离轴非球面光学加工装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种离轴非球面光学加工装置，属于光学元件加工【技术领域】。它包括加工平台、变频电机、驱动轴和摆动轴；驱动轴依次与摆幅调节机构、驱动臂连接；摆动轴上设有摆臂座；摆臂座上设有摆臂；驱动臂经关节轴承与连杆连接，连杆与摆臂座连接；摆臂上设有滑块，滑块中安装电机及减速器，滑块上设有连接板，连接板上设有滚动轴承；减速器上连接转轴，转轴经偏心调节机构与顶杆连接，顶杆与磨盘连接。本发明可实现研磨和抛光的复合加工，自动化程度高，加工成本低，加工效率高，精度高，并可保证元件精度的一致性。
【专利说明】离轴非球面光学加工装置
所属【技术领域】
[0001]本发明涉及光学元件加工设备，尤其是研磨抛光机，属于光学元件加工【技术领域】。【背景技术】
[0002]大口径、大相对孔径离轴非球面应用于高能激光武器以及红外光学系统中，可以获得更高的能量，并能使光学系统更加紧凑。这种非球面的非球面度在毫米级以上，要由最接近球面的磨盘研磨成非球面面形。
[0003]离轴非球面光学元件的对称中心在镜面外侧，元件上各点的曲率半径不一致，普通的两轴或三轴加工机床普遍采用与原件相近口径的磨盘进行研磨和抛光加工,只能加工成旋转对称的非球面工件，在加工离轴非球面时，磨盘的去除函数变化大，无法实现其面形的加工。
[0004]传统的加工方法是，最接近球面向非球面面形加工的过程中，主要采用手工修磨或修抛的方式实现，在耗费大量的人力物力的同时，对加工精度的控制需要光学加工人员的经验非常丰富才能实现。
[0005]再者，手工加工时加工工具的运行轨迹精度难以保证，相同的加工方式元件的去除量难以一致，通常是运用多次测量的结果，对元件上个离散高点进行多次迭代研磨，逐步收敛其面形，导致加工时间长。
[0006]现有比较成熟的加工方法是计算机控制加工系统，通过计算机控制系统实现控制机床的多自由度运动，控制研磨或抛光工具在元件上的运动轨迹和驻留时间，实现元件加工余量的去除。但是这类加工方法控制系统复杂，对系统的拟合精度和控制软件的分辨率要求非常高，对机床的精度要求高，导致成本非常高，而且加工效率低。
[0007]与本专利最为接近的已有技术是中科院长春精密机械与物理研究所名称为“一种离轴非球面光学冷加工机床”(专利号ZL 200720094802.9)，采用上下模联动的方式实现离轴非球面的加工，上盘摆动幅度小，由于其小幅度摆动方式频率低，磨盘在摆动过程中存在中心上的一个死点，导致其加工效率低，加工精度一致性差。
【发明内容】
[0008]针对上述问题，本发明提供一种集研磨和抛光为一体的光学加工装置。
[0009]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:离轴非球面光学加工装置，包括加工平台、变频电机、驱动轴和摆动轴；驱动轴依次与摆幅调节机构、驱动臂连接；摆动轴上设有摆臂座；摆臂座上设有摆臂；驱动臂经关节轴承与连杆连接，连杆与摆臂座连接；摆臂上设有滑块，滑块中安装电机及减速器，滑块上设有连接板，连接板上设有滚动轴承；减速器上连接转轴，转轴经偏心调节机构与顶杆连接，顶杆与磨盘连接。
[0010]本发明的有益效果是，可实现研磨和抛光的复合加工，自动化程度高，加工成本低，加工效率高，精度高，并可保证元件精度的一致性。【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明总体结构示意图；
图2是摆幅调节机构结构示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是驱动臂和连杆连接结构示意图；
图5是图4的俯视图；
图6是摆臂和滑块的连接结构示意图；
图7是连接板和滑块连接结构示意图；
图8是滑块上的弧形孔结构示意图；
图9是偏心调节机构结构示意图；
图10是顶杆和磨盘连接结构示意图；
图11是图10的A— A剖视图；
图12是锁紧机构、压力调节机构结构示意图；
图13是磨盘运行轨迹示意图。
[0012]图中零部件及编号:
I一驱动轴，2—摆幅调节机构，3—驱动臂,4一摆动轴,5—锁紧机构，
6—压力调节机构，7—摆臂座，8—摆臂，9一滑块，10—电机及减速器，
11一转轴，12—滚动轴承，13一偏心调节机构，14一磨盘，15—兀件，
16一销，17—顶杆，18—关节轴承，19一连杆，20—工作台，
21—连接板，22-调节螺栓，23-矩形键，24-梯形槽，25-锁紧螺栓，
26-连接螺栓，27-弧形孔，28—加工轨迹，29-梯形键，30-变频电机。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例对本发明进一步说明。
[0014]参见图1，离轴非球面光学加工装置，包括离轴非球面光学加工装置，包括加工平台20、变频电机30、驱动轴I和摆动轴4 ;驱动轴I依次与摆幅调节机构2、驱动臂3连接；摆动轴4上设有摆臂座7 ;摆臂座7上设有摆臂8 ;驱动臂3经关节轴承18与连杆19连接，连杆19与摆臂座7连接；摆臂8上设有滑块9，滑块9中安装电机及减速器10，滑块9上设有连接板21，连接板21上设有滚动轴承12 ;减速器上连接转轴11，转轴11经偏心调节机构13与顶杆17连接，顶杆17与磨盘14连接。
[0015]摆臂8上设有压力调节机构6。压力调节机构6通过摆臂8的传导可以调节磨盘14的加工压力。如图12所示。
[0016]摆臂座7上设有锁紧机构5。用于节摆臂8的高度并将其锁紧。如图12所示。
[0017]实现过程是:驱动轴I由变频电机30驱动，调节电机的频率实现其速度的控制，摆幅调节机构2安装在驱动轴3上，如图2、图3所示，通过调节摆幅调节机构2上T型槽上的调节螺栓22可以改变摆动轴4的摆动幅度。驱动臂3另一端通过一个连杆19连接在摆臂座7上，驱动臂3和连杆19通过关节轴承18连接，连接方式如图4、图5所示
摆臂8通过销16安装在摆臂座7上，摆臂8可绕销16上下转动，以调节磨盘14的高度，适应不同厚度的元件。滑块9通过矩形键23安装在摆臂8上，如图6所示，拧松滑块9上的四个连接螺栓26，可以调节滑块9在摆臂8上前后移动，以适应不同参数(离轴量)的元件，通过滑块9上的矩形键23限制其相对摆臂8的轴向旋转。
[0018]伺服电机及减速器10通过连接螺栓26安装在连接板21上，连接板21安装在滑块9的弧形孔27上面，如图8所示；伺服电机及减速器10轴线方向和摆动轴4轴线方向的夹角在75-105°范围可调，以适应离轴非球面上不同环带区域的曲率半径。连接方式如图7所示，转轴11通过两个滚动轴承12限制其在径向上的移动。
[0019]转轴11上的梯形槽24和顶杆17上的梯形键29构成偏心调节机构13，如图9所示，拧松锁紧螺栓25即可调节偏心的大小，最大可调偏心距离10mm，当加工时采用的磨盘14的尺寸改变时，用于调节相应的偏心距离。磨盘14与顶杆17的连接方式如图10、图11所示，磨盘14相对顶杆17轴向可以小幅度摆动。
[0020]磨盘14在伺服电机及减速器10的驱动下绕转轴11平动，同时在摆臂8的摆动带动磨盘14绕摆动轴4摆动，形成了元件的加工轨迹28为环带螺旋线，如图13所示。
[0021]加工时元件15固定在距离摆动轴4中心的距离为非球面的离轴量。调节滑块9与摆动轴4中心的距离，可实现元件上不同环带的迭代加工。
【权利要求】
1.一种离轴非球面光学加工装置，包括加工平台(20)、变频电机(30)、驱动轴(I)和摆动轴(4);其特征在于，驱动轴(I)依次与摆幅调节机构(2)、驱动臂(3)连接；摆动轴(4)上设有摆臂座(7);摆臂座(7)上设有摆臂(8);驱动臂(3)经关节轴承(18)与连杆(19)连接，连杆(19)与摆臂座(7)连接；摆臂(8)上设有滑块(9)，滑块(9)中安装电机及减速器(10)，滑块(9 )上设有连接板(21)，连接板(21)上设有滚动轴承(12);减速器上连接转轴(11)，转轴(11)经偏心调节机构(13 )与顶杆(17 )连接，顶杆(17 )与磨盘(14)连接。
2.根据权利要求1所述的离轴非球面光学加工装置，其特征在于，所述的摆臂(8)上设有压力调节机构(6)。
3.根据权利要求1所述的离轴非球面光学加工装置，其特征在于，所述的摆臂座(7)上设有锁紧机构(5)。
【文档编号】B24B13/00GK103586753SQ201310569304
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】马平, 鄢定尧, 鲍振军, 蔡红梅, 朱衡, 樊非, 何曼泽, 赵恒 , 周佩璠, 黄金勇, 黄颖 申请人:成都精密光学工程研究中心