[發(fā)明專利]一種非球面光學元件拋光裝置及拋光方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210467005.6
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102922389A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭隱彪;潘日;王振忠;謝銀輝;王春錦;楊峰
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學
• 主分類號: B24B13/01
• 分類號: B24B13/01;B24B13/005
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機械加工拋光裝置，尤其是涉及一種非球面光學元件拋光裝置及拋光方法。

背景技術(shù)

非球面光學元件具有矯正像差、簡化系統(tǒng)、提高光學系統(tǒng)精度的優(yōu)點。激光核聚變裝置、高能激光、紅外熱成像、衛(wèi)星用光學系統(tǒng)等對高精度非球面元件都有極大的需求。然而由于大口徑非球面光學元件最后成型需要經(jīng)歷磨削、研磨和拋光等幾道冷加工工序，每道工序?qū)鈱W元件表面質(zhì)量都會產(chǎn)生不同的影響。因此獲得高精密非球面光學元件成為國內(nèi)外學者面臨的難題。作為光學元件冷加工的最后一道工序精密拋光，近年來得到了迅速發(fā)展，主要有小工具拋光方法、磁流變拋光、應(yīng)力盤拋光、離子束拋光、計算機控制光學表面成型技術(shù)等。現(xiàn)有的主流拋光方法數(shù)控拋光方法存在顯著缺點，即拋光工具不能很好地和工件吻合，這也是造成非球面光學元件難以加工得到高精度的原因。

氣囊式拋光作為近幾年國內(nèi)外新興的拋光技術(shù)，采用具有一定充氣壓力的球形氣囊作為拋光工具，不僅可以保證拋光頭與被拋光工件表面吻合性好，而且可以通過調(diào)節(jié)壓力控制拋光效率和被拋光工件的表面質(zhì)量，是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ姆乔蛎婀鈱W元件拋光方法。

中國專利CN101774146A公開一種微型非球面元件研磨及拋光裝置，包括主電機和主電機驅(qū)動的若干凸輪，還包括磨盤架和磨盤架上設(shè)置的磨盤，還包括夾持非球面元件的夾具頭，在工作狀態(tài)下，所述磨盤接觸并研磨或拋光夾具頭上夾持的非球面元件；所述凸輪支撐磨盤架，磨盤架隨著凸輪的轉(zhuǎn)動發(fā)生擺動，使得磨盤對非球面元件表面形成切向研磨或拋光。

中國專利CN101323097公開一種用于超大口徑非球面光學零件的磁流變拋光裝置，它包括機床、磁流變拋光裝置以及與分別以上各組件相連的控制系統(tǒng)，機床包括用來放置待加工工件的床身，其X軸向直線運動機構(gòu)布置于床身上兩側(cè)，可移動龍門固定于X軸向直線運動機構(gòu)的滑塊上，Y軸向直線運動機構(gòu)布置于可移動龍門的橫梁上，Z軸向直線運動機構(gòu)固定于Y軸向直線運動機構(gòu)的滑塊上，用來安裝磁流變拋光裝置的A軸轉(zhuǎn)臺固定于Z軸向直線運動機構(gòu)的滑塊上，磁流變拋光液循環(huán)系統(tǒng)通過第四直線運動機構(gòu)固定于橫梁上，兩者的運動方向一致，磁流變拋光裝置位于待加工工件的正上方。

中國專利CN2721313公開一種非球面光學零件柔性拋光裝置，包括支撐件和設(shè)置在支撐件下端的安裝在機器主軸上的接頭，支撐件可通過萬向軸承與機器擺軸相連接，支撐件內(nèi)部為一空腔結(jié)構(gòu)，在支撐件的下端固定有柔性拋光模，支撐件與柔性拋光模共同組成了壓縮氣室，支撐件上還開設(shè)有壓縮氣體進氣口。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對非球面光學元件需求量的日益增長以及非球面光學元件難加工的情況，提供一種非球面光學元件拋光裝置及其拋光方法。

本發(fā)明設(shè)有底座、工作臺旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、工作臺翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、工作臺旋轉(zhuǎn)軸、Y軸直線電機、Y軸導軌、工作臺翻轉(zhuǎn)軸、工作臺底座、工作臺、立柱、橫梁、X軸導軌、X軸直線電機、Z軸底座、Z軸導軌、Z軸直線電機、氣囊工具和控制系統(tǒng)。

所述工作臺底座直接與Y軸直線電機相連并通過Y軸導軌固定在底座上，Y軸直線電機驅(qū)動工作臺底座沿Y軸導軌運動；工作臺翻轉(zhuǎn)軸直接與工作臺翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機相連并安裝在工作臺底座上，工作臺通過工作臺旋轉(zhuǎn)軸與工作臺翻轉(zhuǎn)軸相連，工作臺旋轉(zhuǎn)軸與工作臺旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機相連，工作臺可以進行旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)；2根立柱直接固定在底座上并通過橫梁連接，橫梁上安裝有X軸導軌和X軸直線電機；Z軸直線電機、Z軸底座、Z軸導軌和氣囊工具懸掛于X軸導軌上并可在X軸直線電機驅(qū)動下沿X軸導軌進行X方向的移動；Z軸直線電機固定在Z軸底座上方，氣囊工具通過氣囊工具底座固定在Z軸導軌上并可在Z軸直線電機驅(qū)動下沿Z軸導軌進行Z方向的移動；所述氣囊工具設(shè)有2根旋轉(zhuǎn)軸（氣囊工具A軸、氣囊工具B軸）、2個旋轉(zhuǎn)軸電機（氣囊工具A軸電機、氣囊工具B軸電機）、上連接板、編碼盤、編碼盤連接軸、連接板連接軸、下連接板和氣囊，氣囊工具A軸電機通過氣囊工具底座固定在Z軸導軌上，氣囊工具A軸電機和氣囊工具A軸連接并通過上連接板與編碼盤相連，編碼盤和下連接板通過編碼盤連接軸連接，通過調(diào)節(jié)編碼盤使編碼盤連接軸旋轉(zhuǎn)可以控制氣囊工具B軸與非球面光學元件拋光點法線的夾角，上連接板和下連接板通過連接板連接軸連接，連接板連接軸不能旋轉(zhuǎn)，下連接板連接氣囊工具B軸和氣囊工具B軸電機。X軸直線電機、Y軸直線電機、Z軸直線電機、工作臺旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、工作臺翻轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、氣囊工具A軸電機、氣囊工具B軸電機都與控制系統(tǒng)相連接并由控制系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)控。

所述一種非球面光學元件拋光方法，采用非球面光學元件拋光裝置，包括以下步驟：