[發明專利]雙擺極坐標快速非球面數控加工機床

無效

• 申請號: 201310253855.0
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103341807A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 李俊峰;謝京江;宋淑梅;陳亞;宣斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: B24B13/01
• 分類號: B24B13/01;B24B41/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明屬于光學冷加工技術領域，涉及一種非球面光學元件快速數控加工的裝置，具體涉及一種雙擺極坐標快速非球面數控加工機床。

背景技術

非球面光學元件具有光學系統設計靈活、成像質量好、光能損失少、儀器小型化、輕量化、系統更加簡潔及在校正像差上具有獨特的優點，非球面光學元件的口徑越大，其系統的空間觀測分辨率越高、集光能力和信噪比越好，達到長焦距和大視場的效果，因此被廣泛的應用到大型望遠鏡、空間相機、軍事偵察等各個領域。

目前，對于中等口徑非球面的加工主要有傳統加工技術和現代加工技術，傳統加工技術主要是通過傳統修帶拋光機和高級技師的手工修磨相結合的方法完成非球面光學元件的加工，這種方法對人的依賴性比較大，存在一定的人為不確定性，加工效率低，重復性差；現代加工技術主要是通過高精度計算機數控機床完成對各種非球面光學元件的加工，但是也存在著設備復雜、成本高、效率低等問題；針對光學系統快速集成的要求，利用以往加工技術加工非球面光學元件時，由于采用單模式加工，很難有效抑制大的非球面度梯度帶來的中頻誤差，影響非球面光學元件的質量，從而嚴重影響相機的成像質量；另外，采用單模式加工加工周期長，效率較低，無法滿足研制計劃要求。

發明內容

本發明的目的在于提出一種雙擺極坐標快速非球面數控加工機床，解決現有技術存在的設備復雜、成本高、加工周期長、效率低及影響非球面光學元件的質量的問題，實現非球面光學元件的快速加工研制。

為實現上述目的，本發明的雙擺極坐標快速非球面數控加工機床包括皮帶傳動機構、主軸、工件承載臺、A擺加工工具和B擺加工工具；所述主軸兩端安裝在裝有軸承的軸承座內，所述皮帶傳動機構的輸出端與主軸一端固連，所述主軸的另一端與所述工件承載臺固連，被加工非球面光學元件貼固在所述工件承載臺上，所述A擺加工工具和B擺加工工具結構相同，所述A擺加工工具中的A擺曲柄盤上開有T型槽，通過T形槽螺栓和球形鉸鏈與A擺加工工具中的A擺連桿連接實現自由回轉，通過T型槽螺栓在所述A擺曲柄盤上的T型槽內的自由滑動調節所述A擺加工工具的曲柄長度，所述A擺加工工具和B擺加工工具以不同的運動模式和路徑在工件的不同工位上并行工作。

所述皮帶傳動機構包括主軸伺服驅動電機、主軸減速器、主動輪、皮帶和從動輪；主軸伺服驅動電機的輸出軸與主軸減速器的輸入軸剛性固連，主軸減速器的輸出軸與主動輪的轉軸連接，主動輪與從動輪通過皮帶連接。

所述A擺加工工具包括A擺擺軸的傳動曲柄搖桿機構、A擺壓力調節器、A擺擺軸、A擺擺臂、A擺拋光盤和A擺頂針；A擺擺軸的兩端安裝在裝有軸承的軸承座內，其上端通過銷軸與A擺擺臂連接，A擺擺臂的擺桿水平伸向被加工非球面光學元件的上方，在A擺擺臂的擺桿末端通過A擺頂針帶動A擺拋光盤的工作面與被加工非球面光學元件的被加工面滑動接觸，A擺壓力調節器與A擺擺臂連接為A擺拋光盤提供拋光壓力；所述A擺擺軸的傳動曲柄搖桿機構中的A擺搖桿的一端與所述A擺擺軸通過鍵連接，所述A擺擺軸的傳動曲柄搖桿機構為A擺加工工具提供動力并調整運動姿態。

所述A擺擺軸的傳動曲柄搖桿機構包括A擺驅動電機、A擺減速器、A擺曲柄盤、A擺連桿、A擺球型鉸鏈和A擺搖桿；A擺驅動電機的軸與A擺減速器的輸入軸剛性固連，A擺減速器的輸出軸與A擺曲柄盤的轉軸連接，A擺曲柄盤通過T型槽螺栓和鉸鏈與A擺連桿的一端連接，A擺連桿的另一端通過球型鉸鏈與A擺搖桿的一端連接，A擺搖桿的另一端與A擺擺軸通過鍵連接。

所述A擺曲柄盤9與A擺連桿10之間的連接處到曲柄盤中心的這一段稱為曲柄，與A擺連桿10以及A擺搖桿13共同構成了A擺曲柄搖桿機構，所述A擺曲柄擺桿機構的最小傳動角γmin≥50°；A擺曲柄擺桿機構的行程速度變化系數K≈1。

本發明的有益效果為：本發明的雙擺極坐標快速非球面數控加工機床加工時，將非球面光學元件固緊在工件承載臺上，主軸皮帶傳動系統驅動主軸做圓周運動或是定角度往復擺動，從而帶動工件承載臺與非球面光學元件做圓周運動或定角度往復擺動；A擺擺軸傳動曲柄搖桿機構驅動A擺擺軸小擺幅往復擺動，從而帶動A擺擺臂與拋光盤的小擺幅往復擺動；同時，B擺擺軸傳動曲柄搖桿機構驅動B擺擺軸帶動B擺擺臂和B擺拋光盤小擺幅往復擺動，A擺拋光盤和B擺拋光盤的相對于非球面光學元件的小擺幅往復擺動配合非球面光學元件的定角度往復擺動或轉動達到非球面的雙工位快速修帶拋光的目的。