一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于超精密光學(xué)表面加工領(lǐng)域的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置。包括電機(jī)、氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭、固定架、齒輪、軸承、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸、公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒、自轉(zhuǎn)軸、公轉(zhuǎn)箱體、拋光輪、氣囊；工作時(shí)，通過(guò)數(shù)控機(jī)床將該裝置移動(dòng)到待加工的位置，氣囊與工件接觸并下壓一定距離，通過(guò)改變氣壓來(lái)調(diào)節(jié)作用在拋光區(qū)域上的壓力；自轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)各級(jí)齒輪傳遞帶動(dòng)拋光輪繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)公轉(zhuǎn)箱體、拋光輪做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最終獲得了類高斯形的去除函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)元件的確定性表面加工。本發(fā)明適用于大中型口徑光學(xué)元件的超精密表面加工。
【專利說(shuō)明】一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣囊拋光裝置，尤其是涉及一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置，屬于超精密光學(xué)表面加工領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]隨著先進(jìn)光學(xué)制造與檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，以非球面為關(guān)鍵元件的精密光學(xué)系統(tǒng)在高分辨率成像、天文觀測(cè)、空間光學(xué)系統(tǒng)以及諸多軍事領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用非球面光學(xué)元件，不僅可以增加光學(xué)設(shè)計(jì)的自由度，而且能夠有效地矯正像差、改善像質(zhì)、擴(kuò)大視場(chǎng)、增大作用距離，并能減少光學(xué)元件的數(shù)量，從而簡(jiǎn)化光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、降低成本、有效減小空間光學(xué)系統(tǒng)的有效載荷。然而，高精度、高質(zhì)量的非球面加工技術(shù)一直是制約非球面進(jìn)一步廣泛應(yīng)用的瓶頸。非球面數(shù)量和質(zhì)量上不斷增長(zhǎng)的需求對(duì)現(xiàn)有的加工方法提出了更高的要求，從而促進(jìn)了新型結(jié)構(gòu)形式的加工工具和工藝方法的研究。
[0003]為了實(shí)施高精度光學(xué)元件的計(jì)算機(jī)數(shù)控研磨拋光，上世紀(jì)70年代初期，美國(guó)Itek公司的W.J.Rupp提出了計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成形技術(shù)(Computer Controlled OpticalSurfacing, CCOS)。從工作原理上講，該技術(shù)根據(jù)定量的面形檢測(cè)數(shù)據(jù)，按照預(yù)先設(shè)定的加工路徑和去除函數(shù),通過(guò)相應(yīng)的駐留時(shí)間的計(jì)算,生成加工文件；之后,根據(jù)該加工文件，由計(jì)算機(jī)控制一個(gè)小工具頭，按照駐留時(shí)間改變小工具頭的橫向移動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)零件進(jìn)行確定性的研磨或拋光，最終達(dá)到面形精度的快速收斂。該技術(shù)充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)執(zhí)行速度快、記憶準(zhǔn)確、精度高等優(yōu)勢(shì)，使加工的重復(fù)精度及效率得到了大幅度的提高。
[0004]然而，由硬質(zhì)的拋光模構(gòu)成的拋光頭在拋光非球面時(shí)遇到了很大的困難，這主要是因?yàn)榉乔蛎娓鼽c(diǎn)的曲率半徑不一致造成的。常見的的浙青拋光模，由于其本身的粘彈性的特點(diǎn)，能夠產(chǎn)生一定的流動(dòng)性，但是其變形速度太慢，不能適應(yīng)高速拋光過(guò)程中非球面曲率的變化速度，因此，在各點(diǎn)產(chǎn)生的去除函數(shù)各不相同，去除函數(shù)的穩(wěn)定性大大降低，不利于面形精度的快速收斂。
[0005]柔性拋光工具頭的出現(xiàn)對(duì)開展非球面的超精密表面加工的研究提供了新的思路；由于拋光介質(zhì)的特點(diǎn)，這種工具頭可以瞬間適應(yīng)非球面的曲率變化，適合非球面的加工。典型的柔性拋光工具頭有磁流變拋光、電流變拋光、磁射流拋光等；其中美國(guó)QED公司開發(fā)的磁流變拋光裝置在非球面的拋光中獲得了很大的成功，但是設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝參數(shù)較多。電流變、磁射流目前適用于小口徑光學(xué)元件的加工，在大中型元件的加工中，效率較低，并且容易產(chǎn)生中高頻誤差。另外，英國(guó)的Zeeko公司開發(fā)的進(jìn)動(dòng)式氣囊工具頭，在非球面的加工中也得到了很好的應(yīng)用，運(yùn)用獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)方式，得到了類高斯?fàn)畹娜コ瘮?shù)。但是其拋光模的線速度較小，去除率相對(duì)不高，并且在漏邊的情況下容易發(fā)生非常嚴(yán)重的塌邊現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)的小工具頭拋光裝置在非球面的加工中，壓力分布不均、與光學(xué)元件表面貼合不穩(wěn)定，以及進(jìn)動(dòng)式氣囊拋光工具的線速度較小等問(wèn)題，提出了一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置，通過(guò)采用柔性的拋光氣囊以及公自轉(zhuǎn)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，避免了數(shù)控小工具光學(xué)表面加工中由于壓力分布不均、與元件表面貼合不穩(wěn)定的現(xiàn)象；通過(guò)輪式的氣囊結(jié)構(gòu)，增大了接觸區(qū)域的線速度，提高了加工效率，是一種結(jié)構(gòu)精巧、集成化程度高、穩(wěn)定性好的精密光學(xué)表面高速加工裝置。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]本發(fā)明是屬于超精密光學(xué)表面加工領(lǐng)域的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置，包括支架、轉(zhuǎn)接板、自轉(zhuǎn)電機(jī)、公轉(zhuǎn)電機(jī)、自轉(zhuǎn)電機(jī)座、公轉(zhuǎn)電機(jī)座、自轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪、公轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上/下齒輪、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上/下氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭、公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒、公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒齒輪、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)桿上/下軸承、公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒軸承、傘齒輪、第一 / 二自轉(zhuǎn)傳遞桿、第一 / 二自轉(zhuǎn)傳遞桿軸承、第一 / 二自轉(zhuǎn)傳遞桿齒輪、自轉(zhuǎn)軸齒輪、自轉(zhuǎn)軸左/右軸承、自轉(zhuǎn)軸氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭、拋光輪、拋光輪擋板、氣囊、公轉(zhuǎn)箱體、公轉(zhuǎn)箱體左/右側(cè)護(hù)板、公轉(zhuǎn)箱體左/右下護(hù)板。
[0009]所述的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由自轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)各級(jí)齒輪和皮帶的傳動(dòng)，最終帶動(dòng)氣囊繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
[0010]所述的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由公轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生，帶動(dòng)公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒旋轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒帶動(dòng)拋光輪做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0011]所述的輪式氣囊在光學(xué)元件表面做公自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的類高斯?fàn)钊コ瘮?shù)。
[0012]所述的拋光工具為輪胎狀的氣囊，輪式氣囊固定在拋光輪上，通過(guò)定量調(diào)節(jié)氣囊的壓縮量和氣壓來(lái)改變施加在拋光區(qū)域上的壓力以及接觸區(qū)域的大小。
[0013]所述的氣體首先經(jīng)過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入該裝置，并通過(guò)氣管和旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入中空的自轉(zhuǎn)軸，再經(jīng)過(guò)拋光輪內(nèi)的通氣孔進(jìn)入氣囊。
[0014]所述的公轉(zhuǎn)箱體左/右側(cè)護(hù)板、公轉(zhuǎn)箱體左/右下護(hù)板均與公轉(zhuǎn)箱體通過(guò)螺釘連接，方便拆卸。
[0015]所述的軸、齒輪、套筒、軸承、支架都由高強(qiáng)度的材料制成。
[0016]所述拋光裝置通過(guò)轉(zhuǎn)接板固定在精密機(jī)床上，使得裝置整體做多自由度的精密運(yùn)動(dòng)。
[0017]本發(fā)明所述的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置的工作過(guò)程如下:
[0018]加工過(guò)程中，通過(guò)精密數(shù)控機(jī)床將該拋光裝置移動(dòng)到工件上待加工點(diǎn)的位置，通過(guò)控制該裝置在Z方向的位置，使氣囊與工件接觸并下壓一定的距離，開啟氣泵，氣體通過(guò)自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入該裝置，依次通過(guò)中空的自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭、氣管、自轉(zhuǎn)軸氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭、中空的自轉(zhuǎn)軸、拋光輪的通氣管道，最后進(jìn)入氣囊，對(duì)接觸的光學(xué)表面施加穩(wěn)定的壓力。自轉(zhuǎn)電機(jī)利用皮帶和帶輪的傳遞，依次帶動(dòng)自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸、第一 / 二自轉(zhuǎn)傳遞桿、自轉(zhuǎn)軸、拋光輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最終由拋光輪帶動(dòng)氣囊產(chǎn)生自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；公轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)皮帶和帶輪帶動(dòng)公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)，公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒帶動(dòng)公轉(zhuǎn)箱體旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)拋光輪和氣囊做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；氣囊做公自轉(zhuǎn)雙自由度的運(yùn)動(dòng)，在接觸面上產(chǎn)生類高斯?fàn)畹娜コ瘮?shù)，結(jié)合各種加工路徑和駐留時(shí)間，對(duì)光學(xué)元件的表面進(jìn)行確定性的加工。
[0019]有益效果:本發(fā)明避免了小工具拋光裝置在非球面的加工中壓力分布不均、與元件表面貼合不穩(wěn)定的現(xiàn)象；相比與進(jìn)動(dòng)式的氣囊拋光裝置，增大了接觸區(qū)域的拋光線速度，提高了加工效率；結(jié)合高精度的數(shù)控機(jī)床，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大中型口徑光學(xué)元件的快速、高質(zhì)量的確定性加工。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置的剖面視圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置側(cè)視圖；
[0022]圖3為本發(fā)明的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置的拋光輪結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖4為本發(fā)明的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置的加工狀態(tài)示意圖；
[0024]其中:1-自轉(zhuǎn)電機(jī)，2-自轉(zhuǎn)電機(jī)座，3-自轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪，4-公轉(zhuǎn)電機(jī)，5-公轉(zhuǎn)電機(jī)座，6-公轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪，7-支架，8-轉(zhuǎn)接板，9-轉(zhuǎn)接板固定螺紋孔，10-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭，11-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上齒輪，12-公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒齒輪，13-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸，14-公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒，15-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上軸承，16-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下軸承，17-公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒軸承，18-公轉(zhuǎn)箱體，19-公轉(zhuǎn)箱體左側(cè)護(hù)板，20-第二自轉(zhuǎn)傳遞桿軸承，21-第二自轉(zhuǎn)傳遞桿，22-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下齒輪，23-第一自轉(zhuǎn)傳遞桿齒輪,24-第一自轉(zhuǎn)傳遞桿軸承,25-第一自轉(zhuǎn)傳遞桿,26-第一自轉(zhuǎn)傳遞桿傘齒，27-第二自轉(zhuǎn)傳遞桿齒輪，28-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭，29-氣管，30-公轉(zhuǎn)箱體右側(cè)護(hù)板，31-自轉(zhuǎn)軸，32-自轉(zhuǎn)軸齒輪，33-自轉(zhuǎn)軸左軸承，34-公轉(zhuǎn)箱體左下護(hù)板，35-公轉(zhuǎn)箱體右下護(hù)板，36-自轉(zhuǎn)軸右軸承，37-自轉(zhuǎn)軸氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭，38-拋光輪擋板，39-拋光輪，40-氣囊，41-拋光輪通氣孔，42-拋光輪鍵，43-工件。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，為本發(fā)明的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，包括:1-自轉(zhuǎn)電機(jī)，2-自轉(zhuǎn)電機(jī)座，3-自轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪，4-公轉(zhuǎn)電機(jī)，5-公轉(zhuǎn)電機(jī)座，6-公轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪，7-支架，8-轉(zhuǎn)接板，9-轉(zhuǎn)接板固定螺紋孔，10-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭，11-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上齒輪，12-公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒齒輪，13-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸，14-公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒，15-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上軸承，16-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下軸承，17-公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒軸承，18-公轉(zhuǎn)箱體，19-公轉(zhuǎn)箱體左側(cè)護(hù)板，20-第二自轉(zhuǎn)傳遞桿軸承，21-第二自轉(zhuǎn)傳遞桿，22-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下齒輪，23-第一自轉(zhuǎn)傳遞桿齒輪,24-第一自轉(zhuǎn)傳遞桿軸承,25-第一自轉(zhuǎn)傳遞桿,26-第一自轉(zhuǎn)傳遞桿傘齒，27-第二自轉(zhuǎn)傳遞桿齒輪，28-自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭，29-氣管，30-公轉(zhuǎn)箱體右側(cè)護(hù)板，31-自轉(zhuǎn)軸，32-自轉(zhuǎn)軸齒輪，33-自轉(zhuǎn)軸左軸承，34-公轉(zhuǎn)箱體左下護(hù)板，35-公轉(zhuǎn)箱體右下護(hù)板，36-自轉(zhuǎn)軸右軸承，37-自轉(zhuǎn)軸氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭，38-拋光輪擋板，39-拋光輪，40-氣囊。
[0027]其中，自轉(zhuǎn)電機(jī)I固定在自轉(zhuǎn)電機(jī)座2上，自轉(zhuǎn)電機(jī)座2固定在支架7上。支架7固定在轉(zhuǎn)接板8上。公轉(zhuǎn)電機(jī)4固定在公轉(zhuǎn)電機(jī)座5上，公轉(zhuǎn)電機(jī)座5也固定在支架7上。自轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪3與自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上齒輪11連接，自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸13通過(guò)自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)桿上軸承15和自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)桿下軸承16固定在公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒14中；公轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪6與公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒齒輪12通過(guò)皮帶連接，公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒14通過(guò)公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒軸承17固定在支架7上，公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒14下端通過(guò)螺釘與公轉(zhuǎn)箱體18固定在一起；氣體從自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸的上氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭10進(jìn)入中空的自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸13，傳到自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭28，通過(guò)氣管29與自轉(zhuǎn)軸氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭37連接；自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下齒輪22與第一自轉(zhuǎn)傳遞桿齒輪23直接接觸，第一自轉(zhuǎn)傳遞桿傘齒26與第二自轉(zhuǎn)傳遞桿21的傘齒輪直接連接，第一自轉(zhuǎn)傳遞桿25通過(guò)第一自轉(zhuǎn)傳遞桿軸承24旋轉(zhuǎn)固定在公轉(zhuǎn)箱體上，第二自轉(zhuǎn)傳遞桿21通過(guò)第二自轉(zhuǎn)傳遞桿軸承20旋轉(zhuǎn)安裝在公轉(zhuǎn)箱體左側(cè)護(hù)板19上；第二自轉(zhuǎn)傳遞桿齒輪27通過(guò)皮帶與自轉(zhuǎn)軸齒輪32連接，自轉(zhuǎn)軸31兩端通過(guò)自轉(zhuǎn)軸左軸承33和自轉(zhuǎn)軸右軸承36分別固定在公轉(zhuǎn)箱體的左側(cè)護(hù)板19和公轉(zhuǎn)箱體的右側(cè)護(hù)板30上；公轉(zhuǎn)箱體的左側(cè)護(hù)板19和公轉(zhuǎn)箱體的右側(cè)護(hù)板30分別通過(guò)螺釘固定在公轉(zhuǎn)箱體18上；公轉(zhuǎn)箱體左下護(hù)板34和公轉(zhuǎn)箱體右下護(hù)板35分別通過(guò)螺釘固定在公轉(zhuǎn)箱體18上；拋光輪39安裝在自轉(zhuǎn)軸31上，氣體通過(guò)中空的自轉(zhuǎn)軸31進(jìn)入拋光輪39的通氣孔，進(jìn)而進(jìn)入氣囊40中。
[0028]如圖2所示，為本發(fā)明的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置的側(cè)視圖，整個(gè)拋光裝置通過(guò)轉(zhuǎn)接板8固定在數(shù)控拋光機(jī)床上。
[0029]如圖3所示，為本發(fā)明的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置的拋光輪結(jié)構(gòu)圖，其中，氣體通過(guò)拋光輪通氣孔41進(jìn)入氣囊中；拋光輪鍵42插入自轉(zhuǎn)軸31的鍵槽中，自轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)拋光輪旋轉(zhuǎn)。
[0030]如圖4所示，為本發(fā)明的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置的加工示意圖，拋光輪按照加工路徑和預(yù)先求解的駐留時(shí)間停留在工件43上，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件誤差的確定性去除。
【權(quán)利要求】
1.一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置，包括支架、轉(zhuǎn)接板、自轉(zhuǎn)電機(jī)、公轉(zhuǎn)電機(jī)、自轉(zhuǎn)電機(jī)座、公轉(zhuǎn)電機(jī)座、自轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪、公轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上/下齒輪、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上/下氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭、公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒、公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒齒輪、公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒軸承、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上/下軸承、傘齒輪、第一 / 二自轉(zhuǎn)傳遞桿、第一 / 二自轉(zhuǎn)傳遞桿軸承、第一 / 二自轉(zhuǎn)傳遞桿齒輪、自轉(zhuǎn)軸齒輪、自轉(zhuǎn)軸左/右軸承、自轉(zhuǎn)軸氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭、拋光輪、拋光輪擋板、氣囊、公轉(zhuǎn)箱體、公轉(zhuǎn)箱體左/右側(cè)護(hù)板、公轉(zhuǎn)箱體左/右下護(hù)板； 上述組成部分的連接關(guān)系為: 自轉(zhuǎn)電機(jī)固定在自轉(zhuǎn)電機(jī)座上，自轉(zhuǎn)電機(jī)座固定在支架上，支架固定在轉(zhuǎn)接板上，公轉(zhuǎn)電機(jī)固定在公轉(zhuǎn)電機(jī)座上，公轉(zhuǎn)電機(jī)座也固定在支架上，自轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪與自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸的上齒輪連接，自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸通過(guò)軸承固定在公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒中；公轉(zhuǎn)電機(jī)皮帶輪與公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒齒輪通過(guò)皮帶連接，公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒通過(guò)公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒軸承固定在支架上，公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒下端通過(guò)螺釘與公轉(zhuǎn)箱體固定在一起；氣體從自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸的上旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入中空的自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸，傳到自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭，其通過(guò)氣管與自轉(zhuǎn)軸氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭連接；自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下齒輪與第一自轉(zhuǎn)傳遞桿齒輪直接接觸，第一自轉(zhuǎn)傳遞桿下端的傘齒輪與第二自轉(zhuǎn)傳遞桿的傘齒輪直接連接，第一自轉(zhuǎn)傳遞桿通過(guò)軸承旋轉(zhuǎn)固定在公轉(zhuǎn)箱體上，第二自轉(zhuǎn)傳遞桿通過(guò)軸承旋轉(zhuǎn)安裝在公轉(zhuǎn)箱體的左側(cè)護(hù)板上；第二自轉(zhuǎn)傳遞桿的齒輪通過(guò)皮帶與自轉(zhuǎn)軸齒輪連接，自轉(zhuǎn)軸兩端通過(guò)軸承分別固定在公轉(zhuǎn)箱體的左/右側(cè)護(hù)板上；公轉(zhuǎn)箱體左/右側(cè)護(hù)板分別通過(guò)螺釘固定在公轉(zhuǎn)箱體上；公轉(zhuǎn)箱體左/右下護(hù)板分別通過(guò)螺釘固定在公轉(zhuǎn)箱體上；拋光輪安裝在自轉(zhuǎn)軸上，氣體通過(guò)中空的自轉(zhuǎn)軸進(jìn)入拋光輪的通氣孔，進(jìn)而進(jìn)入氣囊中；自轉(zhuǎn)軸通過(guò)鍵槽帶動(dòng)拋光輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；公轉(zhuǎn)箱體的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)拋光輪做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，氣囊隨拋光輪做公自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生類高斯的去除函數(shù)，實(shí)現(xiàn)高收斂性的超精密光學(xué)表面加工； 本發(fā)明所述的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置的工作過(guò)程如下:加工過(guò)程中，通過(guò)精密數(shù)控機(jī)床將該拋光裝置移動(dòng)到工件上待加工點(diǎn)的位置，通過(guò)控制該裝置在Z方向的位置，使氣囊與工件接觸并下壓一定的距離，開啟氣泵，氣體通過(guò)自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入該裝置，依次通過(guò)中空的自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸下氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭、氣管、自轉(zhuǎn)軸氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭、中空的自轉(zhuǎn)軸、拋光輪的通氣管道，最后進(jìn)入氣囊，對(duì)接觸的光學(xué)表面施加穩(wěn)定的壓力；自轉(zhuǎn)電機(jī)利用皮帶和帶輪的傳遞，依次帶動(dòng)自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸、第一 / 二自轉(zhuǎn)傳遞桿、自轉(zhuǎn)軸、拋光輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最終由拋光輪帶動(dòng)氣囊產(chǎn)生自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；公轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)皮帶和帶輪帶動(dòng)公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)，公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒帶動(dòng)公轉(zhuǎn)箱體旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)拋光輪和氣囊做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；氣囊做公自轉(zhuǎn)雙自由度的運(yùn)動(dòng)，在接觸面上產(chǎn)生類高斯?fàn)畹娜コ瘮?shù)，結(jié)合各種加工路徑和駐留時(shí)間，對(duì)光學(xué)元件的表面進(jìn)行確定性的加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置，其特征在于:所述的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由自轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)各級(jí)齒輪和皮帶的傳動(dòng)，最終帶動(dòng)氣囊繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置，其特征在于:所述的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由公轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生，帶動(dòng)公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒旋轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套筒帶動(dòng)拋光輪做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置，其特征在于:所述的輪式氣囊在光學(xué)元件表面做公自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的類高斯?fàn)钊コ瘮?shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置，其特征在于:所述的拋光工具為輪胎狀的氣囊，輪式氣囊固定在拋光輪上，通過(guò)定量調(diào)節(jié)氣囊的壓縮量和氣壓來(lái)改變施加在拋光區(qū)域上的壓力以及接觸區(qū)域的大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置，其特征在于:所述的氣體首先經(jīng)過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入該裝置，并通過(guò)氣管和旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入中空的自轉(zhuǎn)軸，再經(jīng)過(guò)拋光輪內(nèi)的通氣孔進(jìn)入氣囊，氣囊內(nèi)的壓力連續(xù)可調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置，其特征在于:所述的公轉(zhuǎn)箱體左/右側(cè)護(hù)板、公轉(zhuǎn)箱體左/右下護(hù)板均與公轉(zhuǎn)箱體通過(guò)螺釘連接，方便拆卸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣壓連續(xù)可調(diào)雙自由度輪式氣囊拋光裝置，其特征在于:所述的軸、齒輪、.套筒、軸承、支架都由高強(qiáng)度的材料制成。
【文檔編號(hào)】B24B13/00GK103465131SQ201310418928
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】程灝波, 董志超, 劉楊, 蘇景詩(shī), 吳恒宇, 楊昊, 譚漢元 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)