[發明專利]柔性磨拋復合圓弧砂輪

有效

• 申請號: 201210291501.0
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102794716A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 郭隱彪;林曉輝;姜濤;林建華;白志楊
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B24D5/00
• 分類號: B24D5/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森;劉勇

技術領域

本發明涉及一種砂輪，尤其是涉及一種超精密非球面磨削和拋光的柔性磨拋復合圓弧砂輪。

背景技術

大口徑非球面透鏡具有口徑大、像質精度高和異性孔徑等特點，慣性約束聚變（ICF）的巨型激光裝置就用大口徑非球面透鏡來實現激光光束的聚焦。這類透鏡元件的加工一般經歷兩個階段，即磨削和拋光。磨削階段主要保證工件的面形精度并減小亞表面損傷，以減少拋光階段的去除量；拋光階段主要去除亞表面損傷，進一步降低工件面形精度和表面粗糙度。

由于采用傳統的金剛石圓弧砂輪磨削非球面是脆性加工，砂輪硬度很高，所以會在磨削后會在工件上留下亞表面損傷，這樣就影響了拋光階段的效率。目前，對非球面的拋光主要采用小磨頭拋光方式，但是采用這樣拋光方式極易產生中頻誤差。由于慣性約束聚變ICF裝置中的高功率固體激光系統要求對其采用的大口徑光學元件的波前質量進行全空間頻段的控制，尤其是元件中頻段的波前誤差，這是因為波前誤差導致的光束高頻調制和非線性增益會造成光學元件的絲狀破壞和降低光束的可聚焦功率，對極紫外或新興的X射線光學而言，中頻段誤差產生的小角度散射會極大地降低光學系統的分辨率。

文獻（郭隱彪，等.基于高效磨削的新型柔性砂輪研究[J].重慶大學學報：自然科學版，2000，23（1）：9-11）中提出一種新型的柔性砂輪，并進行試驗，取得良好效果。但是所述柔性砂輪是平面砂輪，不能用于高精度的軸對稱、非軸對稱非球面加工。

文獻（Z.M.Bzymek，等.Design?of?Flexible?Grinding?Wheel?With?Variable?Hub?Thickness[J].Transactions?of?the?ASME,1994,117(5):260-265）中提出了一種孔洞型柔性砂輪的設計方法。該孔洞型柔性砂輪制造工藝要求非常高，制造難度大，且也不能加工非球面工件。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可明顯降低非球面磨削中的亞表面損傷和拋光過程中的中頻誤差的磨拋復合圓弧砂輪。

本發明設有砂輪主體、氣閥、氣囊弧形調整裝置、環形氣囊、磨拋材料圈和壓緊裝置；

砂輪主體內設有氣道，氣閥設于氣道中，氣道內端與環形氣囊內腔連通，氣道經氣閥外接氣源；氣囊弧形調整裝置設有前氣囊弧形調整環、后氣囊弧形調整環和調整驅動螺桿，前氣囊弧形調整環嵌套在砂輪主體前端面，后氣囊弧形調整環嵌套在砂輪主體后端面，調整驅動螺桿沿軸向穿過前氣囊弧形調整環、砂輪主體和后氣囊弧形調整環，調整驅動螺桿與砂輪主體轉動配合，調整驅動螺桿前部與前氣囊弧形調整環螺紋配合，調整驅動螺桿后部與后氣囊弧形調整環反向螺紋配合；環形氣囊套壓在前氣囊弧形調整環和后氣囊弧形調整環上，磨拋材料圈套在環形氣囊上；壓緊裝置設有前壓環和后壓環，前壓環和后壓環分別壓緊磨拋材料圈兩端面和環形氣囊兩端面，前壓環和后壓環均通過緊固螺釘分別與前氣囊弧形調整環和后氣囊弧形調整環固連。

所述前氣囊弧形調整環和后氣囊弧形調整環最好與砂輪主體軸向滑動配合。

所述磨拋材料圈可由硬橡膠層、修整橡膠層和砂帶組成；硬橡膠層套壓在所述環形氣囊表面，修整橡膠層套在硬橡膠層表面，砂帶套壓在修整橡膠層表面。

所述磨拋材料圈可為拋光墊圈，拋光墊圈的材料可采用聚氨酯。

所述環形氣囊與前氣囊弧形調整環和后氣囊弧形調整環之間均設有密封墊。

所述調整驅動螺桿與砂輪主體轉動配合，最好是在砂輪主體中設有2個對稱布置的軸承，2個軸承均套在調整驅動螺桿上，調整驅動螺桿通過該2個軸承與砂輪主體轉動配合；調整驅動螺桿上最好還對稱設有2個彈性擋圈，彈性擋圈用于軸承的定位，防止軸承的軸向串動。

與現有技術比較，本發明申請具有如下突出優點：