[發明專利]一種光學元件表面高頻振動共形加工裝置和方法

有效

• 申請號: 201310473603.9
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103495909B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 施春燕;萬勇建;張亮;徐清蘭
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: B24B1/04
• 分類號: B24B1/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;李新華

1.一種光學元件表面高頻振動共形加工裝置，其特征在于，包括精密氣缸（1）、龍門架（2）、高速馬達（3）、精密變頻器（4）、凸輪（5）、擺臂（6）、磨頭（7）、旋轉臺（8）及待加工工件（9）；精密氣缸（1）、高速馬達（3）、凸輪（5）、擺臂（6）和磨頭（7）固定在龍門架（2）上；龍門架（2）固定在旋轉臺（8）正上方；磨頭（7）固定在擺臂正下方；擺臂（6）固定在凸輪（5）上；高速馬達（3）與凸輪（5）連接，高速馬達（3）帶動凸輪（5）旋轉；凸輪（5）旋轉帶動擺臂（6）擺動，從而使固定在擺臂下方的磨頭（7）以一定擺幅擺動；精密氣缸（1）控制上下移動凸輪（5）、擺臂（6）和磨頭（7），使磨頭（7）與待加工工件（9）表面貼合，進而控制磨頭壓在工件表面的壓力大小；待加工工件（9）精確固定在旋轉臺（8）中心；精密變頻器（4）與高速馬達（3）相連，控制高速馬達（3）的轉速，從而控制磨頭（7）的擺動頻率。

2.根據權利要求1所述一種光學元件表面高頻振動共形加工裝置，其特征在于，采用精密汽缸控制磨頭的行程，精確控制磨頭壓在工件表面的壓力。

3.根據權利要求1所述一種光學元件表面高頻振動共形加工裝置，其特征在于，采用高速馬達、凸輪和擺臂組合的結構，使固定在擺臂的磨頭能以一定擺幅做高頻擺動運動。

4.根據權利要求1所述一種光學元件表面高頻振動共形加工裝置，其特征在于，所述裝置實現磨頭以一定壓力緊貼在工件表面做高頻擺動的加工方法。

5.一種使用權利要求1所述光學元件表面高頻振動共形加工裝置進行加工的共形加工方法，其特征在于，該共形加工方法的步驟如下：

步驟S1:根據待加工工件形狀制作拋光磨頭，一方面，拋光磨頭有多層結構，包括基底層、柔性層和拋光層，制作好的拋光磨頭形狀與待加工工件形狀吻合一致；另一方面，磨頭的高度要保證擺動時的擺弧半徑與待加工工件形狀半徑一致，組后將制作好的拋光磨頭固定在擺臂正下方；拋光磨頭尺寸大于待加工工件10-20mm；

步驟S2:裝夾工件，使得待加工工件裝夾在旋轉臺，要求待加工工件中心與旋轉臺中心一致，偏心誤差小于0.1mm，在工件表面加一定量拋光液；

步驟S3:調節磨頭，通過調節精密汽缸，使磨頭以一定壓力正壓在待加工工件表面，保證磨頭與工件表面完全貼合；

步驟S4：根據擺臂和磨頭高度，調節凸輪機構，使得磨頭擺幅達到預期擺幅；

步驟S5：通過精密變頻器，設置磨頭的擺動頻率，啟動電源，開啟旋轉臺，工件旋轉以一定角速度旋轉，磨頭則以一定擺幅在待加工工件表面做弧形高頻振動拋光。

6.根據權利要求5所述共形加工方法，其特征在于，磨頭有多層結構，包括基底層、柔性層和拋光層，使制作好的拋光磨頭在一定壓力作用下形狀與待加工工件形狀共形、吻合一致。

7.根據權利要求5所述共形加工方法，其特征在于，磨頭尺寸要大于待加工工件尺寸，大小范圍可在10-20mm。