[發明專利]一種針對深矢高非球面元件自適應柔性低應力裝夾裝置及裝夾方法

有效

• 申請號: 202110530025.2
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113211351B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 韋前才;周煉;陳賢華;馬厚才;鄭楠;李潔;王健;張清華;許喬
• 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: B25B11/00
• 分類號: B25B11/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王敏

1.一種針對深矢高非球面元件自適應柔性低應力裝夾裝置，其特征在于，所述裝夾裝置包括真空吸附基體(1)、若干柔性支撐單元(2)、雙通道旋轉接頭(3)、氣管(4)、頂圈(6)、密封圈(7)、自定心卡盤(8)和高精度數控回轉臺(9)；其中，

所述真空吸附基體(1)通過所述自定心卡盤(8)固定于所述高精度數控回轉臺(9)上，且所述真空吸附基體(1)的外側壁均勻分布有矩陣排列的若干柔性支撐單元(2)；所述柔性支撐單元(2)的表面與深矢高非球面元件(5)表面的曲面方程一致；

所述真空吸附基體(1)沿軸線方向設有通孔(1-1)，及所述通孔(1-1)與所述柔性支撐單元(2)之間的間隙(2-1)形成真空吸附通道；所述通孔的一端通過螺紋I(1-3)與所述雙通道旋轉接頭(3)的通道I(3-1)連接，用于深矢高非球面元件(5)的真空吸附；所述通孔(1-1)的內壁上均勻布設有沿徑向的放射性通孔(1-2)，及所述放射性通孔(1-2)與所述雙通道旋轉接頭的通道II(3-2)連接；

所述柔性支撐單元(2)為中空結構，所述柔性支撐單元(2)的材料為柔性材料，及所述柔性支撐單元(2)的四周密封固定在所述真空吸附基體(1)的外表面，且所述柔性支撐單元(2)與所述放射性通孔(1-2)形成通路；

采用恒壓壓縮空氣對所述柔性支撐單元(2)進行充氣，以保證所述柔性支撐單元(2)的表面與所述深矢高非球面元件(5)的表面完全貼合，并將所述密封圈(7)放置于所述頂圈(6)內，使所述密封圈(7)與所述深矢高非球面元件(5)的端面貼緊，以保證真空吸附不漏氣，最終通過“吸+撐”方式來實現所述深矢高非球面元件(5)自適應柔性低應力裝夾。

2.根據權利要求1所述的一種針對深矢高非球面元件自適應柔性低應力裝夾裝置，其特征在于，所述真空吸附基體(1)與所述自定心卡盤(8)的接觸面輪廓為圓形或3n邊形，n為正整數，且所述接觸面的上部設有螺紋。

3.根據權利要求1或2所述的一種針對深矢高非球面元件自適應柔性低應力裝夾裝置，其特征在于，所述真空吸附基體(1)和所述頂圈(6)的材料為低熱膨脹系數且高硬度的金屬材料，及所述金屬材料的熱膨脹系數小于9，硬度大于80HRB。

4.根據權利要求1所述的一種針對深矢高非球面元件自適應柔性低應力裝夾裝置，其特征在于，所述放射性通孔(1-2)的夾角為30°～60°，且所述放射性通孔(1-2)的間距為所述深矢高非球面元件(5)高度的1/3～1/8。

5.根據權利要求1所述的一種針對深矢高非球面元件自適應柔性低應力裝夾裝置，其特征在于，所述頂圈(6)通過內壁圓周面上的螺紋II(6-2)與所述真空吸附基體(1)上的螺紋連接，且所述頂圈(6)的端面設有下沉寬3mm～5mm、深3mm～5mm的沉孔(6-1)，及所述頂圈(6)的圓周面上設有3個～6個螺紋孔。

6.根據權利要求1所述的一種針對深矢高非球面元件自適應柔性低應力裝夾裝置，其特征在于，所述雙通道旋轉接頭(3)為一端固定，另一端可繞軸線自由旋轉的器件，及所述雙通道旋轉接頭具有互不影響且不漏氣的兩個通道。

7.根據權利要求1所述的一種針對深矢高非球面元件自適應柔性低應力裝夾裝置，其特征在于，所述柔性支撐單元(2)之間的間隙為3mm～5mm，高度為所述深矢高非球面元件(5)高度的1/3～1/8。

8.根據權利要求1所述的一種針對深矢高非球面元件自適應柔性低應力裝夾裝置，其特征在于，所述深矢高非球面元件(5)為長徑比大于等于0.5:1、壁厚小于等于12mm、母線方程為曲線或復合曲線的光學元件，且所述深矢高非球面元件(5)的材料為氟化鎂、硫化鋅等紅外光學材料。

9.一種如權利要求1～8中任一權利要求所述的針對深矢高非球面元件自適應柔性低應力裝夾裝置的裝夾方法，其特征在于，所述裝夾方法具體包括如下步驟：

步驟一、安裝元件：將壓縮空氣氣管(10)、真空吸附氣管(11)與所述雙通道旋轉接頭(3)相連，將所述深矢高非球面元件(5)扣在所述裝夾裝置上，使元件非加工面與所述柔性支撐單元(2)完全貼合；

步驟二、密封：在真空吸附基體細牙螺紋上布滿密封劑，螺桿通過所述頂圈(6)軸線旋轉使所述密封圈(7)與所述深矢高非球面元件(5)緊密接觸；

步驟三、固定安裝：采用所述自定心卡盤(8)將所述真空吸附基體(1)與所述高精度數控回轉臺(9)連接穩固；

步驟四、自適應柔性裝夾：抽走所述柔性支撐單元(2)間隙中的空氣，使所述柔性支撐單元(2)與元件緊密貼合，通過對所述柔性支撐單元(2)充氣使其表面與元件完成貼合，從而實現深矢高非球面元件(5)的加工裝夾。