專利名稱：一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)控制表面成形拋光工具頭，尤其是涉及對光學(xué)元件加工的一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤，屬于精密光學(xué)表面加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成形技術(shù)(CCOS)是由美國Itek公司的I J.Rupp在上世紀(jì)70年代初期率先提出的。它根據(jù)定量的面形檢測數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)控制一個小工具頭(一般尺寸為工件尺寸的1/4-1/12)對光學(xué)零件進(jìn)行研磨或拋光，工具頭以一定的去除率在工件表面上移動并且在表面各區(qū)域停留相應(yīng)的時間，整個工件表面材料去除量為各區(qū)域材料去除量的疊加。它充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)執(zhí)行速度快，記憶準(zhǔn)確等優(yōu)勢，使加工的重復(fù)精度及效率大幅度提高，因而在光學(xué)加工領(lǐng)域占有重要的地位。

為了獲得穩(wěn)定的去除函數(shù)，需要拋光工具頭的面型和被加工工件的面形比較吻合。目前保持去除函數(shù)較為穩(wěn)定的方法主要有兩種。一種為采用能夠重復(fù)塑形的材料作為拋光模，例如浙青混合物；將按照特定比例配制而成的浙青混合物，熔融后黏合在平面金屬工具頭上，在即將凝固時將其與被拋光表面貼合塑形，在拋光過程中，浙青混合物可跟隨被加工面形變化；但是在一定的拋光壓力下，由于拋光磨損和形變較大，需要多次更換；采用浙青盤拋光的過程中可能會出現(xiàn)浙青混合物層的碎裂，將會導(dǎo)致被加工工件表面受到劃傷；此外浙青材料的彈性恢復(fù)能力比較差，如果用于高速拋光，浙青拋光層不能及時實(shí)現(xiàn)彈性恢復(fù)，這樣也會嚴(yán)重影響拋光的面形精度，無法實(shí)現(xiàn)精確的材料去除。另一種方法是采用一系列不同曲率的拋光盤；對于加工不同曲率的面型，為了增加拋光墊與被拋光面形的吻合度，需要制作一系列不同曲率的工具頭，再在工具頭上安裝拋光片對工件進(jìn)行加工(一般的拋光片采用聚四氟乙烯拋光墊，相對于浙青拋光層，其不僅有利于保持面型，并可以有效的地抑制光學(xué)元件表面的波紋度和亞表面損傷)；但是對于加工不同曲率的工件，同一種工具頭不能重復(fù)使用，這樣不僅增加了工作量，而且增加了加工成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上在CCOS中出現(xiàn)的問題提出了一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤。該拋光工具的盤面面型能夠連續(xù)調(diào)整，并且面型在調(diào)整完后能夠鎖定保持不變。實(shí)現(xiàn)了一盤多用的功能，降低了加工的復(fù)雜性、危險(xiǎn)性和加工成本，提高了加工的效率。本發(fā)明解決的技術(shù)問題所采用的方案是:本發(fā)明是一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤，包括盤座、彈性裝置、聯(lián)鎖、滑槽、聯(lián)鎖頂絲、推拉桿、邊圈、邊圈頂絲、塑形墊和拋光墊。上述組成部分的連接關(guān)系為:所述盤座頂端與加工機(jī)床的轉(zhuǎn)軸固定；盤座的圓孔腔內(nèi)依次裝有彈性裝置和推拉桿，彈性裝置可以沿縱向自由伸縮；推拉桿再依次穿過聯(lián)鎖和滑槽上相應(yīng)滑孔；滑槽和盤座固定，滑槽上滑孔和盤座上圓孔腔相對應(yīng)，滑槽上聯(lián)鎖頂絲和聯(lián)鎖側(cè)壁相對；聯(lián)鎖裝置在盤座和滑槽之間，可沿聯(lián)鎖頂絲移動方向移動，聯(lián)鎖上通孔和盤座圓孔腔相對；盤座的外邊槽相應(yīng)位置內(nèi)依次插入彈性裝置和邊圈，并且彈性裝置和邊圈能夠沿著邊槽縱向自由伸縮和移動；邊圈頂絲和邊圈側(cè)壁相對；推拉桿的底端固定在塑形墊相應(yīng)的孔內(nèi)，邊圈的底端與塑形墊的邊緣固定；拋光墊安裝于塑形墊底面。所述的拋光工具頭面型能夠連續(xù)調(diào)整，并且調(diào)整后面型能夠鎖定。所述的盤座上圓孔腔、聯(lián)鎖通孔、滑槽滑孔和塑形墊固定孔列陣分布相同并且相對應(yīng)。所述的彈性裝置具有縱向的伸縮能力，其發(fā)生彈性形變的作用力大于塑形墊發(fā)生形變所需的作用力，且多個彈性裝置分布于盤座相應(yīng)的孔內(nèi)。所述推拉桿為剛性材料，各推拉桿分布于相應(yīng)的盤座圓孔腔內(nèi)，并且能夠獨(dú)立沿盤座圓孔腔和滑槽滑孔縱向往復(fù)運(yùn)動。所述的邊圈為剛性材料，只能沿盤座外邊槽縱向往復(fù)運(yùn)動，且運(yùn)動局限在盤座外邊槽內(nèi)。 所述的塑形墊采用可伸縮材料制成，并且該種材料發(fā)生明顯形變所需要的作用力大于加工所需的壓力。本發(fā)明所述一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤的使用方法如下:加工前，松開聯(lián)鎖頂絲和邊圈頂絲，使得塑形墊保持自由狀態(tài)，根據(jù)被加工工件的面形調(diào)節(jié)塑形墊的面形形狀，進(jìn)而確定推拉桿和邊圈相對于盤座的位置；通過擰緊聯(lián)鎖頂絲移動聯(lián)鎖，使得聯(lián)鎖上孔位相對盤座與滑槽上孔位產(chǎn)生微位移，進(jìn)而卡緊所有推拉桿；通過擰緊邊圈頂絲將邊圈位置固定；此時，塑形墊的面形通過推拉桿和邊圈鎖定；最后將拋光墊安裝于塑形墊的底面；工作時，拋光工具在加工機(jī)床轉(zhuǎn)軸的帶動下對工件進(jìn)行加工。有益效果:本發(fā)明目的是解決目前計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成形技術(shù)采用浙青盤和固定形狀拋光盤時所造成的問題。該拋光工具可在機(jī)床轉(zhuǎn)軸的帶動下做自轉(zhuǎn)運(yùn)動、平轉(zhuǎn)動和行星運(yùn)動等多種運(yùn)動；工具頭的工作面面型能夠連續(xù)調(diào)節(jié)，即加工之前可根據(jù)需要調(diào)整拋光盤工作面型狀；能夠鎖定面型，即加工過程中能夠鎖定面型保持不變；實(shí)現(xiàn)了利用同一個工具頭加工不同面形的能力，即具有一具多用的功能。另外，可根據(jù)加工的需求選擇不同的拋光墊，不僅有利于保持面形而且可以有效的抑制光學(xué)元件的波紋度和亞表面損傷。因此本發(fā)明具有易于調(diào)節(jié)、加工效率高、加工復(fù)雜性低、危險(xiǎn)性低和成本低等優(yōu)點(diǎn)。說明書附1為本發(fā)明的一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤初始狀態(tài)下的中心剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明拋光工具頭工作面調(diào)整為凸面時的剖面圖。圖3為本發(fā)明盤座的中心剖面示意圖。圖4為本發(fā)明盤座的仰視圖。圖5為本發(fā)明滑槽的中心剖面示意圖。圖6為本發(fā)明塑形墊的三維示意圖。圖7為本發(fā)明拋光工具頭加工凹面工件示意圖。
其中:1.盤座，2.彈性裝置，3.聯(lián)鎖，4.滑槽，5.聯(lián)鎖頂絲，6.推拉桿，7.邊圈，
8.邊圈頂絲，9.塑形墊，10.拋光墊，11.盤座頭，12.圓孔腔，13.中槽，14.外邊槽，15.滑孔，16.塑形墊固定孔，17.工件。
具體實(shí)施方案下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如

圖1，為本發(fā)明的一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤初始狀態(tài)下的中心剖面結(jié)構(gòu)示意圖，包括盤座1、彈性裝置2、聯(lián)鎖3、滑槽4、聯(lián)鎖頂絲5、推拉桿6、邊圈7、邊圈頂絲8、塑形墊9和拋光墊10。其中，盤座I的盤座頭11與加工機(jī)床的轉(zhuǎn)軸固定；盤座I的圓孔腔12內(nèi)依次插入彈性裝置2和推拉桿6，彈性裝置2可以沿縱向自由伸縮；推拉桿6再依次穿過聯(lián)鎖3和滑槽4上相應(yīng)孔；滑槽4和盤座I固定，推拉桿6能夠沿滑槽4上的滑孔15上下自由滑動；聯(lián)鎖3置于滑槽4和盤座I之間；聯(lián)鎖頂絲5和聯(lián)鎖3側(cè)壁相對；盤座I的外邊槽14相應(yīng)位置內(nèi)依次插入彈性裝置2和邊圈7，并且彈性裝置2和邊圈7能夠沿著外邊槽14縱向自由伸縮和移動；邊圈頂絲8和邊圈7側(cè)壁相對；推拉桿6的底端固定在塑形墊9相應(yīng)的塑形墊固定孔16內(nèi)，邊圈7的底端與塑形墊9的邊緣固定；拋光墊10安裝于塑形墊9底面。所述的彈性裝置2具有縱向的伸縮能力，其發(fā)生彈性形變的作用力大于塑形墊9發(fā)生形變所需的作用力，且多個彈性裝置2分布于盤座I相應(yīng)的孔內(nèi)。所述的推拉桿6為剛性材料，多個推拉桿6以列陣形式分布于盤座I的圓孔腔12內(nèi)，各自能獨(dú)立的沿盤座I的圓孔腔12和滑孔15縱向往復(fù)運(yùn)動。所述的邊圈7為剛性材料，只能沿盤座I的外邊槽14縱向往復(fù)運(yùn)動，且運(yùn)動局限在盤座I的外邊槽14內(nèi)。圖2為本發(fā)明拋光工具頭工作面調(diào)整為凸面時的剖面圖。根據(jù)工件面形調(diào)整適合的塑形墊9的面形，從而移動推拉桿6和邊圈7的位置，彈性裝置2受到擠壓；通過擰緊聯(lián)鎖頂絲5和邊圈頂絲8鎖定所有推拉桿6和邊圈7的位置，進(jìn)而鎖定塑形墊9的面形。圖3為本發(fā)明盤座I的中心剖面示意圖。盤座I通過盤座頭11與機(jī)床轉(zhuǎn)軸固定；盤座I的圓孔腔12內(nèi)依次插入彈性裝置2和推拉桿6，推拉桿6在受到向上的作用力時，會擠壓彈性裝置2發(fā)生縱向形變，當(dāng)撤去此作用力時，彈性裝置2為了恢復(fù)初始狀態(tài)推動推拉桿6到初始位置；滑槽4固定在盤座I的中槽13中；盤座I的外邊槽14的相應(yīng)位置插入彈性裝置2和邊圈7，彈性裝置2和邊圈7可沿外邊槽14做縱向位移而不脫離外邊槽14 ;在調(diào)整好邊圈7的位置后擰緊邊圈頂絲8，鎖定邊圈7的位置。圖4為本發(fā)明盤座I的仰視圖。圓孔腔12列陣式分布在盤座I的下表面；彈性裝置2插入到外邊槽14相應(yīng)的圓孔內(nèi)。圖5為本發(fā)明滑槽4的中心剖面示意圖?；?的上部固定在盤座I的中槽13中；滑槽4的滑孔15為列陣分布，與盤座I的圓孔腔12的列陣分布相同且相對應(yīng)；聯(lián)鎖3置于滑槽4和盤座I之間，具有相同列陣分布形式的通孔，其能夠沿著聯(lián)鎖頂絲5推動方向運(yùn)動；聯(lián)鎖頂絲5和聯(lián)鎖3的側(cè)面相對應(yīng)，用于推動聯(lián)鎖3移動。所述盤座I上 圓孔腔12、滑槽4上滑孔15和聯(lián)鎖3上通孔為列陣分布，且分布形式相同。
圖6為本發(fā)明塑形墊9的三維示意圖。塑形墊9上的塑形墊固定孔16為列陣分布，分布形式和盤座I圓孔腔12相同,所有推拉桿6的末端固定在塑形墊固定孔16中；邊圈7的下端和塑形墊9的邊緣固定；拋光墊10安裝在塑形墊9的下表面。所述的塑形墊9采用伸縮材料制成，并且該種材料發(fā)生明顯形變所需要的作用力大于加工所需的壓力。圖7為本發(fā)明拋光工具頭加工凹面工件示意圖。加工之前，盤座頭11固定于機(jī)床轉(zhuǎn)軸末端；松開聯(lián)鎖頂絲5和邊圈頂絲8,使推拉桿6和邊圈7可沿縱向自由運(yùn)動，塑形墊9處于自由狀態(tài)；根據(jù)工件17的面形調(diào)整合適的塑形墊9面形，推拉桿6和邊圈7沿縱向的位置發(fā)生改變，從而各彈性裝置2受到不同程度的壓縮；面形調(diào)整穩(wěn)定后，擰緊聯(lián)鎖頂絲5推動聯(lián)鎖3移動，與盤座I和滑槽4合力將所有推拉桿6固定，擰緊邊圈頂絲8固定邊圈7的位置，從而鎖定塑形墊9的面形；將拋光墊10安裝在塑形墊9的下表面；工作時，整個工具頭在加工機(jī)床轉(zhuǎn)軸的帶 動下對工件17表面進(jìn)行修整。
權(quán)利要求
1.一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤，包括盤座、彈性裝置、聯(lián)鎖、滑槽、聯(lián)鎖頂絲、推拉桿、邊圈、邊圈頂絲、塑形墊和拋光墊； 上述組成部分的連接關(guān)系為: 所述的盤座頂端與加工機(jī)床的轉(zhuǎn)軸固定；盤座的圓孔腔內(nèi)依次插入彈性裝置和推拉桿，彈性裝置可以沿縱向自由伸縮；推拉桿再依次穿過聯(lián)鎖和滑槽上相應(yīng)的孔；滑槽和盤座固定，推拉桿能夠沿滑槽上的通孔上下自由滑動；聯(lián)鎖頂絲和聯(lián)鎖側(cè)壁相對；盤座的外邊槽相應(yīng)位置內(nèi)依次插入彈性裝置和邊圈，并且彈性裝置和邊圈能夠沿著邊槽縱向自由伸縮和移動；邊圈頂絲和邊圈側(cè)壁相對；推拉桿的底端固定在塑形墊相應(yīng)的塑形墊固定孔內(nèi)，邊圈的底端與塑形墊的邊緣固定；拋光墊安裝于塑形墊底面； 本發(fā)明所述的一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤的使用方法如下: 加工前，松開聯(lián)鎖頂絲和邊圈頂絲，使得塑形墊保持自由狀態(tài)，根據(jù)被加工工件的面形，調(diào)節(jié)塑形墊的面形；待塑形墊的面形調(diào)節(jié)到適合的位置后，通過擰緊聯(lián)鎖頂絲移動聯(lián)鎖，使得聯(lián)鎖上孔位相對盤座和滑槽上孔位產(chǎn)生微位移，進(jìn)而鎖定所有推拉桿的位置；通過擰緊邊圈頂絲將邊圈位置固定；此時塑形墊的面形通過推拉桿和邊圈鎖定；再將拋光墊安裝于塑形墊的底面；工作時，拋光工具在拋光設(shè)備轉(zhuǎn)軸的帶動下對工件進(jìn)行加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤，其特征在于:所述拋光工具頭面型能夠連續(xù)調(diào)整，并且調(diào)整后面型能夠鎖定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤，其特征在于:所述盤座上圓孔腔、聯(lián) 鎖通孔、滑槽滑孔和塑形墊固定孔列陣分布相同并且相對應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤，其特征在于:所述彈性裝置具有縱向的伸縮能力，其發(fā)生彈性形變的作用力大于塑形墊發(fā)生形變所需的作用力，且多個彈性裝置分布于盤座相應(yīng)的孔內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤，其特征在于:所述推拉桿為剛性材料，各推拉桿分布于相應(yīng)的盤座圓孔腔內(nèi)，并且能夠獨(dú)立沿盤座圓孔腔和滑槽滑孔縱向往復(fù)運(yùn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤，其特征在于:所述的邊圈為剛性材料，只能沿盤座外邊槽縱向往復(fù)運(yùn)動，且運(yùn)動局限在盤座外邊槽內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤，其特征在于:所述的塑形墊采用可伸縮材料制成，并且該種材料發(fā)生明顯形變所需要的作用力大于加工所需的壓力。
全文摘要
本發(fā)明一種用于曲面加工的多點(diǎn)支撐面型可調(diào)自鎖式拋光盤，公開了一種屬于精密光學(xué)表面加工領(lǐng)域的拋光工具。包括盤座、彈性裝置、聯(lián)鎖、滑槽、聯(lián)鎖頂絲、推拉桿、邊圈、邊圈頂絲、塑形墊和拋光墊。所述盤座與機(jī)床轉(zhuǎn)軸固定；盤座圓孔腔內(nèi)依次插入彈性裝置和推拉桿，推拉桿再依次穿過聯(lián)鎖和滑槽上相應(yīng)孔；滑槽和盤座固定，聯(lián)鎖頂絲和聯(lián)鎖側(cè)壁相對；盤座的外邊槽內(nèi)依次插入彈性裝置和邊圈，邊圈頂絲和邊圈側(cè)壁相對；塑形墊固定于推拉桿和邊圈末端；拋光墊固定于塑形墊底面。拋光前，松開聯(lián)鎖頂絲和邊圈頂絲，調(diào)整塑形墊面形后，擰緊聯(lián)鎖頂絲和邊圈頂絲鎖定塑形墊面形，安裝拋光墊；整體通過機(jī)床轉(zhuǎn)軸帶動對工件進(jìn)行修整。該拋光工具面形可調(diào)，具有一具多用功能，有效地提高了加工效率和穩(wěn)定性。
文檔編號B24D13/14GK103231320SQ20131013201
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者程灝波, 王譚, 蘇景詩, 馮云鵬, 楊昊, 譚漢元 申請人:北京理工大學(xué)