[發明專利]一種非球面光學零件的研拋方法

有效

• 申請號: 201210039869.8
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102581743A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 詹建明;于四海;胡利永
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B24B37/00
• 分類號: B24B37/00;B24B37/005;B24B37/11
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 蔡菡華

技術領域

本發明涉及一種機械領域中零件的加工方法，尤其涉及一種非球面光學零件的研拋方法。

背景技術

非球面光學零件因具有良好的光學特性而受到研究者的廣泛關注。近年來，非球面光學零件研拋技術與裝備的研究開發一般利用超精密多軸數控機床為平臺，以多軸數控插補運動伺服的方式進行加工，以實現非球面研拋過程的數控化、精量化，一定程度上提高了研拋的加工效率。但是利用上述設備加工存在以下技術缺陷：（1）由于在加工過程中只是通過數控機床切削加工的位置伺服控制對零件進行加工，而無法對作用在零件上的研拋力進行實時控制，從而使得曲面研拋過程的研拋力不確定、不一致，導致零件表面的精整加工質量不確定、不一致；（2）設備成本高，一般每臺數控機床的價值在數百萬甚至上千萬，極大的阻礙了非球面零件加工的生產普及化。

申請日為2010年6月8日專利號為ZL201010196710.8的中國發明專利說明書中公開了一種非球面光學零件的研拋方法，其優點是通過該方法在加工過程中可直接控制研拋法向力，克服了由于柔順機械系統力/位耦合問題導致的力控制不準確難題，有利于獲得穩定、一致的曲面輪廓，提高了零件表面的精整加工質量；而且以柔順控制的方式對非球面光學零件進行加工，避免了精密加工對機械系統精度的高要求，降低了設備的制造成本，有利于推廣應用；但是該研拋方法必須控制其研拋力為法向研拋力，否則便無法進行加工；而且由于轉盤通過由至少一根彈簧組成的柔順控制裝置與第一傳動軸連接，使轉動臂的轉動角度無法精確控制，加工時，只能通過將研磨工具靠在加工零件上，導致其加工質量不穩定。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是一種控制簡單且表面精加工均勻，產品質量穩定的非球面光學零件的研拋方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種非球面光學零件的研拋方法，包括以下具體步驟：

（1）、在第一電機上連接第一傳動機構以帶動第一傳動軸轉動，將夾具固定安裝在第一傳動軸上，并將待加工零件安裝在夾具上；

（2）、在數控機床的伺服工作臺上固定安裝第二電機和第二傳動軸，并在第二電機上連接第二傳動機構以帶動第二傳動軸轉動；

（3）、在第二傳動軸上同軸固定設置法蘭盤，在法蘭盤的端面上固定設置與第二傳動軸相垂直的缸體，并在缸體的下端固定安裝第三電機，在第三電機的驅動軸上同軸固定連接絲桿，并將絲桿穿入缸體中，絲桿的中心軸線經過第二傳動軸的中心點，在絲桿上螺接螺母，同時在缸體內設置活塞，在活塞和螺母之間固定連接彈簧，然后在活塞上固定設置與絲桿同軸的活塞桿，活塞桿穿出缸體，并在活塞桿的端部設置安裝盤，在安裝盤上固定設置研拋頭；

（4）、將研拋頭頂在待加工零件上；

（5）、設定伺服工作臺在X方向的進給位移，記為x_p，設定伺服工作臺在Y方向的進給位移，記為y_p，并設定：????????????????????????????????????????????????，

其中：x、y表示研拋頭頂在待加工零件上加工點的位置，表示研拋頭在待加工零件上的加工點到第二傳動軸中心軸的距離，θ表示研拋頭在待加工零件上的加工點至第二傳動軸中心軸的連線與X向的夾角，F表示研拋頭作用在待加工零件上的研拋力，k表示彈簧的彈性系數，表示彈簧的變形量；

（6）、根據步驟（5）中設定的關系式通過控制系統控制伺服工作臺在X、Y方向的進給運動以及第二電機的轉動，實現控制研拋頭在X、Y方向的進給位移x_p、y_p以及研拋頭繞第二傳動軸轉動的角度，同時控制第三電機的轉動實現對研拋頭作用在待加工零件上的研拋力的控制，最終完成對非球面光學零件的研拋加工。

所述的步驟（3）中，所述的安裝盤固定連接在所述的活塞桿的端部。

所述的步驟（3）中，所述的安裝盤軸接在所述的活塞桿的端部。

所述的第一電機采用交流無級變速電機，所述的第一傳動機構為同步帶和同步帶輪，所述的第二電機采用伺服電機，所述的第二傳動機構為同步帶、同步帶輪組合或蝸輪蝸桿。?

所述的步驟（3）中，在所述的缸體中注入液體，所述的液體為水、油或油脂等其它液態狀物質，所述的絲桿密封穿入所述的缸體中，所述的活塞桿密封穿出所述的缸體。

所述的研拋頭的形狀為半球面。