[發(fā)明專利]一種宏微復(fù)合恒壓拋光裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010145038.3
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111230654B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱相優(yōu);張嘉榮;鄧建南;卓少木
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州精點科技有限公司;廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B24B13/00
• 分類號: B24B13/00;B24B49/16;B24B41/00
• 代理公司: 北京化育知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

本發(fā)明公開了一種宏微復(fù)合恒壓拋光裝置及方法，該方法包括以下步驟：利用杠桿結(jié)構(gòu)、杠桿兩端的配重以及杠桿的力臂變化調(diào)節(jié)拋光壓力大小；拋光設(shè)備對旋轉(zhuǎn)對稱非球面模仁表面進行拋光加工時，利用左右移動軸和旋轉(zhuǎn)擺動軸控制拋光位置，利用空間上的升降伺服軸控制模仁拋光點在空間上豎直方向上的位置不變，結(jié)合杠桿原理從宏觀上保證拋光壓力的穩(wěn)定；拋光頭上安裝有壓力傳感器和電磁力裝置，根據(jù)拋光壓力變化控制電磁力裝置從微觀上調(diào)整補償拋光壓力的變化，閉環(huán)控制保證拋光過程的恒壓。本發(fā)明通過宏微復(fù)合的方法控制拋光壓力的恒定，具有更高的控制精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)拋光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種宏微復(fù)合恒壓拋光裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著光電子技術(shù)的發(fā)展，非球面透鏡越來越多的應(yīng)用在光學(xué)系統(tǒng)中，改善傳統(tǒng)球面透鏡光學(xué)系統(tǒng)中存在的像差大，視場小，光學(xué)系統(tǒng)體積大的弊病。常用的非球面透鏡制造技術(shù)有兩種，冷加工和熱壓成型。冷加工技術(shù)包括了對鏡片毛胚的磨削和拋光，這種技術(shù)生產(chǎn)效率低，常用于天文和軍工領(lǐng)域的大口徑的光學(xué)透鏡制造。熱壓成型技術(shù)利用高精密模具，通過加熱透鏡毛坯，并在玻璃透鏡處于在高彈態(tài)時，施加一定壓力，通過一定時間的保壓和降溫最后成型可以直接使用的完成件透鏡。模壓成型技術(shù)生產(chǎn)效率高，適用于民用透鏡如車載鏡頭、安防鏡頭和手機鏡頭的大批量生產(chǎn)。但是模壓成型技術(shù)需要用到精密模具，模具表面的面型精度和表面粗糙度直接決定了模壓生產(chǎn)中非球面透鏡的質(zhì)量。常用的模具加工方法為磨削和拋光。先利用高精度磨床對模具毛坯進行磨削，再通過拋光設(shè)備對磨削加工導(dǎo)致的模仁表面粗糙度大、面型精度不合要求以及產(chǎn)生表面亞損傷等問題進行修復(fù)。拋光的精度直接決定了模仁表面的精度。

常用的非球面拋光方法有氣囊拋光、小磨頭拋光、磁流變拋光、離子束拋光等。其中氣囊拋光和小磨頭拋由于其拋光頭形狀較小，常用在中小口徑的非球面拋光領(lǐng)域。氣囊拋光和小磨頭拋光方法以Preston經(jīng)驗公式作為指導(dǎo)理論，通過控制拋光壓力、拋光接觸點速度、拋光駐留時間等參數(shù)實現(xiàn)確定性材料去除。在實際應(yīng)用中，拋光點速度和拋光駐留時間易于控制，但是拋光的壓力控制誤差較大。在氣囊拋光和小磨頭拋光中，常常控制拋光壓力和拋光速度恒定，通過改變拋光駐留時間來控制拋光去除量。實際生產(chǎn)應(yīng)用中，拋光速度容易通過拋光工具的幾何參數(shù)來控制，但拋光壓力的控制較為復(fù)雜。拋光壓力的控制方法可以分為兩類型，剛性力控制和柔順力控制。剛性力控制是通過拋光設(shè)備各驅(qū)動軸和位移耦合在一起，通過拋光接觸模型中的參數(shù)如彈簧阻尼、剛性、彈性模量來計算運動軸的拋光位移。剛性力控制較為復(fù)雜。柔順力控制是單獨控制拋光壓力，拋光壓力不涉及拋光設(shè)備各驅(qū)動軸的運動位移。氣囊拋光為柔順力控制拋光壓力，通過控制氣囊的壓力來控制拋光壓力，但這對氣囊的制作要求較高，并且限制了氣囊的尺寸。小磨頭拋光可以進行剛性控制和柔順力控制，在小磨頭上包裹一層聚氨酯拋光墊，通過聚氨酯的彈性模量來計算拋光壓力和拋光設(shè)備各軸的位移，但這種控制方法是會由于聚氨酯拋光墊彈性模量的差異使得拋光壓力產(chǎn)生差異。為了消除這種差異，在小磨頭上包裹一層拋光絨布或者聚氨酯時，單獨通過力傳感器檢測拋光壓力的大小，再來控制拋光壓力。但控制壓力范圍大，控制精度不高。