專利名稱：柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤及其柔性夾層和柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到計(jì)算機(jī)控制拋光裝置領(lǐng)域，尤其涉及到大口徑、高陡度非球面加工中所需的柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代光學(xué)加工對(duì)鏡面面形的低中高頻誤差都提出了嚴(yán)格的要求，而傳統(tǒng)的CCOS加工技術(shù)在對(duì)低頻誤差進(jìn)行修正的同時(shí)極易引入大量的中高頻成分。傳統(tǒng)的光順工具是一個(gè)和被加工工件大小相近的膠盤，也稱浙青盤，然而這種整體式的膠盤對(duì)大口徑、高陡度的鏡面光順幾乎無能為力。美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)使用主動(dòng)應(yīng)力盤技術(shù)光順大鏡，該種主動(dòng)應(yīng)力盤技術(shù)光順大鏡底盤上均布12個(gè)著力點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)連接有鋼絲繩，使用12個(gè)電機(jī)拉扯鋼絲繩，使之變形，國(guó)內(nèi)成都光電技術(shù)研究所也研究了這種應(yīng)力盤，并取得了一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是這種光順盤控制復(fù)雜，成本高，轉(zhuǎn)速很慢，光順效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種控制簡(jiǎn)單、成本低、轉(zhuǎn)速快、光順效率高的柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤，包括底盤和拋光膠，所述底盤上固接有連接法蘭，所述連接法蘭活動(dòng)連接有可與機(jī)床相連的球頭軸，所述底盤下方通過隔離膜包裹有柔性夾層，所述拋光膠布置在隔離膜底部。上述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤中，優(yōu)選的，所述連接法蘭上方中部開有沉孔，所述沉孔內(nèi)放置有球頭軸端部的球頭，所述球頭上開設(shè)有小孔，所述小孔內(nèi)穿設(shè)有銷釘，且所述銷釘兩端置于沉孔兩側(cè)開設(shè)的方形槽內(nèi)。上述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤中，優(yōu)選的，所述底盤上表面中部開有凹槽，所述連接法蘭的底部設(shè)有與凹槽配合實(shí)現(xiàn)定位的伸出部。上述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤中，優(yōu)選的，所述底盤下表面為球面，所述球面的曲率半徑與待加工的非球面鏡面的最接近球面半徑相同，所述底盤的長(zhǎng)徑比(長(zhǎng)表示底盤的厚度，徑表示底盤的直徑)介于I : 20 I : 30之間，所述底盤的直徑不小于非球面鏡面的直徑(或口徑)的1/3。上述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤中，優(yōu)選的，所述隔離膜通過壓環(huán)固定在所述底盤上。上述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤中，優(yōu)選的，所述拋光膠形狀包括圓形、環(huán)形或者多邊形。作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤中所用柔性夾層材料，所述柔性夾層主要由硼酸、二甲基硅油按照I : 2.5 I : 5的比例在220°C 280°C條件下加熱2 3小時(shí)反應(yīng)得到。上述柔性夾層中，優(yōu)選的，所述柔性夾層為粘彈性材料，在相同頻率的外部載荷作用下，所述柔性夾層的動(dòng)態(tài)彈性模量為光順盤用拋光膠的動(dòng)態(tài)彈性模量的1/50 1/20。作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤的操作方法，包括以下步驟
(1)安裝設(shè)備將所述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤安裝好，并將所述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤上的球頭軸與機(jī)床相連；
(2)光順加工開啟機(jī)床，進(jìn)行光順工作，所述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤在自轉(zhuǎn)的同時(shí)沿非球面鏡面的半徑來回進(jìn)給，同時(shí)非球面鏡面在轉(zhuǎn)臺(tái)上旋轉(zhuǎn)，所述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤的轉(zhuǎn)速控制在60rpm以下，非球面鏡面的轉(zhuǎn)速控制在30rpm以下，所述光順盤和非球面鏡面的轉(zhuǎn)速方向相同或者相反。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤的直徑較大，光順效率高，從而實(shí)現(xiàn)了大口徑、高陡度非球面等復(fù)雜面形的光順加工；本發(fā)明通過增加相對(duì)較軟的柔性夾層來被動(dòng)適應(yīng)光學(xué)鏡面面形，通過相對(duì)較硬的拋光膠去除中高頻誤差，可 以在光順的同時(shí)盡量保護(hù)低頻面形；而球鉸連接、最接近球面的底盤可以最大程度保證光順盤和鏡面面形的貼合；此外，本發(fā)明還提出了一種制備柔性夾層材料的方法，實(shí)驗(yàn)證明簡(jiǎn)易可行；拋光膠布置成不同形狀，如環(huán)形、多邊形，可以控制不同環(huán)帶的加工量。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例中柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤的整體結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤采用圓形拋光膠的仰視圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例中柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤的俯視圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例中柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤采用環(huán)形拋光膠的仰視圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例中柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤采用多邊形拋光膠的仰視圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例中柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤拋光過程示意圖。圖例說明
I、連接法蘭；2、底盤；3、壓環(huán)；4、柔性夾層；5、隔離膜；6、拋光膠；7、球頭軸；8、銷釘；
9、方形槽；10、沉孔；11、螺紋連接孔；12、伸出部；13、螺釘連接孔；14、安裝孔；15、側(cè)安裝孔；16、球頭；17、非球面鏡面18、光順盤。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。一種本發(fā)明的如圖I 圖3所示的柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤18，包括底盤2、連接法蘭I和柔性夾層4。底盤2下表面為球面，球面的曲率半徑與待加工的非球面鏡面17的最接近球面半徑相同，底盤2的長(zhǎng)徑比為I : 25，底盤2的直徑為非球面鏡面17的口徑的1/3;底盤2上方連接有連接法蘭I，連接法蘭I上開設(shè)有沉頭螺釘穿過的多個(gè)螺紋連接孔11，連接法蘭I通過沉頭螺釘固定在底盤2上表面。連接法蘭I上方活動(dòng)連接有可與機(jī)床相連的球頭軸7，連接法蘭I的上表面中部開有沉孔10，沉孔10內(nèi)放置有球頭軸7端部的球頭16，球頭16上開設(shè)有小孔，小孔內(nèi)穿設(shè)有銷釘8，且銷釘8兩端放置在沉孔10兩側(cè)開設(shè)的方形槽9內(nèi)；球頭軸7上設(shè)有與機(jī)床連接的安裝孔14和側(cè)安裝孔15，且球頭軸7可以相對(duì)連接法蘭I在一定角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并且可以在豎直面上平移，球頭軸7和銷釘8相互配合可以實(shí)現(xiàn)力和力矩的傳遞。為了減小傾覆力矩對(duì)加工的不利影響，應(yīng)使沉孔10盡量深；此時(shí)，也能夠使得柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤18盡可能適應(yīng)非球面鏡面17的面形。底盤2上表面中部開有定位槽，連接法蘭I的下表面則設(shè)有與定位槽相配合的伸出部12，這樣不僅便于連接法蘭I的定位安裝，而且有利于保證連接法蘭I與底盤2的同軸度。底盤2下方通過隔離膜5包裹有柔性夾層4，隔離膜5通過壓環(huán)3固定在底盤2上，底盤2的外緣沿圓周方向均勻布設(shè)8個(gè)螺釘連接孔13，其與隔離膜5和壓環(huán)3的螺紋孔一一對(duì)應(yīng)，以供固定隔離膜5和壓環(huán)3的螺釘通過。拋光膠6間隔布置在隔離膜5底部。拋光膠6由很多小膠塊組成，彼此之間留有縫隙，縫隙的寬度約為2_左右，便于磨料流通；拋光膠6可根據(jù)實(shí)際拋光要求選擇合理的形狀，例如，圖4 所示的環(huán)形拋光膠對(duì)環(huán)帶誤差具有一定的修形能力，圖5所示的多邊形拋光膠對(duì)邊緣效應(yīng)的抑制作用比較明顯。本實(shí)施例中使用的柔性夾層4主要是通過硼酸、二甲基硅油、硅藻土等制備，具體方法包括以下步驟首先按照I : 3的體積比準(zhǔn)備硼酸和二甲基硅油，將硼酸加熱至250°C，待其融化后混入二甲基硅油，繼續(xù)在250°C條件下加熱3小時(shí)(2 3小時(shí)均可)，此時(shí)硼酸和二甲基硅油發(fā)生離子型聚合反應(yīng)，生成聚合度較大的聚二甲基硅氧烷，最后加入適量填充劑硅藻土等得到具有低動(dòng)態(tài)彈性模量的的柔性夾層4，其中，柔性夾層為粘彈性材料，在相同頻率的外部載荷作用下，柔性夾層4的動(dòng)態(tài)彈性模量為拋光膠6的動(dòng)態(tài)彈性模量的 1/50。本實(shí)施例中的柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤，工作時(shí)如圖6所示，具體操作步驟如下
1、首先將連接法蘭I和底盤2安裝在一起，在底盤2底部均勻鋪設(shè)一定厚度的柔性夾層4，柔性夾層4 一面與底盤2直接貼合，其余面均被隔離膜5包裹，在隔離膜延伸端蓋上壓環(huán)3，擰上螺釘固定在底盤2上；
2、然后將制作好的小塊拋光膠6按所需形狀粘在隔離膜5表面，待粘接牢固后將所有膠塊在非球面鏡面17上貼合壓平，最后將球頭軸7端部的球頭16置入沉孔10中，銷釘8對(duì)準(zhǔn)方形槽9壓入；
3、將光順盤18通過球頭軸7與機(jī)床連接后，開動(dòng)機(jī)床，機(jī)床通過球頭軸7對(duì)整個(gè)光順盤18施加一定的壓力，此壓力均勻分布在非球面鏡面17上，光順盤在設(shè)定程序的控制下按所需路徑和速度運(yùn)行，即可實(shí)現(xiàn)光順目的。工作時(shí)，光順盤18在自轉(zhuǎn)的同時(shí)沿非球面鏡面17的半徑來回進(jìn)給，同時(shí)非球面鏡面17在轉(zhuǎn)臺(tái)上旋轉(zhuǎn),光順盤18的轉(zhuǎn)速控制在60rpm以下(本實(shí)施例可設(shè)定為50rpm),非球面鏡面17的轉(zhuǎn)速控制在30rpm以下(本實(shí)施例可設(shè)定為27rpm),光順盤18和非球面鏡面17的轉(zhuǎn)速方向相同(或者相反)。
權(quán)利要求
1.一種柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤，包括底盤(2)和拋光膠(6)，其特征在于所述底盤(2)上固接有連接法蘭(I )，所述連接法蘭(I)活動(dòng)連接有可與機(jī)床相連的球頭軸(7)，所述底盤(2 )下方通過隔離膜(5 )包裹有柔性夾層(4 )，所述拋光膠(6 )布置在隔離膜(5 )底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤，其特征在于所述連接法蘭(I)上方中部開有沉孔(10)，所述沉孔(10)內(nèi)放置有球頭軸(7)端部的球頭(16)，所述球頭(16)上開設(shè)有小孔，所述小孔內(nèi)穿設(shè)有銷釘(8)，且所述銷釘(8)兩端置于沉孔(10)兩側(cè)開設(shè)的方形槽(9)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤，其特征在于所述底盤(2)上表面中部開有凹槽，所述連接法蘭(I)的底部設(shè)有與凹槽配合實(shí)現(xiàn)定位的伸出部(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤，其特征在于所述底盤(2)下表面為球面，所述球面的曲率半徑與待加工的非球面鏡面(17)的最接近球面半徑相同，所述底盤(2)的長(zhǎng)徑比介于I : 20 I : 30之間，所述底盤(2)的直徑不小于非球面鏡面(17)直徑的1/3。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤，其特征在于所述隔離膜(5 )通過壓環(huán)(3 )固定在所述底盤(2 )上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤，其特征在于所述拋光膠(6)形狀包括圓形、環(huán)形或者多邊形。
7.一種用于柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤中的柔性夾層，其特征在于所述柔性夾層(4)主要由硼酸、二甲基硅油按照I : 2. 5 I : 5的比例在220°C 280°C條件下加熱2 3小時(shí)反應(yīng)得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性夾層，其特征在于所述柔性夾層(4)為粘彈性材料，在相同頻率的外部載荷作用下，所述柔性夾層(4)的動(dòng)態(tài)彈性模量為光順盤用拋光膠的動(dòng)態(tài)彈性模量的1/50 1/20。
9.一種如權(quán)利要求I 6任一所述的柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤的操作方法，包括以下步驟 (1)安裝設(shè)備將所述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤安裝好，并將所述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤上的球頭軸(7)與機(jī)床相連； (2)光順加工開啟機(jī)床，進(jìn)行光順工作，所述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤在自轉(zhuǎn)的同時(shí)沿非球面鏡面(17)的半徑來回進(jìn)給，同時(shí)非球面鏡面(17)在轉(zhuǎn)臺(tái)上旋轉(zhuǎn)，所述柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤的轉(zhuǎn)速控制在60rpm以下，非球面鏡面(17)的轉(zhuǎn)速控制在30rpm以下，所述光順盤和非球面鏡面(17)的轉(zhuǎn)速方向相同或者相反。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性被動(dòng)適應(yīng)型光順盤，包括底盤(2)和拋光膠(6)，底盤(2)上固接有連接法蘭(1)，連接法蘭(1)活動(dòng)連接有可與機(jī)床相連的球頭軸(7)，底盤(2)下方通過隔離膜(5)包裹有柔性夾層(4)，拋光膠(6)布置在隔離膜(5)底部；柔性夾層(4)主要由硼酸、二甲基硅油按照配比在一定溫度下加熱反應(yīng)制得；操作時(shí)先安裝光順盤，再按照一定的轉(zhuǎn)速和加工路徑進(jìn)行加工即可。本發(fā)明具有控制簡(jiǎn)單、成本低、轉(zhuǎn)速快、光順效率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B24B13/00GK102794718SQ20121026644
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者戴一帆, 彭小強(qiáng), 李圣怡, 聶徐慶, 胡皓, 石峰 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)