一種可控水平方向接觸壓力的拋光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種拋光裝置，一種可控水平方向接觸壓力的拋光裝置，屬于精密光學(xué)加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在精密光學(xué)加工領(lǐng)域里非球面加工技術(shù)中，通過拋光來(lái)降低銑磨后的非球面工件的表面、亞表面損傷深度以及工件表面粗糙度，從而提高表面質(zhì)量以及降低面形誤差，以滿足實(shí)際的使用要求。當(dāng)前，針對(duì)非球面的確定性拋光技術(shù)主要有離子束拋光技術(shù)、磁流變拋光技術(shù)、氣囊拋光技術(shù)以及基于小工具CCOS拋光技術(shù)等。確定拋光技術(shù)的基本工作原理是:首先，通過對(duì)試樣的工藝試驗(yàn)，獲得準(zhǔn)確的材料去除函數(shù)；其次，檢測(cè)加工前工件的面形，獲得面形誤差函數(shù)；最后，根據(jù)材料去除函數(shù)和面形誤差，計(jì)算駐留時(shí)間并預(yù)估殘留誤差。確定性非球面拋光技術(shù)不僅需要實(shí)現(xiàn)較高的表面質(zhì)量，而且需要滿足較高的面形精度，以達(dá)到非球面工件光學(xué)性能的要求。為了實(shí)現(xiàn)較高的面形精度的預(yù)測(cè)及加工，首先需要獲得穩(wěn)定的去除函數(shù)，實(shí)現(xiàn)拋光過程的穩(wěn)定性與一致性。非球面拋光技術(shù)中普遍采用Preston方程作為理論基礎(chǔ)。在確定性拋光技術(shù)中，簡(jiǎn)化后的Preston方程中材料去除率與相對(duì)速度和拋光壓力呈線性關(guān)系。在拋光時(shí)，通常采用恒定的拋光接觸壓力，這有利于獲得恒定的材料去除率。但是，采用恒定拋光壓力時(shí)，因?yàn)楣ぜ砻婢植刻卣鞯淖兓瘯?huì)導(dǎo)致在工具局部會(huì)發(fā)生接觸區(qū)范圍變化，這種變化是由接觸壓力所決定的。
[0003]現(xiàn)有的可控接觸壓力拋光工具大多為子口徑球狀拋光頭，有較好的修形能力，使用廣泛且穩(wěn)定性較高，但同時(shí)也會(huì)不可避免地引入一定的中高頻誤差。同時(shí)，目前所有的拋光工具均配置于專屬的拋光機(jī)床上，還沒有出現(xiàn)將拋光工具集成在其他類型的精密機(jī)床上的例子，以實(shí)現(xiàn)不同工藝在同一臺(tái)機(jī)床上同時(shí)完成的可能。
[0004]綜上，現(xiàn)有的可控接觸壓力拋光工具在加工過程中由于工件表面幾何特征變化造成接觸壓力與接觸區(qū)范圍的變化，從而影響拋光工具的局部修形能力以及面形精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的可控接觸壓力拋光工具在加工過程中由于工件表面幾何特征變化造成接觸壓力與接觸區(qū)范圍的變化，存在影響拋光工具的局部修形能力以及面形精度的問題，進(jìn)而提供一種可控水平方向接觸壓力的拋光裝置。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明的可控水平方向接觸壓力的拋光裝置包括拋光裝置基座、拋光主軸、拋光頭、主軸安裝座、線性滑臺(tái)溜板、線性滑臺(tái)基座、音圈電機(jī)線圈連接件、音圈電機(jī)線圈、音圈電機(jī)磁鋼和電機(jī)磁鋼連接件，所述拋光裝置還包括光柵和位置讀數(shù)顯示裝置，拋光裝置基座水平設(shè)置，線性滑臺(tái)基座和電機(jī)磁鋼連接件沿拋光裝置基座的長(zhǎng)度方向依次安裝在拋光裝置基座的上端面上，線性滑臺(tái)溜板沿線性滑臺(tái)基座的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)安裝在線性滑臺(tái)基座的上端面上，主軸安裝座安裝在線性滑臺(tái)溜板的上端面上，拋光主軸沿線性滑臺(tái)基座的長(zhǎng)度方向安裝在主軸安裝座上，拋光頭安裝在拋光主軸遠(yuǎn)離電機(jī)磁鋼連接件的一端上，拋光頭為半球狀拋光頭，音圈電機(jī)磁鋼的一端安裝在電機(jī)磁鋼連接件上，音圈電機(jī)線圈音圈電機(jī)線圈連接件安裝在線性滑臺(tái)溜板的上端面上，音圈電機(jī)線圈同軸設(shè)置在音圈電機(jī)磁鋼內(nèi)，光柵沿線性滑臺(tái)溜板的長(zhǎng)度方向安裝在線性滑臺(tái)溜板的側(cè)壁上，位置讀數(shù)顯示裝置安裝在拋光裝置基座上且與光柵相鄰設(shè)置。
[0008]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0009]本發(fā)明的可控水平方向接觸壓力的拋光裝置通過音圈電機(jī)線圈驅(qū)動(dòng)線性滑臺(tái)溜板，實(shí)現(xiàn)了拋光主軸可以向工件表面施加壓力，音圈電機(jī)配合光柵及位置讀數(shù)顯示裝置能夠根據(jù)表面幾何特征修正線性滑臺(tái)溜班位置來(lái)實(shí)現(xiàn)拋光壓力的適時(shí)調(diào)整，與現(xiàn)有的可控接觸壓力拋光工具相比，本發(fā)明可以保證穩(wěn)定的接觸壓力，從而提高了工件表面的面形精度；
[0010]本發(fā)明在進(jìn)行拋光時(shí)，通過對(duì)機(jī)床各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)軌跡控制能夠?qū)崿F(xiàn)拋光過程的自動(dòng)化；
[0011]本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)工件表面材料去除量分配，并且提高了拋光過程的穩(wěn)定性，從而獲得更好的形狀精度和表面質(zhì)量，本發(fā)明針對(duì)中小口徑工件，面形精度pv < 0.5 μ m，表面粗糙度Ra < 5nm。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的可控水平方向接觸壓力的拋光裝置的整體結(jié)構(gòu)主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]【具體實(shí)施方式】一:如圖1所示，本實(shí)施方式的可控水平方向接觸壓力的拋光裝置包括拋光裝置基座1、拋光主軸2、拋光頭3、主軸安裝座4、線性滑臺(tái)溜板5、線性滑臺(tái)基座6、音圈電機(jī)線圈連接件7、音圈電機(jī)線圈8、音圈電機(jī)磁鋼9和電機(jī)磁鋼連接件10，所述拋光裝置還包括光柵11和位置讀數(shù)顯示裝置12，拋光裝置基座I水平設(shè)置，線性滑臺(tái)基座6和電機(jī)磁鋼連接件10沿拋光裝置基座I的長(zhǎng)度方向依次安裝在拋光裝置基座I的上端面上，線性滑臺(tái)溜板5沿線性滑臺(tái)基座6的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)安裝在線性滑臺(tái)基座6的上端面上，主軸安裝座4安裝在線性滑臺(tái)溜板5的上端面上，拋光主軸2沿線性滑臺(tái)基座6的長(zhǎng)度方向安裝在主軸安裝座4上，拋光頭3安裝在拋光主軸2遠(yuǎn)離電機(jī)磁鋼連接件10的一端上，拋光頭3為半球狀拋光頭，音圈電機(jī)磁鋼9的一端安裝在電機(jī)磁鋼連接件10上，音圈電機(jī)線圈8音圈電機(jī)線圈連接件7安裝在線性滑臺(tái)溜板5的上端面上，音圈電機(jī)線圈8同軸設(shè)置在音圈電機(jī)磁鋼9內(nèi)，光柵11沿線性滑臺(tái)溜板5的長(zhǎng)度方向安裝在線性滑臺(tái)溜板5的側(cè)壁上，位置讀數(shù)顯示裝置12安裝在拋光裝置基座I上且與光柵11相鄰設(shè)置。
[0014]【具體實(shí)施方式】二:如圖1所示，本實(shí)施方式拋光頭3為聚氨酯彈性體半球狀拋光頭。如此設(shè)計(jì)，可以根據(jù)球面半徑調(diào)整接觸面積，能夠控制拋光工具與工件之間接觸壓力的可控接觸壓力。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0015]【具體實(shí)施方式】三:如圖1所示，本實(shí)施方式音圈電機(jī)線圈連接件7為“L”形連接件。如此設(shè)計(jì)，在確保音圈電機(jī)線圈8與線性滑臺(tái)溜板5運(yùn)動(dòng)方向一致時(shí)，方便調(diào)節(jié)兩者的相對(duì)高度位置，提升零件布置的靈活性。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0016]【具體實(shí)施方式】四:如圖1所示，本實(shí)施方式電機(jī)磁鋼連接件10為“L”形連接件。如此設(shè)計(jì)，可以通過電機(jī)磁鋼連接件10來(lái)靈活調(diào)整音圈電機(jī)磁鋼9的位置以配合音圈電機(jī)線圈8位置，保證零件裝配的適應(yīng)性。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0017]【具體實(shí)施方式】五:如圖1所示，本實(shí)施方式拋光頭3與拋光主軸2同軸設(shè)置。如此設(shè)置，接觸區(qū)壓力中心與拋光主軸2軸線重合，可以根據(jù)拋光主軸2位置來(lái)準(zhǔn)確確定拋光接觸區(qū)的位置。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二或四相同。
[0018]工作原理:
[0019]本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)水平方向拋光壓力的穩(wěn)定控制，在水平方向拋光壓力控制過程中，音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)線性滑臺(tái)溜板運(yùn)動(dòng)至滿足拋光頭3與工件表面接觸壓力的位置，由光柵11及位置讀數(shù)顯示裝置12獲得與拋光主軸2固定連接的線性滑臺(tái)溜板5的精確位置，拋光過程中線性滑臺(tái)溜板5根據(jù)預(yù)先輸入的工件表面的幾何特征連續(xù)調(diào)整自身與工件表面之間的相對(duì)距離，驅(qū)動(dòng)線性滑臺(tái)溜板5運(yùn)動(dòng)，線性滑臺(tái)溜板5沿線性滑臺(tái)基座6滑動(dòng)帶動(dòng)拋光主軸2沿其軸向運(yùn)動(dòng)，至目標(biāo)位置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可控水平方向接觸壓力的拋光裝置，其特征在于:所述拋光裝置包括拋光裝置基座(I)、拋光主軸(2)、拋光頭(3)、主軸安裝座(4)、線性滑臺(tái)溜板(5)、線性滑臺(tái)基座(6)、音圈電機(jī)線圈連接件(7)、音圈電機(jī)線圈(8)、音圈電機(jī)磁鋼(9)和電機(jī)磁鋼連接件(10)，所述拋光裝置還包括光柵(11)和位置讀數(shù)顯示裝置(12)，拋光裝置基座(I)水平設(shè)置，線性滑臺(tái)基座(6)和電機(jī)磁鋼連接件(10)沿拋光裝置基座(I)的長(zhǎng)度方向依次安裝在拋光裝置基座⑴的上端面上，線性滑臺(tái)溜板(5)沿線性滑臺(tái)基座(6)的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)安裝在線性滑臺(tái)基座(6)的上端面上，主軸安裝座(4)安裝在線性滑臺(tái)溜板(5)的上端面上，拋光主軸(2)沿線性滑臺(tái)基座￠)的長(zhǎng)度方向安裝在主軸安裝座(4)上，拋光頭(3)安裝在拋光主軸(2)遠(yuǎn)離電機(jī)磁鋼連接件(10)的一端上，拋光頭(3)為半球狀拋光頭，音圈電機(jī)磁鋼(9)的一端安裝在電機(jī)磁鋼連接件(10)上，音圈電機(jī)線圈⑶音圈電機(jī)線圈連接件(7)安裝在線性滑臺(tái)溜板(5)的上端面上，音圈電機(jī)線圈(8)同軸設(shè)置在音圈電機(jī)磁鋼(9)內(nèi)，光柵(11)沿線性滑臺(tái)溜板(5)的長(zhǎng)度方向安裝在線性滑臺(tái)溜板(5)的側(cè)壁上，位置讀數(shù)顯示裝置(12)安裝在拋光裝置基座(I)上且與光柵(11)相鄰設(shè)置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控水平方向接觸壓力的拋光裝置，其特征在于:拋光頭(3)為聚氨酯彈性體半球狀拋光頭。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可控水平方向接觸壓力的拋光裝置，其特征在于:音圈電機(jī)線圈連接件(7)為“L”形連接件。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可控水平方向接觸壓力的拋光裝置，其特征在于:電機(jī)磁鋼連接件(10)為“L”形連接件。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的可控水平方向接觸壓力的拋光裝置，其特征在于:拋光頭(3)與拋光主軸(2)同軸設(shè)置。
【專利摘要】一種可控水平方向接觸壓力的拋光裝置，它涉及一種拋光裝置。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的可控接觸壓力拋光工具在加工過程中由于工件表面幾何特征變化造成接觸壓力與接觸區(qū)范圍的變化，存在影響拋光工具的局部修形能力以及面形精度的問題。線性滑臺(tái)基座和電機(jī)磁鋼連接件沿拋光裝置基座的長(zhǎng)度方向依次安裝在拋光裝置基座的上端面上，線性滑臺(tái)溜板沿線性滑臺(tái)基座的長(zhǎng)度方向滑動(dòng)安裝在線性滑臺(tái)基座的上端面上，主軸安裝座安裝在線性滑臺(tái)溜板的上端面上，拋光主軸沿線性滑臺(tái)基座的長(zhǎng)度方向安裝在主軸安裝座上，音圈電機(jī)磁鋼的一端安裝在電機(jī)磁鋼連接件上，音圈電機(jī)線圈連接件安裝在線性滑臺(tái)溜板的上端面上。本發(fā)明用于精密光學(xué)加工。
【IPC分類】B24B41/00, B24B13/00
【公開號(hào)】CN105033815
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510443580
【發(fā)明人】趙清亮, 饒志敏, 郭兵, 程凱, 馮小天
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年7月24日