用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置

本发明属于静压支撑技术领域，具体涉及一种用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置。

背景技术：

光机结构相当于望远镜系统的骨架，其功能是保持各镜面、功能模块的位置和形状，确保系统满足衍射极限成像精度要求，望远镜研制的核心难点之一，就是保证其中口径最大的主镜镜面的精度，在制造技术日趋成熟、检测水平不断提高的今天，镜面加工的支撑稳定性已经成为制约光学加工精度和效率提升的瓶颈，静压支撑在光学加工时控制静压缸内的支撑力实现对被加工光学元件的支撑，但现如今依然存在结构复杂、定位性能差以及轴向刚度较差等问题，检测状态下需要通过支撑系统的轴向位置变化来控制镜体姿态，并且需要对反射镜施加主动校正力来控制面形精度。

技术实现要素：

本发明提供一种用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置，其目的在于解决现有静压支撑装置结构复杂，轴向刚度不足，定位性能差等问题，支撑大口径反射镜时可通过丝杆的位移转化为弹簧的支撑力，对面型进行校正以及控制镜体姿态；

本发明提供一种用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置，该装置包括缸体、滚动膜片、缸盖、砝码、限位片、丝堵、滚珠轴承、丝杆、反射镜和弹簧，所述缸体安装在反射镜加工的基座上，滚动膜片的边缘区域两侧分别与缸体、缸盖连接，滚动膜片的中心区域两侧分别与砝码、限位片连接；

其中，限位片、滚动膜片、砝码相应位置由上至下依次设置φ5的螺纹盲孔和φ1的排气孔，丝堵与限位片上螺纹盲孔配合，在进油过程中通过松紧循环排出液体内气泡；砝码中心由上至下依次设置两个直径分别为φ10和φ6的盲孔，所述滚珠轴承放置于砝码直径为φ10的盲孔中，滚珠轴承与丝杆的一端相配合，所述丝杆在靠近滚珠轴承的末端设置一个限位块，限位块放置于砝码直径为φ6的盲孔内，所述限位片盖在滚珠轴承上对滚珠轴承起限位作用；所述缸盖中心区域内部设置内螺纹，与丝杆中间位置配合，缸盖内部设置限位凸台，所述的砝码、滚动膜片、缸体构成密封腔体；所述丝杆另一端与反射镜背部预先设置的螺纹盲孔配合，所述弹簧粘接在待加工反射镜支撑孔内部。

该支撑装置投入使用前，首先应设计计算出支撑点个数布局，安装丝杆支撑装置，各支撑单元应根据需要用液压管路连接好，各支撑单元之间设置隔断阀，便于灵活快速分组切换，若需要对反射镜进行主动力校正，则需要单独连接液压泵，将丝杆的位移转化为弹簧的输出力，实现面型支撑力的校正；

当反射镜需要加工时，将待加工反射镜吊运至支撑装置所对应的位置，液压缸内通入液压油液，液压油液给砝码向上的输出力，带动丝杆向上运动，由于丝杆与缸盖的内螺纹配合，所以可以实现丝杆在向上运动的同时发生转动，当丝杆到达预设接触位置时，丝杆与反射镜背部预设的螺纹支撑孔配合，丝杆旋入待加工反射镜背部预先设定好的支撑孔，起到定位与支撑作用，当丝杆与反射镜支撑孔完全配合且与弹簧接触后，支撑装置停止工作，进行反射镜的加工研磨，加工过程结束后，对已加工反射镜进行面型检测，将反射镜组件通过机床平移至反射镜检测塔下，对反射镜进行检测，对于大口径反射镜的检测，需要通过单独向液压缸内输入液压油液使丝杆发生位移，转化为弹簧输出力实现输出力的校正，检测完毕后，需要将反射镜卸下，此时缸体内液压油液被抽出，缸体内部变成真空，拉动丝杆向下运动，丝杆旋出反射镜接触端，进入工作状态，本发明克服了原有的光学反射镜加工检测支撑装置的结构复杂、轴向刚度不足、精度差等问题，还可根据实际情况进行主动力校正，具有一定的实用性。

附图说明

图1是本发明的一种用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置的剖面图；

图2是本发明的一种用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置与反射镜配合的局部剖视图；

图3是本发明的一种用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置中砝码的结构示意图；

附图中标记含义如下：1：缸体；2：滚动膜片；3：缸盖；4：砝码；5：限位片；6：滚珠轴承；7：丝堵；8：丝杆；9：限位块；10：弹簧；11：反射镜。

具体实施方式

如图1所示，用于光学反射镜加工状态下的静压丝杆支撑装置，包括缸体1，滚动膜片2，缸盖3，砝码4，限位片5，滚珠轴承6，丝堵7，丝杆8，限位块9，弹簧10，反射镜11，所述缸体1安装在反射镜的加工基座上，滚动膜片2的边缘区域的两侧分别与缸体1和缸盖3螺栓连接，滚动膜片2的中心区域的两侧分别与砝码4和限位片5螺栓连接，限位片5、滚动膜片2、砝码4在相对应位置由上至下分别设置一个φ5的螺纹盲孔和一个φ1的排气孔，丝堵7与限位片5上的螺纹盲孔配合，砝码4中心位置设置一个φ10盲孔，用于放置滚珠轴承，φ10盲孔下方设置φ6盲孔，丝杆8末端设置一个限位块9，放置于φ6盲孔内，滚珠轴承6放置于限位块9上方，丝杆8一端与滚珠轴承6配合，丝杆8中间的螺纹部分与缸盖3中心内侧的内螺纹配合，丝杆8的另一端的螺纹部分与反射镜背面预留的螺纹孔配合，弹簧10粘接于反射镜11支撑孔内部，缸盖3内部设置限位凸台；

本发明的用于光学反射镜加工状态下的静压丝杆支撑装置的工作过程如下：该支撑装置投入使用之前，应设计计算出支撑点个数和布局，安装丝杆支撑装置，连接好液压油液管路，支撑单元之间设置隔断阀，便于灵活快速分组切换，若需要对反射镜进行主动力校正，则需要单独连接液压泵，将丝杆的位移转化为弹簧的输出力，实现面型支撑力的校正；当反射镜需要进行加工研磨时，将反射镜镜体吊运至支撑装置对应位置，液压油液从缸体1的进出油孔进入，在液压支撑单元进油的过程中利用丝堵7的松紧循环排出管路和壳体内的气泡，在液压油液的作用下砝码4向上运动，由于缸盖3固定，丝杆8在向上运动的同时发生转动，当丝杆8的上端运动至反射镜背面时，丝杆8与反射镜支撑孔的内螺纹配合，实现支撑与反射镜的贴合，当丝杆螺纹与反射镜背部内螺纹完全配合且接触到弹簧后，支撑装置停止工作，进行反射镜的加工研磨；当反射镜加工结束后，对已加工反射镜进行面型检测，将反射镜组件通过机床平移至反射镜检测塔下，对反射镜进行检测，对于大口径反射镜的检测，需要通过单独向液压缸内输入液压油液使丝杆发生位移，转化为弹簧输出力实现输出力的校正，检测结束后，缸体1内部的液压油液被抽出，砝码4在真空作用下带动丝杆向下运动，丝杆8与反射镜接触端旋出反射镜，反射镜进入工作状态，本发明成本较低，结构较为简单，且丝杆8与缸盖3的内螺纹的配合使轴向刚度更好，且可根据控制系统对反射镜支撑进行主动力校正，调整反射镜姿态，具有一定的实用性。

技术特征：

1.用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置，其特征在于，该装置包括缸体1，滚动膜片2，缸盖3，砝码4，限位片5，滚珠轴承6，丝堵7，丝杆8，限位块9，弹簧10，反射镜11，所述的缸体1安装在反射镜加工基座上，滚动膜片2的边缘区域的两侧分别与缸体1、缸盖3螺栓连接，滚动膜片2的中心区域的两侧分别与砝码4、限位片5螺栓连接，滚动膜片2、砝码4、限位片5的相应位置分别设置一个φ1的排气孔，限位片5的排气孔上设置一个φ5的螺纹盲孔，丝堵7与螺纹盲孔配合，通过松紧循环排出缸体内的气泡。

2.根据权利要求1所述的用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置，其特征在于，所述砝码4由上至下依次设置两个直径分别为φ10和φ6的盲孔，所述滚珠轴承6放置于直径为φ10的盲孔内，所述限位片5盖在滚珠轴承上对滚珠轴承起限位作用。

3.根据权利要求1所述的用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置，其特征在于，所述缸盖3内侧设置一个向限位片方向突出的限位凸台，缸盖3中心孔内部设置内螺纹。

4.根据权利要求1所述的用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置，其特征在于，所述丝杆8的一端设置一个限位块9，放置于所述砝码4直径为φ6的盲孔中，限位块端的丝杆与滚珠轴承6相配合，丝杆中间部分与缸盖3的内螺纹相配合，丝杆8另一端的螺纹与反射镜11预先设置的支撑孔内螺纹相配合。

5.根据权利要求1所述的用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置，其特征在于，所述弹簧10粘接于反射镜11的支撑孔内部。

技术总结
本发明提供了一种用于加工和检测光学反射镜的丝杆支撑装置，该装置包括缸体、砝码、膜片、限位片、丝杆、滚珠轴承、缸盖以及反射镜组件，所述缸体侧面设置一个通孔，用于进出液压油液；限位片、滚动膜片和砝码通过螺栓连接，砝码中心位置从上到下依次设置直径分别为φ10和φ6的盲孔，滚珠轴承放置于直径为φ10的盲孔内，滚珠轴承与丝杆相配合，所述丝杆末端设置限位块，放置于砝码直径为φ6的盲孔内；缸盖中心位置设置与丝杆中间位置配合的内螺纹，内部设置凸台，对限位片进行限位；所述反射镜组件包括反射镜和弹簧，弹簧粘接于反射镜支撑孔内；该装置密封性较好、具有较高的支撑轴向刚度、检测状态下丝杆可以将轴向位移转化为弹簧的输出力对镜面进行主动校正，提高光学加工支撑精度。

技术研发人员：关英俊;江昱含;胡海飞;董得义
受保护的技术使用者：长春工业大学
技术研发日：2021.03.29
技术公布日：2021.05.25