離軸非球面光學(xué)加工裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明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、變頻電機、驅(qū)動軸和擺動軸；驅(qū)動軸依次與擺幅調(diào)節(jié)機構(gòu)、驅(qū)動臂連接；擺動軸上設(shè)有擺臂座；擺臂座上設(shè)有擺臂；驅(qū)動臂經(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，滑塊中安裝電機及減速器，滑塊上設(shè)有連接板，連接板上設(shè)有滾動軸承；減速器上連接轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸經(jīng)偏心調(diào)節(jié)機構(gòu)與頂桿連接，頂桿與磨盤連接。本發(fā)明可實現(xiàn)研磨和拋光的復(fù)合加工，自動化程度高，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]本發(fā)明涉及光學(xué)元件加工設(shè)備，尤其是研磨拋光機，屬于光學(xué)元件加工【技術(shù)領(lǐng)域】?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]大口徑、大相對孔徑離軸非球面應(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)元件的對稱中心在鏡面外側(cè)，元件上各點的曲率半徑不一致，普通的兩軸或三軸加工機床普遍采用與原件相近口徑的磨盤進行研磨和拋光加工,只能加工成旋轉(zhuǎn)對稱的非球面工件，在加工離軸非球面時，磨盤的去除函數(shù)變化大，無法實現(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現(xiàn)，在耗費大量的人力物力的同時，對加工精度的控制需要光學(xué)加工人員的經(jīng)驗非常豐富才能實現(xiàn)。
[0005]再者，手工加工時加工工具的運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，通常是運用多次測量的結(jié)果，對元件上個離散高點進行多次迭代研磨，逐步收斂其面形，導(dǎo)致加工時間長。
[0006]現(xiàn)有比較成熟的加工方法是計算機控制加工系統(tǒng)，通過計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制機床的多自由度運動，控制研磨或拋光工具在元件上的運動軌跡和駐留時間，實現(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，對系統(tǒng)的擬合精度和控制軟件的分辨率要求非常高，對機床的精度要求高，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)是中科院長春精密機械與物理研究所名稱為“一種離軸非球面光學(xué)冷加工機床”(專利號ZL 200720094802.9)，采用上下模聯(lián)動的方式實現(xiàn)離軸非球面的加工，上盤擺動幅度小，由于其小幅度擺動方式頻率低，磨盤在擺動過程中存在中心上的一個死點，導(dǎo)致其加工效率低，加工精度一致性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對上述問題，本發(fā)明提供一種集研磨和拋光為一體的光學(xué)加工裝置。
[0009]本發(fā)明解決其技術(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、變頻電機、驅(qū)動軸和擺動軸；驅(qū)動軸依次與擺幅調(diào)節(jié)機構(gòu)、驅(qū)動臂連接；擺動軸上設(shè)有擺臂座；擺臂座上設(shè)有擺臂；驅(qū)動臂經(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，滑塊中安裝電機及減速器，滑塊上設(shè)有連接板，連接板上設(shè)有滾動軸承；減速器上連接轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸經(jīng)偏心調(diào)節(jié)機構(gòu)與頂桿連接，頂桿與磨盤連接。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，可實現(xiàn)研磨和拋光的復(fù)合加工，自動化程度高，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?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是擺幅調(diào)節(jié)機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2的俯視圖；
圖4是驅(qū)動臂和連桿連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是圖4的俯視圖；
圖6是擺臂和滑塊的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是連接板和滑塊連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是滑塊上的弧形孔結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9是偏心調(diào)節(jié)機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10是頂桿和磨盤連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11是圖10的A— A剖視圖；
圖12是鎖緊機構(gòu)、壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13是磨盤運行軌跡示意圖。
[0012]圖中零部件及編號:
I一驅(qū)動軸，2—擺幅調(diào)節(jié)機構(gòu)，3—驅(qū)動臂,4一擺動軸,5—鎖緊機構(gòu)，
6—壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)，7—擺臂座，8—擺臂，9一滑塊，10—電機及減速器，
11一轉(zhuǎn)軸，12—滾動軸承，13一偏心調(diào)節(jié)機構(gòu)，14一磨盤，15—兀件，
16一銷，17—頂桿，18—關(guān)節(jié)軸承，19一連桿，20—工作臺，
21—連接板，22-調(diào)節(jié)螺栓，23-矩形鍵，24-梯形槽，25-鎖緊螺栓，
26-連接螺栓，27-弧形孔，28—加工軌跡，29-梯形鍵，30-變頻電機。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0014]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20、變頻電機30、驅(qū)動軸I和擺動軸4 ;驅(qū)動軸I依次與擺幅調(diào)節(jié)機構(gòu)2、驅(qū)動臂3連接；擺動軸4上設(shè)有擺臂座7 ;擺臂座7上設(shè)有擺臂8 ;驅(qū)動臂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)機構(gòu)13與頂桿17連接，頂桿17與磨盤14連接。
[0015]擺臂8上設(shè)有壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)6。壓力調(diào)節(jié)機構(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。
[0016]擺臂座7上設(shè)有鎖緊機構(gòu)5。用于節(jié)擺臂8的高度并將其鎖緊。如圖12所示。
[0017]實現(xiàn)過程是:驅(qū)動軸I由變頻電機30驅(qū)動，調(diào)節(jié)電機的頻率實現(xiàn)其速度的控制，擺幅調(diào)節(jié)機構(gòu)2安裝在驅(qū)動軸3上，如圖2、圖3所示，通過調(diào)節(jié)擺幅調(diào)節(jié)機構(gòu)2上T型槽上的調(diào)節(jié)螺栓22可以改變擺動軸4的擺動幅度。驅(qū)動臂3另一端通過一個連桿19連接在擺臂座7上，驅(qū)動臂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
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，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上的四個連接螺栓26，可以調(diào)節(jié)滑塊9在擺臂8上前后移動，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限制其相對擺臂8的軸向旋轉(zhuǎn)。
[0018]伺服電機及減速器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；伺服電機及減速器10軸線方向和擺動軸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通過兩個滾動軸承12限制其在徑向上的移動。
[0019]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，當加工時采用的磨盤14的尺寸改變時，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相對頂桿17軸向可以小幅度擺動。
[0020]磨盤14在伺服電機及減速器10的驅(qū)動下繞轉(zhuǎn)軸11平動，同時在擺臂8的擺動帶動磨盤14繞擺動軸4擺動，形成了元件的加工軌跡28為環(huán)帶螺旋線，如圖13所示。
[0021]加工時元件15固定在距離擺動軸4中心的距離為非球面的離軸量。調(diào)節(jié)滑塊9與擺動軸4中心的距離，可實現(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(20)、變頻電機(30)、驅(qū)動軸(I)和擺動軸(4);其特征在于，驅(qū)動軸(I)依次與擺幅調(diào)節(jié)機構(gòu)(2)、驅(qū)動臂(3)連接；擺動軸(4)上設(shè)有擺臂座(7);擺臂座(7)上設(shè)有擺臂(8);驅(qū)動臂(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)有鎖緊機構(gòu)(5)。
【文檔編號】B24B13/00GK103586753SQ201310569304
【公開日】2014年2月19日 申請日期: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 申請人:成都精密光學(xué)工程研究中心