[發(fā)明專利]一種任意曲率半徑光學(xué)零件的加工方法及其設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210279461.8
• 申請(qǐng)日: 2012-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN102765029A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉衛(wèi)國(guó);郭忠達(dá);陽(yáng)志強(qiáng);陳智利;彌謙;杭凌俠;王紅軍;田愛玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B13/00
• 分類號(hào): B24B13/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

技術(shù)領(lǐng)域：

????本發(fā)明涉及光學(xué)精密制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種任意曲率半徑光學(xué)零件的加工方法及其設(shè)備。

背景技術(shù)：

????目前，常規(guī)的不同曲率半徑工件拋光制造技術(shù)，是利用和工件面型吻合的磨具或拋光盤進(jìn)行拋光制造光學(xué)零件。這類方法中的拋光用具有一個(gè)相同的特征，有相對(duì)較硬和固定不變的面型，因此，在實(shí)際的加工中，對(duì)不同面形的光學(xué)零件，需要制作不同面形的專門的拋光磨具，同時(shí)，在加工的過程中需要不斷檢測(cè)和校正精磨拋光磨具的面形，才能保證加工的繼續(xù)。這是一個(gè)需要不斷重復(fù)的過程，稍有不慎就會(huì)制造出廢品。在整個(gè)加工過程中，需要根據(jù)零件面形的變化，不斷修正拋光模具，以滿足被加工對(duì)象精度的需求。因而在上述傳統(tǒng)方法中人為經(jīng)驗(yàn)因素也是一個(gè)非常重要的條件，很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不能通過設(shè)備的精度控制工件的加工精度。

????在公開的資料中，也有一些其它技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)任意曲率半徑工件表面的加工，中國(guó)專利ZL96198445.7是美國(guó)羅切斯特大學(xué)發(fā)明的一種用磁流變流體精加工工件表面的方法，該方法是將磁流變液置于一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子表面，帶動(dòng)磁流變液到一個(gè)磁場(chǎng)中，工件和磁場(chǎng)有一定的間隙，磁流變液在通過這個(gè)間隙時(shí)被磁化，并形成瞬時(shí)精加工工具，用于與工件表面的部分接觸并去除工件表面這部分的材料。它類似于一個(gè)接觸面很小的點(diǎn)接觸式研磨拋光，來實(shí)現(xiàn)需要的面形和光滑表面，需要結(jié)合超精密的機(jī)械系統(tǒng)和數(shù)控技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。中國(guó)專利CN?1872494A介紹了一種磁流變?nèi)嵝跃伖庠O(shè)備和方法，其要求工件主軸裝置是移動(dòng)、自轉(zhuǎn)和擺動(dòng)的三維運(yùn)動(dòng)主軸裝置，主要是由擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、上下滑動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，機(jī)座向上通過連接軸連接有擺架，連接軸中心現(xiàn)即拋光加工控制的虛擬軸，通過控制連接軸跟工件的位置關(guān)系實(shí)現(xiàn)不同曲率半徑光學(xué)零件的加工，這種方式對(duì)加工零件的曲率半徑范圍有一定的限制，該方法實(shí)現(xiàn)不同曲率半徑加工過程中，零件所繞擺點(diǎn)位置是固定不動(dòng)的，要實(shí)現(xiàn)不同零件的加工時(shí)，只能通過改變擺桿的長(zhǎng)度來實(shí)現(xiàn)。

????上述的加工方法都是可以實(shí)現(xiàn)球面光學(xué)零件的加工，但是在技術(shù)上還存在一定限制，傳統(tǒng)的方法需要采用特殊的工裝磨具，在進(jìn)行單件光學(xué)零件生產(chǎn)時(shí)，其加工成本較高，中國(guó)專利ZL96198445.7采用的是點(diǎn)接觸式的方法，其用于球面或者平面光學(xué)零件加工時(shí)，加工效率低，中國(guó)專利CN?1872494A介紹的方法能實(shí)現(xiàn)球面光學(xué)零件的加工，且具有較高的加工效率，但是其只能加工部分曲率半徑范圍的球面光學(xué)零件。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明的目的是提供一種任意曲率半徑光學(xué)零件的加工方法及其設(shè)備，即可高質(zhì)量且迅速地加工任意曲率半徑的球面光學(xué)零件的加工方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種任意曲率半徑光學(xué)零件的加工方法，是通過改變主軸裝置與擺軸裝置在空間的相交點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)不同曲率半徑的球面光學(xué)零件的加工。

實(shí)現(xiàn)上述加工方法的一種任意曲率半徑光學(xué)零件的加工設(shè)備，包括機(jī)座、擺軸裝置、擺臂裝置、主軸裝置和磨頭裝置，其特殊之處在于：擺軸裝置鉸接安裝在機(jī)座上，連接點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，擺軸裝置設(shè)置于XOZ平面上且與Z軸的夾角可調(diào)，擺軸裝置的另一端與擺臂裝置鉸接，擺臂裝置設(shè)置于XOY平面上且在XOY平面上可以繞著擺軸裝置做往復(fù)的擺動(dòng)，主軸裝置固定在擺臂裝置上，且主軸裝置在XOZ平面內(nèi)與Z軸的夾角可調(diào)，主軸裝置可沿?cái)[臂裝置在X軸方向上進(jìn)行左右平行移動(dòng)，所述磨頭裝置固定在機(jī)座上，磨頭裝置設(shè)置于XOZ平面內(nèi)且與Z軸平行設(shè)置，磨頭裝置可沿Z軸方向進(jìn)行上下平行移動(dòng)，磨頭裝置也可沿著X軸方向進(jìn)行左右平行移動(dòng)。

上述擺軸裝置包括擺軸旋轉(zhuǎn)軸、支架、角度調(diào)節(jié)裝置和支撐座，支架通過支撐座與機(jī)座固連，支撐座的中心線與坐標(biāo)軸X軸重合，角度調(diào)節(jié)裝置固定于機(jī)座上，擺軸旋轉(zhuǎn)軸通過軸承固定在支架上；

上述擺臂裝置包括擺動(dòng)豎架、擺動(dòng)橫梁、擺臂調(diào)平裝置和擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置,擺動(dòng)橫梁與擺動(dòng)豎架活動(dòng)連接，擺臂調(diào)平裝置一端與擺動(dòng)豎架活動(dòng)連接，另一端與擺動(dòng)橫梁活動(dòng)連接，擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置固定于支架上；

上述主軸裝置包括變速電機(jī)、減速器、皮帶傳速裝置、滑動(dòng)平臺(tái)、主軸支撐架和旋轉(zhuǎn)主軸,滑動(dòng)平臺(tái)滑動(dòng)設(shè)置于擺動(dòng)橫梁上，變速電機(jī)固定安裝在滑動(dòng)平臺(tái)上，減速器固定設(shè)置于主軸支撐架上，主軸支撐架兩端與滑動(dòng)平臺(tái)活動(dòng)連接，變速電機(jī)通過皮帶傳速裝置與減速器輸入軸連接，減速器的輸出軸與旋轉(zhuǎn)主軸同心連接，旋轉(zhuǎn)主軸通過軸承固定于主軸支撐架上；