專利名稱：基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種研磨、拋光機(jī)構(gòu)，該裝置適用于非球面光學(xué)元件的高效加工。
背景技術(shù)：
非球面光學(xué)元件具有矯正多種像差，改善成像質(zhì)量，簡化光學(xué)系統(tǒng)并擴(kuò)大視場等諸多優(yōu)點，在軍用和民用領(lǐng)域眾多的光電產(chǎn)品中已得到廣泛應(yīng)用。但非球面光學(xué)元件的加工仍然存在設(shè)備昂貴、精度低、效率低下的等題，嚴(yán)重制約了相關(guān)產(chǎn)業(yè)和科研項目的發(fā)展。子孔徑拋光技術(shù)是針對非球面的加工困難提出的一種定量拋光技術(shù)。由于其加工的確定性和廣泛性，目前該技術(shù)已成為各大光學(xué)加工車間主要的加工手段。磨料水射流技術(shù)是基于子孔徑拋光技術(shù)提出的綠色加工方式。和傳統(tǒng)加工方法相t匕，磨料水射流技術(shù)具有加工時無工具磨損、無熱影響，反作用力小、加工柔性高等優(yōu)點，目前已被廣泛應(yīng)用到多種加工行業(yè)，用于加工陶瓷、石英、復(fù)合材料等多種材料。但由于射流口徑小，加工效率問題一直是困擾該技術(shù)廣泛應(yīng)用的主要因素。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)，主要解決了現(xiàn)有光學(xué)元件，尤其是非球面光學(xué)元件加工時成本較高，加工效率較低的問題。本發(fā)明的具體技術(shù)解決方案是基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)，包括被加工件固定裝置和用于提供加工運動軌跡的執(zhí)行裝置、用于儲存腐蝕液的儲液裝置、用于加熱腐蝕液的加熱裝置、用于控制腐蝕液加熱溫度和加工運動軌跡的控制裝置；所述執(zhí)行裝置上設(shè)置有噴嘴，儲液裝置通過連接管道依次與加熱裝置和噴嘴連接。上述控制裝置包括依次連接的溫度控制器、工業(yè)PC和執(zhí)行裝置控制器；所述溫度控制器和加熱裝置連接，執(zhí)行裝置控制器和執(zhí)行裝置連接。上述執(zhí)行裝置是6軸工業(yè)機(jī)器人或機(jī)械手臂。上述儲液裝置和加熱裝置之間設(shè)置有用于過濾雜質(zhì)的過濾器。上述噴嘴與被加工件之間的距離在加工時保持恒定。上述被加工件固定裝置、執(zhí)行裝置和儲液裝置均設(shè)置于密閉空間內(nèi)。上述噴嘴與被加工件之間的距離在加工時保持恒定。本發(fā)明的優(yōu)點在于1、效率更高。射流溶液從腐蝕液逐漸過渡到水，腐蝕液的引入及溫度控制變量的引入，大幅提高了射流技術(shù)的材料去除能力，可以實現(xiàn)非球面的銑磨。而最終過渡到水溶液，保證了高精度面型和優(yōu)異的表面質(zhì)量。2、因為工具和工件之間沒有剛性接觸，可以使用工業(yè)機(jī)器人來實現(xiàn)噴嘴的運動控制，如此將減少專用設(shè)備的制造成本。


[0017]圖1為基于該方法的加工流程圖；[0018]其中1為6軸工業(yè)機(jī)器人，2為噴嘴，3為被加工件，4為密閉室，5為儲液裝置，6 為過濾器，7為工業(yè)機(jī)器人控制器，8為工業(yè)PC，9為溫度控制器，10為加熱裝置，11為泵。
具體實施方式
[0019]本發(fā)明克服了磨料水射流的缺陷，把化學(xué)腐蝕原理引入到射流光學(xué)加工中，并增加溫度控制變量對化學(xué)腐蝕進(jìn)行加速，實現(xiàn)高效的子孔徑的環(huán)帶修拋；磨料腐蝕液射流來進(jìn)行光學(xué)元件加工，其中主要依靠化學(xué)腐蝕來進(jìn)行材料去除，磨粒進(jìn)行表面平坦化。[0020]通過對腐蝕液加熱的方法，可以加速化學(xué)腐蝕速率，從而解決傳統(tǒng)磨料水射流加工效率低的問題；溫度控制可以為恒溫或者變溫， 恒溫下只是通過控制各環(huán)帶的駐留時間來實現(xiàn)不同環(huán)帶的材料去除，而變溫可以平衡加工時間，從而提高加工效率。[0021]
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的一實施例進(jìn)行說明[0022]參照圖1，基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)包括被加工件固定裝置和用于提供加工運動軌跡的執(zhí)行裝置、用于儲存腐蝕液的儲液裝置、用于加熱腐蝕液的加熱裝置、用于控制腐蝕液加熱溫度和加工運動軌跡的控制裝置；執(zhí)行裝置上設(shè)置有噴嘴，儲液裝置通過連接管道依次與加熱裝置和噴嘴連接。[0023]被加工件3倒置并連至固定裝置上，固定裝置一側(cè)設(shè)置被加工件，另一側(cè)與旋轉(zhuǎn)主軸固定連接；腐蝕液可以實現(xiàn)閉環(huán)循環(huán)利用，在儲液裝置中倒入與被加工件適配的腐蝕液，經(jīng)過過濾器、加熱裝置和泵后，通過噴嘴作用在被加工工件上，然后腐蝕液夾雜被腐蝕掉的工件材料重新落入到儲液裝置中。噴嘴的運動控制是通過工業(yè)機(jī)器人來實現(xiàn)的。由于本發(fā)明的核心就是利用腐蝕液，因此應(yīng)注意腐蝕液對其它部件的影響，包括工業(yè)機(jī)器人、儲液裝置、管道等都要進(jìn)行防腐蝕處理。另外應(yīng)小心腐蝕液對加工者的影響，因此加工過程中，應(yīng)使用密閉室來進(jìn)行隔絕。[0024]在進(jìn)行光學(xué)加工時，根據(jù)被加工元件的輪廓，計算出運動軌跡上各點的溫度與駐留時間；然后生成機(jī)器人控制指令，對反射鏡進(jìn)行循環(huán)輪廓檢測和磨料腐蝕液的射流研拋， 直至面型精度RMS達(dá)到λ /10，再過渡到常規(guī)的磨料水射流，循環(huán)往復(fù)直至面型精度達(dá)到加工要求；同時，為了實現(xiàn)射流噴射到光學(xué)元件的溫度恒定，要求腐蝕液流速恒定，且噴嘴到工件表面的距離恒定；加工工程中光學(xué)元件固定不動，通過控制噴嘴的運動(要求五軸聯(lián)動)對光學(xué)元件按事先規(guī)劃的軌跡進(jìn)行加工，通過控制腐蝕液的溫度，及任一點的駐留時間，完成元件表面定量的材料去除；當(dāng)被加工光學(xué)工件腐蝕研拋達(dá)到一定精度后，過渡到常規(guī)的磨料水射流拋光，實現(xiàn)最終的面型和光滑表面。
權(quán)利要求1.ー種基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)，包括被加工件固定裝置，其特征在于還包括用于提供加工運動軌跡的執(zhí)行裝置、用于儲存腐蝕液的儲液裝置、用于加熱腐蝕液的加熱裝置、用于控制腐蝕液加熱溫度和加工運動軌跡的控制裝置；所述執(zhí)行裝置上設(shè)置有噴嘴，儲液裝置通過連接管道依次與加熱裝置和噴嘴連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)，其特征在于所述控制裝置包括依次連接的溫度控制器、エ業(yè)PC和執(zhí)行裝置控制器；所述溫度控制器和加熱裝置連接，執(zhí)行裝置控制器和執(zhí)行裝置連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)，其特征在于所述執(zhí)行裝置是6軸エ業(yè)機(jī)器人或機(jī)械手臂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)，其特征在于所述儲液裝置和加熱裝置之間設(shè)置有用于過濾雜質(zhì)的過濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)，其特征在于所述被加工件固定裝置、執(zhí)行裝置和儲液裝置均設(shè)置于密閉空間內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)，其特征在于所述噴嘴與被加工件之間的距離在加工時保持恒定。
專利摘要本實用新型提供一種基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)，主要解決了現(xiàn)有光學(xué)元件，尤其是非球面光學(xué)元件加工時成本較高，加工效率較低的問題。基于熱加速腐蝕的射流研拋機(jī)構(gòu)，包括被加工件固定裝置和用于提供加工運動軌跡的執(zhí)行裝置、用于儲存腐蝕液的儲液裝置、用于加熱腐蝕液的加熱裝置、用于控制腐蝕液加熱溫度和加工運動軌跡的控制裝置。本實用新型效率高，射流溶液從腐蝕液逐漸過渡到水，腐蝕液的引入及溫度控制變量的引入，大幅提高了射流技術(shù)的材料去除能力，可以實現(xiàn)非球面的銑磨。
文檔編號B24C5/00GK202878127SQ201220407140
公開日2013年4月17日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者馬臻, 許亮, 丁蛟騰, 陳欽芳 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所