专利名称：一种离轴非球面光学冷加工机床的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学冷加工技术领域中涉及的一种离轴非球面 光学元件加工的装置。
技术背景光学非球面作为一种光学元件有校正像差、简化系统、提高光学 系统精度等作用。特别是离轴非球面反射镜具有无中心遮拦、可改善 像质、增加系统的相对口径和简化系统结构等优势，在大型望远镜、 空间相机、军事侦察等现代化光学系统中是不可替代的。因此在现代 光学系统屮对大口径大视场的离轴非球面光学元件提出了更多的应用要求。山于离轴卄:球面的对称轴在口径之外，因此在其口径范围内 是非对称的，这给离轴非球而的加工和检测带来了困难。目前，离轴 非球面光学元件的加丄主要有传统加工技术和现代加工技术，传统加 工技术主要是通过高级技师的手工修磨完成对离轴非球面光学元件 的加工，这种方法对人的依赖性比较大，加工效率低，重复性差，无 法满足离轴非球面的质量和数量要求；现代加工技术主要是通过高精 度计算机数控机床完成对各种非球面光学元件的加工，但是在离轴非 球面加工时存在着设备复杂、成本高、效率低等问题。与本实用新型最为接近的已有技术是南京利生光学机械有限责 任公司生产的JM030.3型三轴研磨抛光机，其结构如图1所示，包括下模驱动电机l，下模减速器2，主动轮3，皮带4，从动轮5，下模 主轴6，下模工作台7，被加工光学元件8，抛光磨盘9，上模摆臂 10，上模主轴ll，上模主轴传动曲柄摆枉4几构(虚线框内部分)12。下模驱动电机1通过下模减速器2以及皮带传动系统(主动轮3、 皮带4 、从动轮5)驱动下模主轴6转动，从而带动下模工作台7和 被加工光学元件8转动；上模主轴传动曲柄摆杆机构12驱动上模主 轴11带动上模摆臂IO往复摆动，从而带动抛光磨盘9相对于被加工 光学元件8往复摆动；加工时通过被加工光学元件8的连续转动配合 抛光磨盘9的往复摆动达到加工之目的。但是，上述加工机床只适用于加工对称回转轴与几何对称轴重合 的元件。由于离轴非球面的对称轴在口径之外，在其口径范围内是非 对称的，「大1此此种运动方式的机床不适合离轴非球面光学元件的加 工。发明内容为了克服已冇技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于将传统的 离轴非球面光学元件加工技术与现代技术结合起来，设计一种成本低 廉，适'用的离轴非球面加工机床。本实用新型要解决的技术问题是提供一种离轴非球面光学冷加 工机床。解决技术问题的技术方案如图2所示，包括下模驱动电机13， 下模减速器14，下模曲柄盘15，下模连杆16，球型铰链17，下模摆 杆18，下模主轴19，下模工作台20，离轴非球面光学元件21，抛光磨盘22，上模摆臂23，上模主轴24，上模主轴传动曲柄摆杆机构(虚 线框内部分)25。下模驱动电机13，下模减速器14，下,模曲柄盘15，下模连杆16， 球型铰链17，下模摆杆18构成了下模主轴19的传动曲柄摆杆机构。 在该机构中，下模驱动电机13的轴与下模减速器14的输入轴刚性固 连，下模减速器14的输出轴与下模曲柄盘15的转轴连接，下模曲柄 盘15通过T型槽螺栓和铰链与下模连杆16的一端连接，下模连杆 16的另一端通过球型铰链17与下模摆杆18的一端连接，下模摆杆 18的另一端与下模主轴19通过键连接，下模主轴19的两端安装在 装有轴承的轴承座内，其上端与下模工作台20固连，被加工离轴非 球面光学元件21置于下模工作台20上，两者贴固；上模主轴传动曲 柄连杆机构25通过键与上模主轴24连接，上模主轴24的两端安装 在装有轴承的轴承j小:内，其上端通过销轴与上模摆臂23连接，上模 摆臂23的摆杆水f伸向被加工离轴非球面光学元件21的上方，在上 模摆臂23的摆杆末端装有抛光磨盘22，抛光磨盘22的工作面与被 加工离轴非球面光学元件21的被加工面滑动接触；通过T型槽螺栓 在曲柄盘T型槽中的滑动可以改变下模曲柄盘15中的曲柄长度El 与上模主轴传动曲柄摆杆机构25中的曲柄长度E2，通过上模摆臂23 伸縮来调整摆臂长度L。工作原理说明加工时，将下模主轴19与下模工作台20的旋转 中心定为离轴非球面光学元件21的光轴，根据离轴非球面光学元件 21离轴量，将离轴非球面光学元件21定位于下模工作台20相应的位置；由下模驱动电机13通过下模减速器14以及下模曲柄摆杆传动 系统(下模曲柄盘15、下模连杆16、球型铰链17、下模摆杆18)驱 动下模主轴19定角度往复摆动，从而带动:下模工作台20与离轴非球 面光学元件21定角度往复摆动；上模主轴传动曲柄摆杆机构25驱动 上模主轴24小摆幅往复摆动，从而带动上模摆臂23与抛光磨盘22 的小摆幅往复摆动；抛光磨盘22的相对于离轴非球面光学元件21的 小摆幅往复摆动配合离轴非球面光学元件21的定角度往复摆动达到 修带抛光的目的，如图3所示。当需要抛光离轴非球面光学元件21不同的环带时，只需改变下 模曲柄盘15中的曲柄长度E1以及上模摆臂23的长度L的长短即可 以实现不问环带的修抛；通过下模曲柄盘15中的曲柄长度E1的长度 来改变离轴非球而元件21定角度往复摆动摆角的大小；通过上模摆 臂23的L〈皮L的K短的来改变抛光磨盘22在离轴非球面光学元件 21的位置；通过改变十.校,U轴传动曲柄摆杆机构25中的曲柄长度E2 来改变抛光磨盘22的相对于离轴非球面光学元件21的小摆幅往复摆 动的摆幅。本'实用新型的积极效果本实用新型改进了已有机床下模主轴的 驱动装置实现了下模主轴19的往复定角度摆动，从而通过将下模主 轴19带动被加工非球面光学元件21的往复摆动配合抛光磨盘22的 小摆幅摆动来实现离轴非球面光学元件21的修带抛光。本实用新型 结构简单，经济实用，解决了离轴非球面光学元件加工时无法旋转、 摆动等的问题，从而有效的提高了离轴非球面光学元件的加工效率和精度。
图1为已有技术的结构示意图。图2为本实用新型的结构示意图。图3为本实用新型'的工作原理说明参考示意图。
具体实施方式
本实用新型按图2所示的结构实施。
具体实施方式
如下 下模驱动电机13采用三相异步电动机，变频调速。 下模减速器14采用涡轮蜗杆减速器。根据下模工作台20需要摆动的最大摆角，下模主轴19传动曲柄 摆杆机构屮的曲柄存在的条件,最小传动角Y min以及行程速度变化系 数K设讣K校曲枘摆杆机构各构件的具体尺寸，包括下模曲柄E1的 最大长度E1,皿，卜'校连杆16长度，下模摆杆18的长度，下模曲柄 盘15回转屮心的与卜校K轴19问转中心距离，具体要求为最小传动角Ymi >40° ;行程速度变化系数K"1;下椟曲柄E1的最大长度Elm^为以上四个尺寸中最小值。 根据下模曲柄E1的最大长度Elm^的大小确定下模曲柄盘15直 径的大小，下模曲柄盘15上开有T形槽，通过T形槽螺栓和球型铰 链17与下模连杆16连接能够自由回转，T形槽螺栓可以在T型槽内 自由滑动以调整El的长短。下模连杆16与下模摆杆18通过球型铰 链17连接而能够自由回转。下模曲柄摆杆机构中各个构件均采用45#钢，下模连杆16与下模摆杆18理论尺寸加工精度《0.01mm。下模摆杆18与下模主轴19之间为键连接，带动下模主轴19定 角度往复摆动。下模主轴19采用45"钢调劍处理，轴向精度《0.02mm, 径向精度《0.02mm。下模主轴安装在两个轴承座内，下面轴承采用 圆锥辊子轴承，上部采用深沟球轴承，以保证摆动精度。下模主轴19与下模工作台20之间为莫氏锥度3#过渡接头连接， 便于拆装。下模工作台20采用ZL12，视具体加工工件不同而设计不 同工作台直径尺寸。根据上模主轴24的最大摆角设计上模主轴传动曲柄摆杆机构25 中各个构件的具体尺寸，方法与下模主轴传动曲柄连杆机构相同。上 模主轴传动曲柄摆杆机构25采用三相异步电机连接涡轮蜗杆减速器 驱动。上模主轴传动曲枘摆杆机构25与上模主轴24之间为键连接，带 动上模主轴24定角度往复摆动。上模主轴24采用45#钢调制处理， 轴向精度《0.02mm,径向精度《0.02mm。上模主轴安装在两个轴承座 内，下面轴承采用圆锥辊子轴承，上部采用深沟球轴承，以保证摆动 精度。上模主轴24最大摆角为90。。上模主轴24与上模摆臂23采用销轴连接，带动上模摆臂23往 复摆动，上模摆臂采用双层钢管可以伸縮以调整长度。整机床身由槽钢、钢板焊接而成，床身前方为推拉门，便于改变 E1与E2的大小。其余部分为封闭结构。机床各个部分合理布局，保 证机床稳定运行的前提下使整机体积最小。
权利要求1、一种离轴非球面光学冷加工机床，包括下模驱动电机、下模减速器、下模主轴、下模工作台、抛光磨盘、上模摆臂、上模主轴、上模主轴传动曲柄摆杆机构；其特征在于还包括下模曲柄盘(15)、下模连杆(16)、球型铰链(17)、下模摆杆(18)、离轴非球面光学元件(21)；下模驱动电机(13)、下模减速器(14)、下模曲柄盘(15)、下模连杆(16)、球型铰链(17)、下模摆杆(18)构成了下模主轴(19)的传动曲柄摆杆机构；在该机构中，下模驱动电机(13)的轴与下模减速器(14)的输入轴刚性固连，下模减速器(14)的输出轴与下模曲柄盘(15)的转轴连接，下模曲柄盘(15)通过T型槽螺栓和铰链与下模连杆(16)的一端连接，下模连杆(16)的另一端通过球型铰链(17)与下模摆杆(18)的一端连接，下模摆杆(18)的另一端与下模主轴(19)通过键连接，下模主轴(19)的两端安装在装有轴承的轴承座内，其上端与下模工作台(20)固连，被加工离轴非球面光学元件(21)置于下模工作台(20)上，两者贴固；上模主轴传动曲柄连杆机构(25)通过键与上模主轴(24)连接，上模主轴(24)的两端安装在装有轴承的轴承座内，其上端通过销轴与上模摆臂(23)连接，上模摆臂(23)的摆杆水平伸向被加工离轴非球面光学元件(21)的上方，在上模摆臂(23)的摆杆末端装有抛光磨盘(22)，抛光磨盘(22)的工作面与被加工离轴非球面光学元件(21)的被加工面滑动接触。
专利摘要一种离轴非球面光学冷加工机床，属于光学冷加工技术领域中涉及的机床。解决的技术问题提供一种离轴非球面光学冷加工机床。技术方案包括下模曲柄盘、下模连杆、下模摆杆、离轴非球面光学元件、下模主轴、下模工作台、抛光磨盘、上模摆臂、上模主轴、上模主轴传动曲柄摆杆机构等；下模曲柄盘通过T型槽螺栓和铰链与下模连杆连接，下模连杆通过铰链与下模摆杆连接，下模摆杆与下模主轴通过键连接，下模主轴与下模工作台固连，被加工离轴非球面光学元件贴固于下模工作台上；上模主轴传动曲柄连杆机构通过键与上模主轴连接，上模主轴通过销轴与上模摆臂连接，在上模摆臂的摆杆末端装有的抛光磨盘与被加工光学元件滑动接触。该机床能加工离轴非球面。
文档编号B24B13/02GK201124329SQ20072009480
公开日2008年10月1日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者宋淑梅, 斌 宣, 李俊峰, 朋 王, 亚 陈, 陈晓苹 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所