1.一種氣囊式電化學機械拋光頭,包括球冠形氣囊、外支架、內(nèi)支架、轉(zhuǎn)軸和墊片,球冠形氣囊包括底層的橡膠囊基體和外層的聚氨酯拋光膜,外支架與內(nèi)支架固定連接,球冠形氣囊的開口端套在內(nèi)支架的底端,外支架與內(nèi)支架共同支撐固定球冠形氣囊,球冠形氣囊與外支架的接觸部分設(shè)置有墊片,內(nèi)支架與轉(zhuǎn)軸固定連接;其特征在于,在橡膠囊基體與聚氨酯拋光膜之間設(shè)有一層導電層,該導電層由導電聚合物粘貼在底層橡膠囊基底的球冠表面上形成,聚氨酯拋光膜膠粘在導電層的外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣囊式電化學機械拋光頭,其特征在于,所述的導電聚合物中鑲嵌有磨粒,所述的磨粒為鑄鐵或者鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種氣囊式電化學機械拋光頭,其特征在于,所述的聚氨酯拋光膜上開有各種孔或者溝槽。
4.超聲振動輔助電化學機械拋光裝置,包括電腦、電化學分析儀、拋光頭、拋光主軸及其夾持機構(gòu)、真空吸附夾具和電解池,待拋光處理的工件通過真空吸附夾具固定在電解池中,拋光頭安裝于拋光主軸上;電化學分析儀的工作電極與工件連接,參比電極設(shè)置在電解池邊緣,對電極與氣囊式電化學機械拋光頭的導電層連接;其特征在于,還包括超聲波發(fā)生器和超聲振子,所述的拋光頭為如權(quán)利要求1或2所述的氣囊式電化學機械拋光頭,超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻交流電信號并輸出至超聲振子;超聲振子將高頻交流電信號并轉(zhuǎn)化為機械能,將超聲振動施加在氣囊式電化學機械拋光頭上或者通過滾輪將超聲振動施加在電解池上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲振動輔助的電化學機械拋光裝置,所述的參比電極為石墨,放置于電解池邊緣5mm位置處。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲振動輔助的電化學機械拋光裝置,所述的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻交流電信號頻率為24.3kHz,工作電極與對電極間的外加電壓小于4V。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6任一所述的超聲振動輔助的電化學機械拋光裝置,所述的工件為非球面的硬脆材料,所述的硬脆材料為陶瓷或金屬。
8.一種超聲振動輔助的電化學機械拋光方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)將待拋光處理的工件通過真空吸附夾具固定在電解池中,將氣囊式電化學機械拋光頭安裝于拋光主軸上使氣囊形成密閉腔體,在腔體內(nèi)充入低壓氣體;
(2)將氣囊式電化學機械拋光頭趨近工件表面,并在氣囊式電化學機械拋光頭與工件表面之間加入電解液;
(3)超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻交流電信號并輸出至超聲振子;
(4)超聲振子將高頻交流電信號并轉(zhuǎn)化為機械能,將超聲振動施加在氣囊式電化學機械拋光頭上或者通過滾輪將超聲振動施加在電解池上;
(5)在外加電場及超聲振動的作用下,工件的被拋光面與氣囊式電化學機械拋光頭的聚氨酯拋光膜形成摩擦副;
(6)摩擦副在電解液、超聲振動及外加電場的作用下對工件進行拋光,獲得超精密光滑的工件表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超聲振動輔助的電化學機械拋光方法,其特征在于,所述的超聲振動為超聲橢圓振動。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種超聲振動輔助的電化學機械拋光方法,其特征在于,所述的外加電場是通過在氣囊式電化學機械拋光頭的導電層與工件間施加外加電壓形成的。