專利名稱：一種非球面光學(xué)元件拋光裝置及拋光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械 加工拋光裝置，尤其是涉及一種非球面光學(xué)元件拋光裝置及拋光方法。
背景技術(shù)：
非球面光學(xué)元件具有矯正像差、簡(jiǎn)化系統(tǒng)、提高光學(xué)系統(tǒng)精度的優(yōu)點(diǎn)。激光核聚變裝置、高能激光、紅外熱成像、衛(wèi)星用光學(xué)系統(tǒng)等對(duì)高精度非球面元件都有極大的需求。然而由于大口徑非球面光學(xué)元件最后成型需要經(jīng)歷磨削、研磨和拋光等幾道冷加工工序，每道工序?qū)鈱W(xué)元件表面質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生不同的影響。因此獲得高精密非球面光學(xué)元件成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者面臨的難題。作為光學(xué)元件冷加工的最后一道工序精密拋光，近年來得到了迅速發(fā)展，主要有小工具拋光方法、磁流變拋光、應(yīng)力盤拋光、離子束拋光、計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成型技術(shù)等?，F(xiàn)有的主流拋光方法數(shù)控拋光方法存在顯著缺點(diǎn)，即拋光工具不能很好地和工件吻合，這也是造成非球面光學(xué)元件難以加工得到高精度的原因。氣囊式拋光作為近幾年國(guó)內(nèi)外新興的拋光技術(shù)，采用具有一定充氣壓力的球形氣囊作為拋光工具，不僅可以保證拋光頭與被拋光工件表面吻合性好，而且可以通過調(diào)節(jié)壓力控制拋光效率和被拋光工件的表面質(zhì)量，是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ姆乔蛎婀鈱W(xué)兀件拋光方法。中國(guó)專利CN101774146A公開一種微型非球面元件研磨及拋光裝置，包括主電機(jī)和主電機(jī)驅(qū)動(dòng)的若干凸輪，還包括磨盤架和磨盤架上設(shè)置的磨盤，還包括夾持非球面元件的夾具頭，在工作狀態(tài)下，所述磨盤接觸并研磨或拋光夾具頭上夾持的非球面元件；所述凸輪支撐磨盤架，磨盤架隨著凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生擺動(dòng)，使得磨盤對(duì)非球面元件表面形成切向研磨或拋光。中國(guó)專利CN101323097公開一種用于超大口徑非球面光學(xué)零件的磁流變拋光裝置，它包括機(jī)床、磁流變拋光裝置以及與分別以上各組件相連的控制系統(tǒng)，機(jī)床包括用來放置待加工工件的床身，其X軸向直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)布置于床身上兩側(cè)，可移動(dòng)龍門固定于X軸向直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑塊上，Y軸向直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)布置于可移動(dòng)龍門的橫梁上，Z軸向直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定于Y軸向直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑塊上，用來安裝磁流變拋光裝置的A軸轉(zhuǎn)臺(tái)固定于Z軸向直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑塊上，磁流變拋光液循環(huán)系統(tǒng)通過第四直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定于橫梁上，兩者的運(yùn)動(dòng)方向一致，磁流變拋光裝置位于待加工工件的正上方。中國(guó)專利CN2721313公開一種非球面光學(xué)零件柔性拋光裝置，包括支撐件和設(shè)置在支撐件下端的安裝在機(jī)器主軸上的接頭，支撐件可通過萬向軸承與機(jī)器擺軸相連接，支撐件內(nèi)部為一空腔結(jié)構(gòu)，在支撐件的下端固定有柔性拋光模，支撐件與柔性拋光模共同組成了壓縮氣室，支撐件上還開設(shè)有壓縮氣體進(jìn)氣口。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)非球面光學(xué)元件需求量的日益增長(zhǎng)以及非球面光學(xué)元件難加工的情況，提供一種非球面光學(xué)元件拋光裝置及其拋光方法。本發(fā)明設(shè)有底座、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸、Y軸直線電機(jī)、Y軸導(dǎo)軌、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)軸、工作臺(tái)底座、工作臺(tái)、立柱、橫梁、X軸導(dǎo)軌、X軸直線電機(jī)、Z軸底座、Z軸導(dǎo)軌、Z軸直線電機(jī)、氣囊工具和控制系統(tǒng)。所述工作臺(tái)底座直接與Y軸直線電機(jī)相連并通過Y軸導(dǎo)軌固定在底座上，Y軸直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)底座沿Y軸導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)軸直接與工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連并安裝在工作臺(tái)底座上，工作臺(tái)通過工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸與工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)軸相連，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸與工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，工作臺(tái)可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)；2根立柱直接固定在底座上并通過橫 梁連接，橫梁上安裝有X軸導(dǎo)軌和X軸直線電機(jī)；z軸直線電機(jī)、Z軸底座、Z軸導(dǎo)軌和氣囊工具懸掛于X軸導(dǎo)軌上并可在X軸直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿X軸導(dǎo)軌進(jìn)行X方向的移動(dòng)；z軸直線電機(jī)固定在Z軸底座上方，氣囊工具通過氣囊工具底座固定在Z軸導(dǎo)軌上并可在Z軸直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿Z軸導(dǎo)軌進(jìn)行Z方向的移動(dòng)；所述氣囊工具設(shè)有2根旋轉(zhuǎn)軸(氣囊工具A軸、氣囊工具B軸)、2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)(氣囊工具A軸電機(jī)、氣囊工具B軸電機(jī))、上連接板、編碼盤、編碼盤連接軸、連接板連接軸、下連接板和氣囊，氣囊工具A軸電機(jī)通過氣囊工具底座固定在Z軸導(dǎo)軌上，氣囊工具A軸電機(jī)和氣囊工具A軸連接并通過上連接板與編碼盤相連，編碼盤和下連接板通過編碼盤連接軸連接，通過調(diào)節(jié)編碼盤使編碼盤連接軸旋轉(zhuǎn)可以控制氣囊工具B軸與非球面光學(xué)元件拋光點(diǎn)法線的夾角，上連接板和下連接板通過連接板連接軸連接，連接板連接軸不能旋轉(zhuǎn)，下連接板連接氣囊工具B軸和氣囊工具B軸電機(jī)。X軸直線電機(jī)、Y軸直線電機(jī)、Z軸直線電機(jī)、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣囊工具A軸電機(jī)、氣囊工具B軸電機(jī)都與控制系統(tǒng)相連接并由控制系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)控。所述一種非球面光學(xué)元件拋光方法，采用非球面光學(xué)元件拋光裝置，包括以下步驟I)氣囊工具以兩軸聯(lián)動(dòng)方式配合工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)完成對(duì)非球面光學(xué)元件上某點(diǎn)及其環(huán)帶上其他點(diǎn)的拋光；2)工作臺(tái)停止旋轉(zhuǎn)，控制Z軸直線電機(jī)向上運(yùn)動(dòng)將氣囊工具抬起，同時(shí)控制工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)使非球面光學(xué)元件上下一個(gè)拋光點(diǎn)的法線方向轉(zhuǎn)至豎直方向，再根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算出氣囊工具A軸運(yùn)動(dòng)到與該拋光點(diǎn)的法線延長(zhǎng)線重合時(shí)氣囊工具在X軸方向需要進(jìn)給的長(zhǎng)度，并通過X軸直線電機(jī)完成；3)控制Z軸直線電機(jī)向下帶動(dòng)氣囊工具以兩軸聯(lián)動(dòng)方式配合工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)完成非球面光學(xué)元件上下一個(gè)拋光點(diǎn)及其環(huán)帶上其他點(diǎn)的拋光，拋光動(dòng)作依次類推，即完成非球面光學(xué)兀件的拋光。采用非球面光學(xué)元件拋光裝置拋光非球面光學(xué)元件上某點(diǎn)及其環(huán)帶上其他點(diǎn)時(shí)，采用氣囊工具兩軸聯(lián)動(dòng)，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)方式；而從上一個(gè)拋光點(diǎn)到下一個(gè)拋光點(diǎn)是通過工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)和X軸、Z軸方向進(jìn)給共同完成的。本發(fā)明所具有的突出優(yōu)點(diǎn)如下I、拋光效率高,面形適應(yīng)性好本發(fā)明采用具有一定充氣壓力的球形氣囊作為拋光工具，通過提高氣囊內(nèi)部充氣壓力和轉(zhuǎn)速，可以提高單位時(shí)間內(nèi)被加工工件的材料去除率，從而提高拋光效率；而氣囊的柔性可以保證拋光工具表面與被加工工件表面很好得吻合，因此該裝置適用于各種非球面光學(xué)兀件的超精拋光。2、拋光精度高本發(fā)明采用氣囊工具兩軸聯(lián)動(dòng)的加工方式，這種加工方式可以使得被工件加工區(qū)域的材料受到不同方向的切削作用，使得被加工工件表面更加均勻、光滑，拋光后工件的面形精度更高；而且由于拋光工具表面可以很好的與被加工工件表面吻合，也可以在一定程度上提高工件拋光后的精度。3、結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡(jiǎn)單本發(fā)明采用立式龍門布局，加工時(shí)通過工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)及翻轉(zhuǎn)配合X、Z軸的進(jìn)給實(shí)現(xiàn)非球面光學(xué)元件的超精拋光，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，加工控制簡(jiǎn)單。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的氣囊工具拋光非球面光學(xué)元件示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的氣囊工具兩軸聯(lián)動(dòng)加工的模擬磨粒軌跡。圖4為本發(fā)明實(shí)施例的氣囊工具單軸加工的模擬磨粒軌跡。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的氣囊工具拋光兩個(gè)相鄰點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)控制過程。在圖I飛中，各標(biāo)記為1、立柱，2、橫梁，3、X軸導(dǎo)軌，4、X軸直線電機(jī)，5、Z軸底座，
6、Z軸導(dǎo)軌，7、Z軸直線電機(jī)，8、氣囊工具底座，9、氣囊工具A軸電機(jī)，10、氣囊工具A軸，11、上連接板，12、氣囊工具B軸電機(jī)，13、底座，14、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，15、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，16、非球面光學(xué)元件，17、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸，18、Y軸直線電機(jī)，19、Y軸導(dǎo)軌，20、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)軸，21、工作臺(tái)底座，22、工作臺(tái)，23、氣囊，24、氣囊工具B軸，25、下連接板，26、連接板連接軸，27、編碼盤連接軸，28、編碼盤，29、氣囊工具，31、拋光點(diǎn)局部法線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。以下以軸對(duì)稱非球面的拋光為例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案闡述，當(dāng)然，本發(fā)明不僅局限于軸對(duì)稱非球面光學(xué)元件的拋光，而且可以根據(jù)不同工件的加工需要進(jìn)行擴(kuò)展。由于軸對(duì)稱非球面光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，并且本發(fā)明拋光裝置的工作臺(tái)可旋轉(zhuǎn)，氣囊工具只需走軸對(duì)稱非球面光學(xué)元件一條母線的一半即可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加工。參見圖I和2，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有底座13、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)14、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)15、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸17、Y軸直線電機(jī)18、Y軸導(dǎo)軌19、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)軸20、工作臺(tái)底座21、工作臺(tái)22、立柱I、橫梁2、X軸導(dǎo)軌3、X軸直線電機(jī)4、Z軸底座5、Z軸導(dǎo)軌6、Z軸直線電機(jī)7、氣囊工具29和控制系統(tǒng)。所述工作臺(tái)底座21直接與Y軸直線電機(jī)18相連，并通過Y軸導(dǎo)軌19固定在底座13上，Y軸直線電機(jī)18可以驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)底座21沿Y軸導(dǎo)軌19運(yùn)動(dòng)；工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)軸20直接與工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)15相連，并安裝在工作臺(tái)底座21上，工作臺(tái)22通過工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸17與工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)軸20相連，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸17與工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)14相連，工作臺(tái)22可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)；兩根立柱I直接固定在底座13上，并通過橫梁2連接，橫梁2上安裝有X軸導(dǎo)軌3和X軸直線電機(jī)4。Z軸直線電機(jī)7、Z軸底座5、Z軸導(dǎo)軌6和氣囊工具29懸掛于X軸導(dǎo)軌3上，并且可以在X軸直線電機(jī)4驅(qū)動(dòng)下沿X軸導(dǎo)軌3進(jìn)行X方向的移動(dòng)。Z軸直線電機(jī)7固定在Z軸底座5上方，氣囊工具29通過氣囊工具底座8固定在Z軸導(dǎo)軌6上，并可以在Z軸直線電機(jī)7驅(qū)動(dòng)下沿Z軸導(dǎo)軌進(jìn)行Z方向的移動(dòng)。氣囊工具29設(shè)有第I旋轉(zhuǎn)軸10、第2旋轉(zhuǎn)軸24第I旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)9、第2旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)12、上連接板11、編碼盤28、編碼盤連接軸27、連接板連接軸26、下連接板25和氣囊23。第I旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)9通過氣囊工具底座8固定在Z軸導(dǎo)軌6上，第I旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)9和第I旋轉(zhuǎn)軸10連接，并且通過上連接板11與編碼盤28相連，編碼盤28和下連接板25通過編碼盤連接軸27連接，通過調(diào)節(jié)編碼盤28使編碼盤連接軸27旋轉(zhuǎn)可以控制第2旋轉(zhuǎn)軸24與非球面光學(xué)元件16拋光點(diǎn)法線的夾角，上連接板11和下連接板25通過連接板連接軸26連接，連接板連接軸26不能旋轉(zhuǎn)，下連接板25連接第2旋轉(zhuǎn)軸24和第2旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)12。X軸直線電機(jī)4、Y軸直線電機(jī)18、Z軸直線電機(jī)7、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)14、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)15、第I選裝軸電機(jī)9、弟2旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)12都與控制系統(tǒng)(在圖中未標(biāo)出)相連接，并由控制系統(tǒng)(在圖中未標(biāo)出)統(tǒng)一調(diào)控。 本發(fā)明采用氣囊工具29兩軸聯(lián)動(dòng)方式進(jìn)行加工(即拋光時(shí)，采用第I旋轉(zhuǎn)軸10、第2旋轉(zhuǎn)軸24同時(shí)旋轉(zhuǎn)的拋光方式)，氣囊工具29拋光非球面光學(xué)元件16示意圖如圖2所示，其中當(dāng)ω 古0，ω2=0時(shí)，為氣囊工具29單軸拋光方式；當(dāng)ω 古0，ω2古O時(shí)，氣囊工具29兩軸聯(lián)動(dòng)拋光方式。氣囊工具29兩軸聯(lián)動(dòng)加工與單軸加工的模擬磨粒軌跡對(duì)比如圖3和4所示。氣囊工具29兩軸聯(lián)動(dòng)拋光方式相比氣囊工具29單軸拋光方式具有以下優(yōu)點(diǎn)被加工區(qū)域的材料受到不同方向的切削作用，使得被加工工件表面更加均勻、光滑。氣囊工具29兩軸聯(lián)動(dòng)方式加工方式只有在拋光點(diǎn)局部法線31延長(zhǎng)線與第I旋轉(zhuǎn)軸10軸線重合時(shí)達(dá)到最佳效果。根據(jù)本發(fā)明中拋光裝置的結(jié)構(gòu)可知，第I旋轉(zhuǎn)軸10軸線在加工過程中一直處于豎直方向，為使氣囊工具29以兩軸聯(lián)動(dòng)方式拋光非球面光學(xué)兀件16過程中非球面光學(xué)兀件16上所有拋光點(diǎn)局部法線31延長(zhǎng)線始終與第I旋轉(zhuǎn)軸10軸線重合，拋光非球面光學(xué)元件16上每個(gè)加工點(diǎn)時(shí)都要先調(diào)節(jié)工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)15驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)22翻轉(zhuǎn)使非球面光學(xué)元件16上該拋光點(diǎn)局部法線31為豎直方向，而后，利用本發(fā)明拋光裝置X軸直線電機(jī)4、Ζ軸直線電機(jī)7共同作用，使第I旋轉(zhuǎn)軸10軸線方向與非球面光學(xué)元件16上該拋光點(diǎn)局部法線31重合。以拋光非球面光學(xué)元件16上兩個(gè)相鄰環(huán)帶上的點(diǎn)之間的控制過程為例說明本發(fā)明的加工方法。如圖5所示，首先，氣囊工具29以兩軸聯(lián)動(dòng)方式配合工作臺(tái)22的旋轉(zhuǎn)完成對(duì)非球面光學(xué)元件16上點(diǎn)及其環(huán)帶上其他點(diǎn)的拋光；而后，工作臺(tái)22停止旋轉(zhuǎn)，控制Z軸直線電機(jī)7向上運(yùn)動(dòng)將氣囊工具29抬起，同時(shí)控制工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)15驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)22翻轉(zhuǎn)使非球面光學(xué)元件16點(diǎn)的拋光點(diǎn)局部法線31轉(zhuǎn)至豎直方向，再根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算出第I旋轉(zhuǎn)軸10軸線運(yùn)動(dòng)到與非球面光學(xué)元件31上點(diǎn)的拋光點(diǎn)局部法線31延長(zhǎng)線重合時(shí)氣囊工具29在X軸方向需要進(jìn)給的長(zhǎng)度，并通過X軸直線電機(jī)4完成，最后，控制Z軸直線電機(jī)7向下帶動(dòng)氣囊工具29以兩軸聯(lián)動(dòng)方式配合工作臺(tái)22的旋轉(zhuǎn)完成非球面光學(xué)元件16上點(diǎn)及其環(huán)帶上其他點(diǎn)的拋光。拋光動(dòng)作依次類推，即可完成非球面光學(xué)元件16的拋光。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡(jiǎn)單且加工能力強(qiáng)的用于非球面光學(xué)元件的拋光裝置。
權(quán)利要求
1.一種非球面光學(xué)元件拋光裝置，其特征在于設(shè)有底座、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸、Y軸直線電機(jī)、Y軸導(dǎo)軌、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)軸、工作臺(tái)底座、工作臺(tái)、立柱、橫梁、X軸導(dǎo)軌、X軸直線電機(jī)、Z軸底座、Z軸導(dǎo)軌、Z軸直線電機(jī)、氣囊工具和控制系統(tǒng)； 所述工作臺(tái)底座直接與Y軸直線電機(jī)相連并通過Y軸導(dǎo)軌固定在底座上，Y軸直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)底座沿Y軸導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)軸直接與工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連并安裝在工作臺(tái)底座上，工作臺(tái)通過工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸與工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)軸相連，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸與工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，工作臺(tái)可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)；2根立柱直接固定在底座上并通過橫梁連接，橫梁上安裝有X軸導(dǎo)軌和X軸直線電機(jī)；z軸直線電機(jī)、Z軸底座、Z軸導(dǎo)軌和氣囊工具懸掛于X軸導(dǎo)軌上并可在X軸直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿X軸導(dǎo)軌進(jìn)行X方向的移動(dòng)；z軸直線電機(jī)固定在Z軸底座上方，氣囊工具通過氣囊工具底座固定在Z軸導(dǎo)軌上并可在Z軸直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿Z軸導(dǎo)軌進(jìn)行Z方向的移動(dòng)；所述氣囊工具設(shè)有2根旋轉(zhuǎn)軸、2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)、上連接板、編碼盤、編碼盤連接軸、連接板連接軸、下連接板和氣囊，所述2根旋轉(zhuǎn)軸為氣囊工具A軸和氣囊工具B軸，所述2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸電機(jī)為氣囊工具A軸電機(jī)和氣囊工具B軸電機(jī)，氣囊工具A軸電機(jī)通過氣囊工具底座固定在Z軸導(dǎo)軌上，氣囊工具A軸電機(jī)和氣囊工具A軸連接并通過上連接板與編碼盤相連，編碼盤和下連接板通過編碼盤連接軸連接，通過調(diào)節(jié)編碼盤使編碼盤連接軸旋轉(zhuǎn)可以控制氣囊工具B軸與非球面光學(xué)元件拋光點(diǎn)法線的夾角，上連接板和下連接板通過連接板連接軸連接，連接板連接軸不能旋轉(zhuǎn)，下連接板連接氣囊工具B軸和氣囊工具B軸電機(jī);X軸直線電機(jī)、Y軸直線電機(jī)、Z軸直線電機(jī)、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣囊工具A軸電機(jī)、氣囊工具B軸電機(jī)都與控制系統(tǒng)相連接并由控制系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)控。
2.—種非球面光學(xué)兀件拋光方法,其特征在于米用如權(quán)利要求I所述非球面光學(xué)兀件拋光裝置，所述拋光方法包括以下步驟 1)氣囊工具以兩軸聯(lián)動(dòng)方式配合工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)完成對(duì)非球面光學(xué)元件上某點(diǎn)及其環(huán)帶上其他點(diǎn)的拋光； 2)工作臺(tái)停止旋轉(zhuǎn)，控制Z軸直線電機(jī)向上運(yùn)動(dòng)將氣囊工具抬起，同時(shí)控制工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)使非球面光學(xué)元件上下一個(gè)拋光點(diǎn)的法線方向轉(zhuǎn)至豎直方向，再根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算出氣囊工具A軸運(yùn)動(dòng)到與該拋光點(diǎn)的法線延長(zhǎng)線重合時(shí)氣囊工具在X軸方向需要進(jìn)給的長(zhǎng)度，并通過X軸直線電機(jī)完成； 3)控制Z軸直線電機(jī)向下帶動(dòng)氣囊工具以兩軸聯(lián)動(dòng)方式配合工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)完成非球面光學(xué)元件上下一個(gè)拋光點(diǎn)及其環(huán)帶上其他點(diǎn)的拋光，拋光動(dòng)作依次類推，即完成非球面光學(xué)兀件的拋光。
3.如權(quán)利要求2所述的一種非球面光學(xué)兀件拋光方法,其特征在于所述拋光非球面光學(xué)元件上某點(diǎn)及其環(huán)帶上其他點(diǎn)時(shí)是采用氣囊工具兩軸聯(lián)動(dòng)，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)方式；而從上一個(gè)拋光點(diǎn)到下一個(gè)拋光點(diǎn)是通過工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)和X軸、Z軸方向進(jìn)給共同完成的。
全文摘要
一種非球面光學(xué)元件拋光裝置及拋光方法，涉及一種機(jī)械加工拋光裝置。設(shè)有底座、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸、三軸直線電機(jī)、三軸導(dǎo)軌、工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)軸、工作臺(tái)底座、工作臺(tái)、立柱、橫梁、Z軸底座、氣囊工具和控制系統(tǒng)。拋光方法氣囊工具以兩軸聯(lián)動(dòng)方式配合工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)完成對(duì)非球面光學(xué)元件上某點(diǎn)及其環(huán)帶上其他點(diǎn)的拋光；工作臺(tái)停止旋轉(zhuǎn)，控制Z軸直線電機(jī)和工作臺(tái)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)使元件上下一個(gè)拋光點(diǎn)的法線方向轉(zhuǎn)至豎直方向，計(jì)算氣囊工具在X軸方向需要進(jìn)給的長(zhǎng)度，并通過X軸直線電機(jī)完成；控制Z軸直線電機(jī)向下帶動(dòng)氣囊工具以兩軸聯(lián)動(dòng)方式配合工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)完成元件上下一個(gè)拋光點(diǎn)及其環(huán)帶上其他點(diǎn)的拋光。
文檔編號(hào)B24B13/005GK102922389SQ20121046700
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者郭隱彪, 潘日, 王振忠, 謝銀輝, 王春錦, 楊峰 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)