(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211262669.9 (22)申请日 2022.10.14 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市高新园区凌工 路2号 (72)发明人 张振宇　李玉彪　宋壮壮　冯俊元　 石春景　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 专利代理师 修睿　李洪福 (51)Int.Cl. B24B 1/00(2006.01) B24B 57/02(2006.01) B24B 41/06(2012.01) B24B 31/10(2006.01)B24B 41/02(2006.01) (54)发明名称 一种大长径比花键轴化学机械抛光装备与 方法 (57)摘要 本发明提供一种大长径比花键轴化学机械 抛光装备与方法， 包括床身和安装在床身内的驱 动台、 Z升降导轨、 磁力模块， 抛光液槽、 抛光液喷 射循环系统、 抛光液管路、 Z升降丝杠、 毛刷模块、 毛刷辊台、 抛光液喷嘴和控制系统。 抛光时， 化学 机械抛光液与工件反应形成软化层。 同时， 磁力 模块通过磁力扰动抛光液槽中的磁性介质运动， 磁性介质在运动时磨抛工件表 面的软化层。 毛刷 辊在自转和平移运动时也磨抛工件表面的软化 层。 磁性介质与毛刷辊同时带动化学机械抛光液 中的磨粒磨抛工件表面的软化层。 本发明实现了 花键轴的精密抛光， 抛光后花键齿面、 底面粗糙 度均低于Ra  0.8μm， 解决了现有传统加工方法 难以/无法抛光大长径比花键轴类零件的难题。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115464470 A 2022.12.13 CN 115464470 A 1.一种大长径比花键轴化学机械抛光装备， 其特征在于， 包括床身和安装在床身内的 驱动台、 驱动台升降装置、 磁力模块、 抛光液槽、 抛光液喷射循环系统、 抛光液管路、 毛刷模 块、 毛刷辊台、 抛光液喷嘴和控制系统， 所述驱动台为两个且安装于床身两侧， 其用于安装 工件并使其绕Y轴旋转， 所述 驱动台升降装置用于保持工件的Z向高度， 两侧驱动台能同时Y 向相背、 相向平移， 能同时Z向升降， 便于夹装工件， 所述抛光液槽、 抛光液喷射循环系统、 抛 光液管路和抛光液喷嘴构成化学机械抛光液循环系统， 用于通过化学机械抛光液在工件表 面形成软化层， 所述抛光液槽中设有磁性介质， 所述磁性介质用于在运动时磨抛工件表面 的软化层， 所述磁力模块用于通过磁力扰动抛光液槽中的磁性介质运动， 所述毛刷 模块和 毛刷辊台用于在自转和平 移运动时磨抛工件表面的软化层。 2.根据权利要求1所述的大长径比花键轴化学机械抛光装备， 其特征在于， 所述驱动台 包括驱动电机和卡盘， 所述驱动台升降装置包括驱动台升降架， 所述驱动电机的输出端与 卡盘相连， 通过所述卡盘夹持工件， 所述 驱动台底部 设有Y向导轨和Y向丝杠电机， 实现驱动 台的Y向运动。 3.根据权利要求1所述的大长径比花键轴化学机械抛光装备， 其特征在于， 床身上还安 装有Z升降导轨和Z升降丝杠， 二 者用于安装毛刷辊台并控制毛刷辊台与工件之间的距离 。 4.根据权利要求1所述的大长径比花键轴化学机械抛光装备， 其特征在于， 所述磁力模 块包括磁盘、 磁体、 磁力模块丝杠、 磁力模块导轨、 磁力模块支座、 磁力模块电机， 其安装于 抛光液槽底部， 用于提供绕Z轴旋转并能沿着Y轴往复平移的磁场力， 若干所述磁力模块支 座等间距安装于磁力模块丝杠和磁力模块导轨上， 各磁力模块支座能够随着 磁力模块丝杠 的转动沿着 磁力模块导轨同时Y向平移， 所述磁力模块电机垂 直安装于磁力模块支 座中间， 所述磁盘安装于磁力模块电机的主轴 上， 且磁盘上表面开设有安装空位， 所述磁体安装于 磁盘的安装空位内， 磁力模块支座在Y向平 移时， 磁盘能平移覆盖整个抛光液槽的底部 。 5.根据权利要求1所述的大长径比花键轴化学机械抛光装备， 其特征在于， 所述抛光液 槽位于磁力模块之上且与磁力模块之间存在 间隙， 其用于盛放收集抛光液， 所述抛光液槽 为薄壁凹槽状结构， 两侧开有便 于夹装工件的圆弧凹槽， 材 料为耐腐蚀塑料 材质。 6.根据权利要求1所述的大长径比花键轴化学机械抛光装备， 其特征在于， 所述抛光液 喷射循环系统用于 收集循环抛光液， 其通过抛光液管路与抛光液喷嘴相通， 所述抛光液喷 射循环系统与抛光液槽相连。 7.根据权利要求1所述的大长径比花键轴化学机械抛光装备， 其特征在于， 所述毛刷模 块包括毛刷辊、 毛刷辊支座、 毛刷辊丝杠、 毛刷辊导轨， 所述毛刷辊通过毛刷辊支座安装于 毛刷辊台底部， 毛刷辊可以绕 自身旋转轴旋转， 用于提供均匀的抛光力， 毛刷辊台底部 设有 毛刷辊丝杠和毛刷辊导轨， 其用于为毛刷辊提供Y向往复平 移自由度。 8.根据权利要求1所述的大长径比花键轴化学机械抛光装备， 其特征在于， 所述控制系 统用于集成控制各部件的运行， 设置运行参数。 9.一种权利要求1～8任一项所述大长径比花键轴化学机械抛光装备的抛光方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1、 控制系统控制毛刷辊台上升至Z向最大位移处， 两侧驱动台相背运行至最大位 移处； 将工件置 于抛光液槽内； 步骤2、 两侧驱动台相向运行， 调 节驱动台高度， 并将工件夹装在两侧卡盘 内， 毛刷辊台权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115464470 A 2下降至毛刷辊与工件接触的位置， 接触距离 视情况而定； 步骤3、 在抛光液槽内添加磁力介质， 在抛光液喷射循环系统内添加化学机 械抛光液； 步骤4、 开启抛光液喷射循环系统， 化学机械抛光液通过抛光液喷嘴喷向工件， 并收集 循环； 开启毛刷模块， 毛刷辊旋转， 并沿着Y轴做往复平 移； 开启磁力模块， 磁 盘旋转， 并沿着Y轴做往复平 移， 带动磁力介质在抛光液槽内运动； 开启驱动台， 卡盘带动工件缓慢间歇旋转； 工件在缓慢间歇旋转过程中， 工件上下部位 分别被毛刷辊和磁性介质处 理； 根据抛光情况调整各部件运行参数； 步骤5、 抛光结束后， 卡盘停止转动， 关闭磁力模块， 升起毛刷辊台， 关闭抛光液喷射循 环系统， 松开卡盘， 卸 下工件； 化学机械抛光液回收至抛光液喷射循环系统中， 磁性介质留 在抛光液槽中。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115464470 A 3