[發(fā)明專(zhuān)利]一種熱控式自適應(yīng)拋光磨頭

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610423277.4
• 申請(qǐng)日: 2016-06-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107498424A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王飛;王高文;彭利榮;王紹治;隋永新;楊懷江
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B24B13/01
• 分類(lèi)號(hào): B24B13/01
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44316
• 代理人: 郝明琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)冷加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱控式自適應(yīng)拋光磨頭。

背景技術(shù)

非球面光學(xué)零件具有簡(jiǎn)化系統(tǒng)、改善像質(zhì)、減小系統(tǒng)的外尺寸及重量等特點(diǎn)，因此非球面光學(xué)零件的制造需求很大。由于非球面具有唯一光軸，同時(shí)非球面上各點(diǎn)曲率半徑存在明顯差異，因此普通球面拋光工藝無(wú)法解決非球面預(yù)拋光加工問(wèn)題，目前多采用小磨頭拋光工藝進(jìn)行非球面預(yù)拋光，加工效率低下，加工成本高昂。同時(shí)，小磨頭預(yù)拋光非球面殘留中頻誤差較大，在對(duì)非球面中頻誤差要求極嚴(yán)格的情況下難以獲得滿足系統(tǒng)要求的非球面加工結(jié)果，例如在高NA光刻物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，高精度非球面光學(xué)零件通常具有偏離度大于1mm、梯度大于3°等特征，非球面中頻指標(biāo)需優(yōu)于0.5nmRMS，顯著增加了制造難度，普通小磨頭預(yù)拋光難以滿足上述加工需求。非球面光學(xué)零件的制造中，非球面預(yù)拋光中頻誤差質(zhì)量控制尤其重要，去除非球面中頻誤差的基本原理與球面慢拋相似，需要尋找一種拋光模硬度較高、去除率較低及面形匹配能力較好的拋光磨頭，其中拋光模硬度高與面形匹配能力較好這兩種需求構(gòu)成矛盾。由于非球面具有變化的曲率半徑，普通硬度高的磨頭無(wú)法實(shí)現(xiàn)在較大相對(duì)面積上與非球面保持良好的接觸，因此中頻誤差控制能力明顯下降。

在中國(guó)專(zhuān)利中，申請(qǐng)?zhí)枮?01310034268.2的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一項(xiàng)名為“一種雙柔性自適應(yīng)拋光磨頭”的技術(shù)方案，該方案所述的拋光磨頭采用柔性層作為拋光模與非球面貼合的變形層，實(shí)現(xiàn)了一種非球面柔性自適應(yīng)拋光磨頭。該方案的局限在于柔性層伸縮量較小，在拋光偏離量較大的非球面時(shí)存在伸縮量不足的問(wèn)題，而在申請(qǐng)?zhí)枮?01510562614.3的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一項(xiàng)名為“一種自適應(yīng)拋光磨頭”的技術(shù)方案，該方案所述的拋光磨頭利用多個(gè)彈性小磨頭實(shí)現(xiàn)面形自適應(yīng)功能，子磨頭單元與非球面接觸面積較小，加工中將不利于非球面中頻面形的快速收斂，在申請(qǐng)?zhí)枮?01510450069.9的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)的“一種內(nèi)聯(lián)式多氣缸自適應(yīng)拋光磨頭”所述技術(shù)方案，同樣具有子磨頭單元與非球面接觸面積較小的局限。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種熱控式自適應(yīng)拋光磨頭。

一種熱控式自適應(yīng)拋光磨頭，包括法蘭基座、安裝在所述法蘭基座上用于產(chǎn)生熱能的加熱單元、位于所述加熱單元上且用于控制所述加熱單元溫度的熱控單元、與所述加熱單元接觸傳熱的拋光層，所述加熱單元與所述拋光層同心設(shè)置，所述熱控單元通過(guò)控制所述加熱單元產(chǎn)生的熱能調(diào)節(jié)所述拋光層的硬度。

可選地，所述加熱單元包括加熱片、電插頭、加熱板電線和熱場(chǎng)勻化片，所述熱場(chǎng)勻化片為雙層結(jié)構(gòu)，所述雙層結(jié)構(gòu)之間夾持所述加熱片，以使得所述熱場(chǎng)勻化片受熱均勻。

可選地，所述熱控單元還包括熱控信號(hào)傳輸電纜、加熱板電線、熱感應(yīng)電線、溫度傳感器及導(dǎo)電滑環(huán)；所述熱控信號(hào)傳輸電纜的一端與所述熱控單元連接，所述熱控信號(hào)傳輸電纜的另一端與所述導(dǎo)電滑環(huán)連接；所述熱感應(yīng)電線的一端與所述導(dǎo)電滑環(huán)連接，所述熱感應(yīng)電線的另一端與所述溫度傳感器連接；所述加熱板電線的一端與所述導(dǎo)電滑環(huán)連接，所述加熱板電線的另一端與所述加熱片連接；所述溫度傳感器位于所述加熱片中，所述溫度傳感器將采集的溫度信息通過(guò)所述熱感應(yīng)電線傳輸?shù)綗峥貑卧鰺峥貑卧鶕?jù)所述溫度信息控制所述加熱片工作。

可選地，所述熱場(chǎng)勻化片與所述法蘭基座之間間隔設(shè)置有隔熱片，所述隔熱片將所述熱場(chǎng)勻化片和所述法蘭基座隔開(kāi)。

可選地，所述拋光層具有弧形的加工區(qū)，所述加工區(qū)與所述熱場(chǎng)勻化片貼合。

可選地，所述法蘭基座具有環(huán)形凹槽，所述拋光層的一端嵌套在所述環(huán)形凹槽中，所述加熱片及熱場(chǎng)勻化片容納于所述環(huán)形凹槽中。

可選地，其特征在于，所述拋光層為瀝青拋光模。

可選地，所述法蘭基座、所述導(dǎo)電滑環(huán)、所述隔熱片、所述熱場(chǎng)勻化片以及所述加熱片使用緊固螺栓同心裝配。

可選地，所述法蘭基座和所述熱場(chǎng)勻化片采用不銹鋼或硬鋁材料，所述溫度傳感器采用熱敏電阻。

可選地，所述熱控單元采用手持式潛入式系統(tǒng)模塊或利用加工設(shè)備整機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

熱控式自適應(yīng)拋光磨頭可有效增加硬質(zhì)拋光模與非球面的接觸面積，尤其適合大偏離度非球面預(yù)拋光加工的中頻誤差控制，為加工高精度、大偏離度非球面光學(xué)零件提供了一種有效方案。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中熱控式自適應(yīng)拋光磨頭一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。