[發明專利]一種基于壓電陶瓷驅動器的變形拋光盤

在審

• 申請號: 201710149292.9
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN107052947A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 代萬俊;楊英;薛嶠;陳良明;胡東霞;袁強;張鑫;王德恩;趙軍普;張曉璐;曾發;王深圳;張崑;周維;朱啟華;鄭奎興;粟敬欽
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: B24B13/01
• 分類號: B24B13/01;B24B13/02
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙)11357
• 代理人: 劉洪勛

技術領域

本發明屬于非球面鏡拋光設備技術領域，具體地說涉及一種基于壓電陶瓷驅動器的變形拋光盤。

背景技術

近幾年，人們發展了一種計算機控制的可變形拋光盤技術，用于非球面鏡拋光。在拋光運動過程中，人們能夠隨時自動改變拋光盤的形狀以適應所到之處的鏡面面形。目前，主動拋光盤技術主要分為兩類：

一種是基于彎矩驅動器的能動磨盤技術，將多組彎矩驅動器均勻分布在拋光盤背面，施加不同的彎矩于拋光盤上，從而改變拋光盤的曲率，使拋光盤變形，以保證任意時刻、任意位置與加工件吻合。由于彎矩驅動器體積較大，需要足夠的空間，因此，這類能動拋光盤只適用于拋光大鏡面。

另一種是基于壓電陶瓷驅動器的能動拋光盤技術，控制壓電陶瓷驅動器變形，改變能動拋光盤的面形，從而使拋光盤在任意時刻、任何位置產生與理想非球面鏡的局部表面形狀，將工件加工為非球面，這類能動拋光盤可以加工中小口徑的非球面鏡。但現有的基于壓電陶瓷驅動器的變形拋光盤，是將壓電陶瓷驅動器沿徑向安裝在基盤上。由于壓電陶瓷驅動器的伸縮量與其自身長度成正比，約為長度的千分之一，為了保證拋光盤的形變量，則選用的壓電陶瓷驅動器長度不能太短，這將使得拋光盤徑厚比非常小，導致拋光盤的穩定性較差。

發明內容

發明人在長期實踐中發現：在拋光過程中，拋光盤的運動方式多為行星運動，增加拋光盤的徑厚比，能夠顯著提高拋光盤在自轉時的穩定性以及與工件的吻合性。針對現有技術的種種不足，為了解決上述問題，現提出一種徑厚比大、適用于中小口徑非球面鏡拋光的基于壓電陶瓷驅動器的變形拋光盤。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于壓電陶瓷驅動器的變形拋光盤，包括底座、位于底座上的多個壓電陶瓷驅動器和位于壓電陶瓷驅動器上方的基盤；

還包括多個彈性片，所述彈性片沿其徑向安裝于底座上表面，且其與壓電陶瓷驅動器一對一設置，所述彈性片的頂部與基盤下表面相抵；

所述壓電陶瓷驅動器沿其軸向安裝于底座上表面，且其一端指向底座中心，另一端處設有頂緊件，所述彈性片與壓電陶瓷驅動器指向底座中心的一端相抵，壓電陶瓷驅動器對彈性片施加擠壓力后，彈性片會產生沿其軸向的伸縮量，以改變基盤的面形；

所述底座下表面設有導電滑環，所述壓電陶瓷驅動器通過導電滑環與電壓源連接。

進一步，所述基盤為鋁制球面薄板。

進一步，壓電陶瓷驅動器上加載的電壓為Umax/2時，基盤產生的面形定義為初始面形；壓電陶瓷驅動器上加載的電壓為0～Umax/2時，基盤產生負向形變；壓電陶瓷驅動器上加載的電壓為Umax/2～Umax時，基盤產生正向形變。

進一步，所述壓電陶瓷驅動器的最小伸縮量為納米級。

進一步，所述壓電陶瓷驅動器加載電壓后，其沿軸向產生的伸縮量為Δs，所述彈性片沿其徑向產生的伸縮量為Δx，所述彈性片沿其軸向產生的伸縮量為Δy，且Δs＝Δx，Δy＝n×Δx，其中，n表示由徑向轉移到軸向位移的放大量。

進一步，在基盤面積特定的前提下，增加所述壓電陶瓷驅動器的個數，提高基盤的面形精度。

進一步，所述底座和基盤之間設有固定盤，所述固定盤內開設長條槽，所述壓電陶瓷驅動器、彈性片均位于長條槽內，所述頂緊件位于固定盤的邊緣處，并與壓電陶瓷驅動器的端部相抵。

進一步，所述壓電陶瓷驅動器上方設有支撐盤，所述支撐盤內開設凹槽，所述基盤位于凹槽內，且基盤上表面高于支撐盤上表面，所述凹槽內對應彈性片處設有凸起，且凸起與彈性片的個數相等，所述凸起的頂部與基盤的下表面相抵，所述彈性片的頂部與支撐盤的下表面相抵。

進一步，所述壓電陶瓷驅動器呈對稱式安裝于底座上表面。

進一步，所述支撐盤為鋁制結構或者鋼制結構。

本發明的有益效果是：

1、將壓電陶瓷驅動器和彈性片組合，共同作用改變基盤的面形。將壓電陶瓷驅動器沿其軸向放置，通過改變加載到其上的電壓使其產生伸縮量，通過壓電陶瓷驅動器擠壓彈性片，使彈性片產生沿其軸向的伸縮量，促使基盤上各相應點產生垂直方向的位移，從而改變整個基盤的面形。由于壓電陶瓷驅動器沿其軸向放置，通過選擇橫截面較小的壓電陶瓷驅動器，增加拋光盤的徑厚比，結構緊湊，顯著提高拋光盤在自轉時的穩定性以及與工件的吻合性，成本低。