[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

本發明公開了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，所述裝夾裝置包括真空吸附基體、若干柔性支撐單元、雙通道旋轉接頭、氣管、頂圈、密封圈、自定心卡盤和高精度數控回轉臺；其中真空吸附基體通過自定心卡盤固定于高精度數控回轉臺上，其外側壁均勻分布若干柔性支撐單元；真空吸附基體沿軸線方向設有通孔，通孔與柔性支撐單元之間的間隙形成真空吸附通道；通孔一端通過螺紋與雙通道旋轉接頭的通道I連接；通孔的內壁上均勻布設有沿徑向且與雙通道旋轉接頭的通道II連接的放射性通孔。本發明通過“吸+撐”方式實現裝夾，以解決現有深矢高非球面元件與裝夾裝置無法完全貼合、裝夾精度低及存在裝夾應力的問題。

技術領域

本發明屬于光學超精密加工技術領域，具體涉及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。

背景技術

為了提高系統的空氣動力學性能，使光學元件表面適應系統平臺的外部形狀，深矢高非球面元件應運而生。深矢高非球面元件安裝于系統頭部，可大幅度減小了系統在飛行過程中的空氣阻力，使系統具有更優的機動性能。

深矢高非球面元件由于其大長徑比、薄壁、非常規形狀以及其材料為硬脆材料，給超精密加工和檢測帶來了極大的困難和挑戰，在超精密加工中存在深度高、陡度大、工件易變形等問題，無法采用傳統的表面直接裝夾和中空粘結裝夾。現有用于深矢高非球面元件加工的裝夾裝置和裝夾方法，一是直接將元件內表面與裝夾裝置完全貼合，但元件內表面與裝夾裝置不可避免出現一定的面形誤差，進而導致接觸面為局部接觸甚至電接觸，產生應力集中，導致局部損傷；二是將固定元件與裝夾裝置用粘接膠固定后，采用低熔點石蠟和石膏填充裝夾裝置與元件之間的通槽和縫隙，但粘接膠導致元件取出困難，并且裝夾元件和取出元件時需對低熔點石蠟和石膏進行加熱融化，元件和裝夾裝置由于受熱而變形，受熱不均勻導致加工精度低。

綜上，現有的針對深矢高非球面元件加工的裝夾裝置及裝夾方法是將元件內表面與裝夾裝置完全貼合，采用粘結膠固定、低熔點石蠟和石膏填充裝夾裝置與元件之間的通槽和縫隙的方法，由于元件內表面和裝夾裝置不可避免具有一定的面形誤差、元件受熱不均勻而變形，從而導致元件取出困難和加工精度低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供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，以解決現有深矢高非球面元件與裝夾裝置無法完全貼合、裝夾精度低及存在裝夾應力的問題。

需要說明的是，本發明公開提供的技術是為解決現有的針對深矢高非球面元件加工的裝夾裝置因將元件內表面與裝夾裝置完全貼合，并采用粘結膠固定及利用低熔點石蠟和石膏填充裝夾裝置與元件之間的通槽與縫隙存在的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

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

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

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

采用恒壓壓縮空氣對所述柔性支撐單元進行充氣，以保證所述柔性支撐單元的表面與所述深矢高非球面元件的表面完全貼合，并將所述密封圈放置于所述頂圈內，使所述密封圈與所述深矢高非球面元件的端面貼緊，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自適應柔性低應力裝夾。