[發明專利]一種球面及平面光學元件的線接觸磨拋裝置及方法

有效

• 申請號: 201310086872.X
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103170886A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 陳耀龍;張川;陳曉燕
• 申請（專利權）人: 西安交通大學蘇州研究院;北京龍奧特科技有限責任公司
• 主分類號: B24B13/01
• 分類號: B24B13/01;B24B13/06
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明涉及一種球面及平面光學元件的線接觸磨拋裝置及方法。

背景技術

光學元件的應用遍布在人們的生活中各個角落，大到天文望遠鏡，小到微型攝像頭均可見到光學元件的身影。球面及平面光學元件是應用得最為廣泛的光學元件，具有加工成本低、易于加工、加工成品率高等特點。

傳統的球面、平面光學元件的拋光加工工藝多采用準球心法進行高速拋光，其加工設備造價低廉，且操作簡單。但是這種設備對于磨拋盤與工件之間接觸壓力的控制較為模糊，浮動范圍大，因此不容易實現確定量加工。而且，在傳統的拋光方法中，一種曲率半徑、口徑的工件就需要一個磨拋盤基體，同口徑不同曲率半徑或者同曲率半徑不同口徑的工件都需要不同的磨拋盤，這就造成了加工成本的提升。

發明內容

本發明目的是：提供一種提供一種適用于球面及平面光學元件數控磨拋加工的加工工藝及與之相對應的磨拋裝置，在中國專利（ZL?200810103309.8）中提到的數控磨床上，與專有的工藝軟件配合使用，能夠達到提高加工精度及加工效率、降低生產成本的目的。

本發明的技術方案是：一種球面及平面光學元件的線接觸磨拋裝置，其特征在于：它包括工具柄和磨拋盤基體，所述工具柄用于連接磨拋盤基體并可安裝在數控加工設備的工具軸上，或者將筒形磨拋盤基體與工具柄合為一個整體，作為一個獨立的拋光裝置，所述磨拋盤基體上粘貼有拋光膜，所述磨拋盤基體可以是仿形磨拋盤基體或筒形磨拋盤基體。

優選的，所述工具柄底部有突出的磨拋盤連接桿，用于跟所述磨拋盤基體頂部凹陷的磨拋盤定位接口進行配合，將工具柄和磨拋盤基體連接固定后，所述磨拋盤連接桿被壓入磨拋盤定位接口中，兩者之間不出現空隙。從而保證所述筒形磨拋盤基體、工具柄的同軸度。

優選的，所述工具柄和磨拋盤基體上都設有螺紋接口，兩者通過螺釘連接固定。所述螺釘優選為內六角螺釘。既保證兩者間的連接可靠性，又方便安裝維護。

優選的，所述仿形磨拋盤基體的外形為一回轉體，其母線為一圓弧，曲率半徑為r₁；在仿形磨拋盤基體的一端設有一個磨拋盤定位接口，用于將所述仿形磨拋盤基體安裝在工具柄上，使用之前將拋光膜貼附于仿形磨拋盤基體的回轉面上，精確修整后的拋光膜的母線為一圓弧，曲率半徑為r₂；選用的拋光膜厚度為h，滿足r₂=r₁+h。

優選的，所述筒形磨拋盤基體的外形為圓筒形，其一端為圓弧狀，圓弧曲率半徑為r₃；另一端設有一個磨拋盤定位接口，用于將所述筒形磨拋盤基體安裝在工具柄上，使用之前將拋光膜貼附在筒形磨拋盤基體下方圓弧端，精確修整后的拋光膜的截面曲線為一精確的圓弧，圓弧曲率半徑為r₄；選用的拋光膜厚度為h，滿足r₄=r₃+h。

一種球面及平面光學元件的線接觸磨拋方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將磨拋盤連接桿壓入磨拋盤定位接口中，并通過螺釘將兩者固定，使磨拋盤連接桿與磨拋盤定位接口之間不出現間隙；

（2）采用粘結劑將拋光膜粘貼于磨拋盤基體下部，待粘貼劑凝固后對拋光膜的圓弧曲率半徑進行修整；

（3）修整時，將磨拋裝置安裝在數控加工設備的工件軸上，將修整砂輪安裝在數控加工設備的工具軸上，采用點接觸方式對拋光膜的圓弧曲率半徑進行修整，使拋光膜上的圓弧曲率半徑處處一致；

（4）使用時，將磨拋裝置安裝在數控設備的工具軸上，待加工工件安裝在數控設備的工件軸上，在磨拋的加工過程中，首先將待加工非球面的相關參數及磨拋裝置的尺寸數據輸入工藝軟件，并生成數控NC文件，磨拋裝置及待加工工件即可在數控設備的控制下，使得在任意加工位置上，磨拋裝置與待加工工件均為線接觸，在加工過程中，仿形磨拋盤基體與待加工工件的接觸軌跡為工件的子午截面曲線的一部分，屬于仿形法加工；筒形磨拋盤基體與工件的接觸軌跡為一包絡圓，屬于范成法加工。