的作用，防止撞车事故的发生。

在本发明的一个实施例中，砂轮129的形状可以为杯型，砂轮的材质可由相关技术人员自行选择确定，本发明对此不作限制。

在本发明的一个实施例中，在底座128的中间对称布置有四个导轨，四个导轨分为两组导轨对称布置在主轴的两侧。具体地，导轨可以为静压导轨，每个静压导轨均由两个静压滑块1212、静压导轨盖板1213以及底座128配合组成，静压滑块1212布置于底座128和静压导轨盖板1213之间，同时与溜板125连接，可以支承并带动溜板125运动。两个静压滑块构成一个静压导轨，位于一侧的两个静压导轨(4个静压滑块)组成一组静压导轨，共有8个静压滑块组成两组(四个)静压导轨，两组静压导轨对称布置在主轴127的两侧，主轴127采用对置的四导轨进行支承，使得主轴127的两侧都有支撑，可以较好地克服单侧导轨导致的主轴在自重下的倾斜，最大限度地减小了主轴127因为自重或加工时的轴向磨削力产生的倾斜，主轴127具有较高的刚性，可以保证较高的工件加工精度和稳定性。

在本发明的一个实施例中，砂轮主轴部分120还包括主轴座126，主轴座126安装在溜板125上，主轴127固定在主轴座126上。

在本发明的一个实施例中，减薄机100还包括直线电机1210，直线电机1210安装在第二床身立柱122上，且位于两组导轨的对称面，直线电机1210作用力的轴线位于磨削点的附近，直线电机1210的动子与主轴座126连接，直线电机1210通过主轴座126驱动主轴127进行磨削进给运动，能够有效地减小阿贝误差和偏载带来的影响。

在本发明的一个实施例中，减薄机100还包括：光栅尺1215、光栅读数头1216、光栅保护罩1218。光栅尺1215安装在溜板125上，光栅具有高分辨率和高精度；光栅读数头1216安装在底座128上，能够配合光栅尺1215反馈溜板125的运动位置；光栅保护罩安装在溜板125上，且设在光栅尺1215和光栅读数头1216的外侧，能够保护光栅尺1215和光栅读数头1216免受水气污染。

在本发明的一个实施例中，光栅尺1215通过光栅尺安装板1214安装在溜板125上，光栅读数头1216通过读数头安装板1217安装在底座128上。

在本发明的一个实施例中，减薄机100还包括：配重气缸124，包括缸体和活塞杆，缸体与溜板125固定连接，活塞杆与第一床身立柱121固定连接，其中，活塞杆通过单耳环脚座和气缸支架固定在第一床身立柱121上，能够对主轴127的移动部分进行配重。通过两个低摩擦气缸产生的推力平衡主轴127的部分重量，通过合理选择配重比例，能够实现直线电机123上下运动时的负载大小恒定，降低负载变化对主轴的影响，有利于提高加工精度。

在本发明的一个实施例中，减薄机100还包括：视觉检测部分140，固定在第二床身立柱122上，能够监测减薄机100的工作情况。

在本发明的一个实施例中，视觉检测部分140布置有白光干涉仪和/或光谱共焦测量头，白光干涉仪可以检测工件表面粗糙度，光谱共焦测量头可以用于检测工件的损伤情况。

在本发明的一个实施例中，减薄机100还包括：工件测厚部分150，固定在第二床身立柱122上，能够实时检测工件的厚度。

在本发明的一个实施例中，工件测厚部分150通过接触式测量，可以在磨削时实时在线测量并反馈工件的厚度。

应当指出，本发明的减薄机100中所包含的床身110、砂轮主轴部分120、工件转台部分130、视觉检测部分140、工件测厚部分150等的尺寸与参数，可以根据具体情况视使用条件和要求而定，本发明对此不作限制。

综上，根据本发明的技术方案，提供了一种采用对置多导轨结构的减薄机，适于端面磨削工件、减薄工件，其中，减薄机包括：床身、砂轮主轴部分、工件转台部分、视觉检测部分、工件测厚部分。砂轮主轴部分包括：床身立柱、直线电机、配重气缸、溜板、主轴、砂轮、直线导轨、直线导轨钳制器、光栅尺、光栅读数头等。主轴采用对称布置的四个导轨进行支承，使得主轴的两侧都有支撑，舍弃了传统的悬臂结构，可以较好地克服单侧导轨导致的主轴在自重下的倾斜，最大限度地减小了主轴因为自重或加工时的轴向磨削力产生的倾斜，提高了主轴的刚性，使得主轴具有较好的稳定性和可靠性，能够保证加工工件的平面度和表面粗糙度。采用位于对称面的直线电机驱动主轴，使得直线电机作用力的轴线在磨削点附近，有效地减少了阿贝误差和主轴偏载带来的影响。采用直线导轨配合导轨钳制器作为抱闸使用，在机床断电、意外停机等非正常工作状态下，可以确保关键部件及时刹车停下，避免了撞车事故的发生。视觉检测部分布置有白光干涉仪和/或光谱共焦测量头，白光干涉仪可以检测工件表面粗糙度，光谱共焦测量头可以用于检测工件的损伤情况，工件测厚部分通过接触式测量，可以在磨削时在线测量并反馈工件的厚度。

本发明还公开了：A11、如A1-A10中任一项所述的减薄机，其中，所述砂轮的形状为杯型。

本说明书的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解。此外，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，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指的设备或单元必须具有特定的方向、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。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的而非限制性的。