一种可控水平方向接触压力的抛光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抛光装置，一种可控水平方向接触压力的抛光装置，属于精密光学加工领域。
【背景技术】
[0002]在精密光学加工领域里非球面加工技术中，通过抛光来降低铣磨后的非球面工件的表面、亚表面损伤深度以及工件表面粗糙度，从而提高表面质量以及降低面形误差，以满足实际的使用要求。当前，针对非球面的确定性抛光技术主要有离子束抛光技术、磁流变抛光技术、气囊抛光技术以及基于小工具CCOS抛光技术等。确定抛光技术的基本工作原理是:首先，通过对试样的工艺试验，获得准确的材料去除函数；其次，检测加工前工件的面形，获得面形误差函数；最后，根据材料去除函数和面形误差，计算驻留时间并预估残留误差。确定性非球面抛光技术不仅需要实现较高的表面质量，而且需要满足较高的面形精度，以达到非球面工件光学性能的要求。为了实现较高的面形精度的预测及加工，首先需要获得稳定的去除函数，实现抛光过程的稳定性与一致性。非球面抛光技术中普遍采用Preston方程作为理论基础。在确定性抛光技术中，简化后的Preston方程中材料去除率与相对速度和抛光压力呈线性关系。在抛光时，通常采用恒定的抛光接触压力，这有利于获得恒定的材料去除率。但是，采用恒定抛光压力时，因为工件表面局部特征的变化会导致在工具局部会发生接触区范围变化，这种变化是由接触压力所决定的。
[0003]现有的可控接触压力抛光工具大多为子口径球状抛光头，有较好的修形能力，使用广泛且稳定性较高，但同时也会不可避免地引入一定的中高频误差。同时，目前所有的抛光工具均配置于专属的抛光机床上，还没有出现将抛光工具集成在其他类型的精密机床上的例子，以实现不同工艺在同一台机床上同时完成的可能。
[0004]综上，现有的可控接触压力抛光工具在加工过程中由于工件表面几何特征变化造成接触压力与接触区范围的变化，从而影响抛光工具的局部修形能力以及面形精度。
【发明内容】
[0005]本发明为解决现有的可控接触压力抛光工具在加工过程中由于工件表面几何特征变化造成接触压力与接触区范围的变化，存在影响抛光工具的局部修形能力以及面形精度的问题，进而提供一种可控水平方向接触压力的抛光装置。
[0006]本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:
[0007]本发明的可控水平方向接触压力的抛光装置包括抛光装置基座、抛光主轴、抛光头、主轴安装座、线性滑台溜板、线性滑台基座、音圈电机线圈连接件、音圈电机线圈、音圈电机磁钢和电机磁钢连接件，所述抛光装置还包括光栅和位置读数显示装置，抛光装置基座水平设置，线性滑台基座和电机磁钢连接件沿抛光装置基座的长度方向依次安装在抛光装置基座的上端面上，线性滑台溜板沿线性滑台基座的长度方向滑动安装在线性滑台基座的上端面上，主轴安装座安装在线性滑台溜板的上端面上，抛光主轴沿线性滑台基座的长度方向安装在主轴安装座上，抛光头安装在抛光主轴远离电机磁钢连接件的一端上，抛光头为半球状抛光头，音圈电机磁钢的一端安装在电机磁钢连接件上，音圈电机线圈音圈电机线圈连接件安装在线性滑台溜板的上端面上，音圈电机线圈同轴设置在音圈电机磁钢内，光栅沿线性滑台溜板的长度方向安装在线性滑台溜板的侧壁上，位置读数显示装置安装在抛光装置基座上且与光栅相邻设置。
[0008]本发明具有以下有益效果:
[0009]本发明的可控水平方向接触压力的抛光装置通过音圈电机线圈驱动线性滑台溜板，实现了抛光主轴可以向工件表面施加压力，音圈电机配合光栅及位置读数显示装置能够根据表面几何特征修正线性滑台溜班位置来实现抛光压力的适时调整，与现有的可控接触压力抛光工具相比，本发明可以保证稳定的接触压力，从而提高了工件表面的面形精度；
[0010]本发明在进行抛光时，通过对机床各个运动轴的运动轨迹控制能够实现抛光过程的自动化；
[0011]本发明可以实现工件表面材料去除量分配，并且提高了抛光过程的稳定性，从而获得更好的形状精度和表面质量，本发明针对中小口径工件，面形精度pv < 0.5 μ m，表面粗糙度Ra < 5nm。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的可控水平方向接触压力的抛光装置的整体结构主视图。
【具体实施方式】
[0013]【具体实施方式】一:如图1所示，本实施方式的可控水平方向接触压力的抛光装置包括抛光装置基座1、抛光主轴2、抛光头3、主轴安装座4、线性滑台溜板5、线性滑台基座6、音圈电机线圈连接件7、音圈电机线圈8、音圈电机磁钢9和电机磁钢连接件10，所述抛光装置还包括光栅11和位置读数显示装置12，抛光装置基座I水平设置，线性滑台基座6和电机磁钢连接件10沿抛光装置基座I的长度方向依次安装在抛光装置基座I的上端面上，线性滑台溜板5沿线性滑台基座6的长度方向滑动安装在线性滑台基座6的上端面上，主轴安装座4安装在线性滑台溜板5的上端面上，抛光主轴2沿线性滑台基座6的长度方向安装在主轴安装座4上，抛光头3安装在抛光主轴2远离电机磁钢连接件10的一端上，抛光头3为半球状抛光头，音圈电机磁钢9的一端安装在电机磁钢连接件10上，音圈电机线圈8音圈电机线圈连接件7安装在线性滑台溜板5的上端面上，音圈电机线圈8同轴设置在音圈电机磁钢9内，光栅11沿线性滑台溜板5的长度方向安装在线性滑台溜板5的侧壁上，位置读数显示装置12安装在抛光装置基座I上且与光栅11相邻设置。
[0014]【具体实施方式】二:如图1所示，本实施方式抛光头3为聚氨酯弹性体半球状抛光头。如此设计，可以根据球面半径调整接触面积，能够控制抛光工具与工件之间接触压力的可控接触压力。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0015]【具体实施方式】三:如图1所示，本实施方式音圈电机线圈连接件7为“L”形连接件。如此设计，在确保音圈电机线圈8与线性滑台溜板5运动方向一致时，方便调节两者的相对高度位置，提升零件布置的灵活性。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一或二相同。
[0016]【具体实施方式】四:如图1所示，本实施方式电机磁钢连接件10为“L”形连接件。如此设计，可以通过电机磁钢连接件10来灵活调整音圈电机磁钢9的位置以配合音圈电机线圈8位置，保证零件装配的适应性。其它组成及连接关系与【具体实施方式】三相同。
[0017]【具体实施方式】五:如图1所示，本实施方式抛光头3与抛光主轴2同轴设置。如此设置，接触区压力中心与抛光主轴2轴线重合，可以根据抛光主轴2位置来准确确定抛光接触区的位置。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一、二或四相同。
[0018]工作原理:
[0019]本发明能够实现水平方向抛光压力的稳定控制，在水平方向抛光压力控制过程中，音圈电机驱动线性滑台溜板运动至满足抛光头3与工件表面接触压力的位置，由光栅11及位置读数显示装置12获得与抛光主轴2固定连接的线性滑台溜板5的精确位置，抛光过程中线性滑台溜板5根据预先输入的工件表面的几何特征连续调整自身与工件表面之间的相对距离，驱动线性滑台溜板5运动，线性滑台溜板5沿线性滑台基座6滑动带动抛光主轴2沿其轴向运动，至目标位置。
【主权项】
1.一种可控水平方向接触压力的抛光装置，其特征在于:所述抛光装置包括抛光装置基座(I)、抛光主轴(2)、抛光头(3)、主轴安装座(4)、线性滑台溜板(5)、线性滑台基座(6)、音圈电机线圈连接件(7)、音圈电机线圈(8)、音圈电机磁钢(9)和电机磁钢连接件(10)，所述抛光装置还包括光栅(11)和位置读数显示装置(12)，抛光装置基座(I)水平设置，线性滑台基座(6)和电机磁钢连接件(10)沿抛光装置基座(I)的长度方向依次安装在抛光装置基座⑴的上端面上，线性滑台溜板(5)沿线性滑台基座(6)的长度方向滑动安装在线性滑台基座(6)的上端面上，主轴安装座(4)安装在线性滑台溜板(5)的上端面上，抛光主轴(2)沿线性滑台基座￠)的长度方向安装在主轴安装座(4)上，抛光头(3)安装在抛光主轴(2)远离电机磁钢连接件(10)的一端上，抛光头(3)为半球状抛光头，音圈电机磁钢(9)的一端安装在电机磁钢连接件(10)上，音圈电机线圈⑶音圈电机线圈连接件(7)安装在线性滑台溜板(5)的上端面上，音圈电机线圈(8)同轴设置在音圈电机磁钢(9)内，光栅(11)沿线性滑台溜板(5)的长度方向安装在线性滑台溜板(5)的侧壁上，位置读数显示装置(12)安装在抛光装置基座(I)上且与光栅(11)相邻设置。2.根据权利要求1所述的可控水平方向接触压力的抛光装置，其特征在于:抛光头(3)为聚氨酯弹性体半球状抛光头。3.根据权利要求1或2所述的可控水平方向接触压力的抛光装置，其特征在于:音圈电机线圈连接件(7)为“L”形连接件。4.根据权利要求3所述的可控水平方向接触压力的抛光装置，其特征在于:电机磁钢连接件(10)为“L”形连接件。5.根据权利要求1、2或4所述的可控水平方向接触压力的抛光装置，其特征在于:抛光头(3)与抛光主轴(2)同轴设置。
【专利摘要】一种可控水平方向接触压力的抛光装置，它涉及一种抛光装置。本发明解决了现有的可控接触压力抛光工具在加工过程中由于工件表面几何特征变化造成接触压力与接触区范围的变化，存在影响抛光工具的局部修形能力以及面形精度的问题。线性滑台基座和电机磁钢连接件沿抛光装置基座的长度方向依次安装在抛光装置基座的上端面上，线性滑台溜板沿线性滑台基座的长度方向滑动安装在线性滑台基座的上端面上，主轴安装座安装在线性滑台溜板的上端面上，抛光主轴沿线性滑台基座的长度方向安装在主轴安装座上，音圈电机磁钢的一端安装在电机磁钢连接件上，音圈电机线圈连接件安装在线性滑台溜板的上端面上。本发明用于精密光学加工。
【IPC分类】B24B41/00, B24B13/00
【公开号】CN105033815
【申请号】CN201510443580
【发明人】赵清亮, 饶志敏, 郭兵, 程凯, 冯小天
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月24日