離軸非球面光學(xué)加工裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種離軸非球面光學(xué)加工裝置，屬于光學(xué)元件加工【技術(shù)領(lǐng)域】。它包括加工平臺(tái)、變頻電機(jī)、驅(qū)動(dòng)軸和擺動(dòng)軸；驅(qū)動(dòng)軸依次與擺幅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)臂連接；擺動(dòng)軸上設(shè)有擺臂座；擺臂座上設(shè)有擺臂；驅(qū)動(dòng)臂經(jīng)關(guān)節(jié)軸承與連桿連接，連桿與擺臂座連接；擺臂上設(shè)有滑塊，滑塊中安裝電機(jī)及減速器，滑塊上設(shè)有連接板，連接板上設(shè)有滾動(dòng)軸承；減速器上連接轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸經(jīng)偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與頂桿連接，頂桿與磨盤連接。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)研磨和拋光的復(fù)合加工，自動(dòng)化程度高，加工成本低，加工效率高，精度高，并可保證元件精度的一致性。
【專利說明】離軸非球面光學(xué)加工裝置
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)元件加工設(shè)備，尤其是研磨拋光機(jī)，屬于光學(xué)元件加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]大口徑、大相對(duì)孔徑離軸非球面應(yīng)用于高能激光武器以及紅外光學(xué)系統(tǒng)中，可以獲得更高的能量，并能使光學(xué)系統(tǒng)更加緊湊。這種非球面的非球面度在毫米級(jí)以上，要由最接近球面的磨盤研磨成非球面面形。
[0003]離軸非球面光學(xué)元件的對(duì)稱中心在鏡面外側(cè)，元件上各點(diǎn)的曲率半徑不一致，普通的兩軸或三軸加工機(jī)床普遍采用與原件相近口徑的磨盤進(jìn)行研磨和拋光加工,只能加工成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的非球面工件，在加工離軸非球面時(shí)，磨盤的去除函數(shù)變化大，無法實(shí)現(xiàn)其面形的加工。
[0004]傳統(tǒng)的加工方法是，最接近球面向非球面面形加工的過程中，主要采用手工修磨或修拋的方式實(shí)現(xiàn)，在耗費(fèi)大量的人力物力的同時(shí)，對(duì)加工精度的控制需要光學(xué)加工人員的經(jīng)驗(yàn)非常豐富才能實(shí)現(xiàn)。
[0005]再者，手工加工時(shí)加工工具的運(yùn)行軌跡精度難以保證，相同的加工方式元件的去除量難以一致，通常是運(yùn)用多次測(cè)量的結(jié)果，對(duì)元件上個(gè)離散高點(diǎn)進(jìn)行多次迭代研磨，逐步收斂其面形，導(dǎo)致加工時(shí)間長(zhǎng)。
[0006]現(xiàn)有比較成熟的加工方法是計(jì)算機(jī)控制加工系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制機(jī)床的多自由度運(yùn)動(dòng)，控制研磨或拋光工具在元件上的運(yùn)動(dòng)軌跡和駐留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)元件加工余量的去除。但是這類加工方法控制系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)的擬合精度和控制軟件的分辨率要求非常高，對(duì)機(jī)床的精度要求高，導(dǎo)致成本非常高，而且加工效率低。
[0007]與本專利最為接近的已有技術(shù)是中科院長(zhǎng)春精密機(jī)械與物理研究所名稱為“一種離軸非球面光學(xué)冷加工機(jī)床”(專利號(hào)ZL 200720094802.9)，采用上下模聯(lián)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)離軸非球面的加工，上盤擺動(dòng)幅度小，由于其小幅度擺動(dòng)方式頻率低，磨盤在擺動(dòng)過程中存在中心上的一個(gè)死點(diǎn)，導(dǎo)致其加工效率低，加工精度一致性差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供一種集研磨和拋光為一體的光學(xué)加工裝置。
[0009]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:離軸非球面光學(xué)加工裝置，包括加工平臺(tái)、變頻電機(jī)、驅(qū)動(dòng)軸和擺動(dòng)軸；驅(qū)動(dòng)軸依次與擺幅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)臂連接；擺動(dòng)軸上設(shè)有擺臂座；擺臂座上設(shè)有擺臂；驅(qū)動(dòng)臂經(jīng)關(guān)節(jié)軸承與連桿連接，連桿與擺臂座連接；擺臂上設(shè)有滑塊，滑塊中安裝電機(jī)及減速器，滑塊上設(shè)有連接板，連接板上設(shè)有滾動(dòng)軸承；減速器上連接轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸經(jīng)偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與頂桿連接，頂桿與磨盤連接。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是，可實(shí)現(xiàn)研磨和拋光的復(fù)合加工，自動(dòng)化程度高，加工成本低，加工效率高，精度高，并可保證元件精度的一致性。【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是擺幅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是圖2的俯視圖；
[0014]圖4是驅(qū)動(dòng)臂和連桿連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5是圖4的俯視圖；
[0016]圖6是擺臂和滑塊的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖7是連接板和滑塊連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖8是滑塊上的弧形孔結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖9是偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖10是頂桿和磨盤連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖11是圖10的A— A剖視圖；
[0022]圖12是鎖緊機(jī)構(gòu)、壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖13是磨盤運(yùn)行軌跡示意圖。
[0024]圖中零部件及編號(hào):
[0025]I一驅(qū)動(dòng)軸,2—擺幅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，3—驅(qū)動(dòng)臂,4一擺動(dòng)軸,5—鎖緊機(jī)構(gòu)，
[0026]6—壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，7—擺臂座，8—擺臂，9一滑塊，10—電機(jī)及減速器，
[0027]11一轉(zhuǎn)軸，12—滾動(dòng)軸承，13一偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，14一磨盤，15—兀件，
[0028]16—銷，17—頂桿，18—關(guān)節(jié)軸承，19一連桿，20—工作臺(tái)，
[0029]21—連接板，22-調(diào)節(jié)螺栓，23-矩形鍵，24-梯形槽，25-鎖緊螺栓，
[0030]26-連接螺栓，27-弧形孔，28—加工軌跡，29-梯形鍵，30-變頻電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0032]參見圖1，離軸非球面光學(xué)加工裝置，包括離軸非球面光學(xué)加工裝置，包括加工平臺(tái)20、變頻電機(jī)30、驅(qū)動(dòng)軸I和擺動(dòng)軸4 ;驅(qū)動(dòng)軸I依次與擺幅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2、驅(qū)動(dòng)臂3連接；擺動(dòng)軸4上設(shè)有擺臂座7 ;擺臂座7上設(shè)有擺臂8 ;驅(qū)動(dòng)臂3經(jīng)關(guān)節(jié)軸承18與連桿19連接，連桿19與擺臂座7連接；擺臂8上設(shè)有滑塊9，滑塊9中安裝電機(jī)及減速器10，滑塊9上設(shè)有連接板21，連接板21上設(shè)有滾動(dòng)軸承12 ;減速器上連接轉(zhuǎn)軸11，轉(zhuǎn)軸11經(jīng)偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13與頂桿17連接，頂桿17與磨盤14連接。
[0033]擺臂8上設(shè)有壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6。壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6通過擺臂8的傳導(dǎo)可以調(diào)節(jié)磨盤14的加工壓力。如圖12所示。
[0034]擺臂座7上設(shè)有鎖緊機(jī)構(gòu)5。用于節(jié)擺臂8的高度并將其鎖緊。如圖12所示。
[0035]實(shí)現(xiàn)過程是:驅(qū)動(dòng)軸I由變頻電機(jī)30驅(qū)動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)其速度的控制，擺幅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2安裝在驅(qū)動(dòng)軸3上，如圖2、圖3所示，通過調(diào)節(jié)擺幅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2上T型槽上的調(diào)節(jié)螺栓22可以改變擺動(dòng)軸4的擺動(dòng)幅度。驅(qū)動(dòng)臂3另一端通過一個(gè)連桿19連接在擺臂座7上，驅(qū)動(dòng)臂3和連桿19通過關(guān)節(jié)軸承18連接，連接方式如圖4、圖5所示
[0036]擺臂8通過銷16安裝在擺臂座7上，擺臂8可繞銷16上下轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)磨盤14的高度，適應(yīng)不同厚度的元件?；瑝K9通過矩形鍵23安裝在擺臂8上，如圖6所示，擰松滑塊9上的四個(gè)連接螺栓26，可以調(diào)節(jié)滑塊9在擺臂8上前后移動(dòng)，以適應(yīng)不同參數(shù)(離軸量)的元件，通過滑塊9上的矩形鍵23限制其相對(duì)擺臂8的軸向旋轉(zhuǎn)。
[0037]伺服電機(jī)及減速器10通過連接螺栓26安裝在連接板21上，連接板21安裝在滑塊9的弧形孔27上面，如圖8所示；伺服電機(jī)及減速器10軸線方向和擺動(dòng)軸4軸線方向的夾角在75-105°范圍可調(diào)，以適應(yīng)離軸非球面上不同環(huán)帶區(qū)域的曲率半徑。連接方式如圖7所示，轉(zhuǎn)軸11通過兩個(gè)滾動(dòng)軸承12限制其在徑向上的移動(dòng)。
[0038]轉(zhuǎn)軸11上的梯形槽24和頂桿17上的梯形鍵29構(gòu)成偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)13，如圖9所示，擰松鎖緊螺栓25即可調(diào)節(jié)偏心的大小，最大可調(diào)偏心距離10mm，當(dāng)加工時(shí)采用的磨盤14的尺寸改變時(shí)，用于調(diào)節(jié)相應(yīng)的偏心距離。磨盤14與頂桿17的連接方式如圖10、圖11所示，磨盤14相對(duì)頂桿17軸向可以小幅度擺動(dòng)。
[0039]磨盤14在伺服電機(jī)及減速器10的驅(qū)動(dòng)下繞轉(zhuǎn)軸11平動(dòng)，同時(shí)在擺臂8的擺動(dòng)帶動(dòng)磨盤14繞擺動(dòng)軸4擺動(dòng)，形成了元件的加工軌跡28為環(huán)帶螺旋線，如圖13所示。
[0040]加工時(shí)元件15固定在距離擺動(dòng)軸4中心的距離為非球面的離軸量。調(diào)節(jié)滑塊9與擺動(dòng)軸4中心的距離，可實(shí)現(xiàn)元件上不同環(huán)帶的迭代加工。
【權(quán)利要求】
1.一種離軸非球面光學(xué)加工裝置，包括加工平臺(tái)(20)、變頻電機(jī)(30)、驅(qū)動(dòng)軸(I)和擺動(dòng)軸(4);其特征在于，驅(qū)動(dòng)軸(I)依次與擺幅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(2)、驅(qū)動(dòng)臂(3)連接；擺動(dòng)軸(4)上設(shè)有擺臂座(7);擺臂座(7)上設(shè)有擺臂(8);驅(qū)動(dòng)臂(3)經(jīng)關(guān)節(jié)軸承(18)與連桿(19)連接，連桿(19)與擺臂座(7)連接；擺臂(8)上設(shè)有滑塊(9)，滑塊(9)中安裝電機(jī)及減速器(10)，滑塊(9 )上設(shè)有連接板(21)，連接板(21)上設(shè)有滾動(dòng)軸承(12);減速器上連接轉(zhuǎn)軸(11)，轉(zhuǎn)軸(11)經(jīng)偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(13 )與頂桿(17 )連接，頂桿(17 )與磨盤(14)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離軸非球面光學(xué)加工裝置，其特征在于，所述的擺臂(8)上設(shè)有壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離軸非球面光學(xué)加工裝置，其特征在于，所述的擺臂座(7)上設(shè)有鎖緊機(jī)構(gòu)(5)。
【文檔編號(hào)】B24B13/00GK203527195SQ201320721300
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】馬平, 鄢定堯, 鮑振軍, 蔡紅梅, 朱衡, 樊非, 何曼澤, 趙恒 , 周佩璠, 黃金勇, 黃穎 申請(qǐng)人:成都精密光學(xué)工程研究中心