本實(shí)用新型屬于非球面鏡拋光設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的變形拋光盤。

背景技術(shù)：

近幾年，人們發(fā)展了一種計(jì)算機(jī)控制的可變形拋光盤技術(shù)，用于非球面鏡拋光。在拋光運(yùn)動(dòng)過程中，人們能夠隨時(shí)自動(dòng)改變拋光盤的形狀以適應(yīng)所到之處的鏡面面形。目前，主動(dòng)拋光盤技術(shù)主要分為兩類：

一種是基于彎矩驅(qū)動(dòng)器的能動(dòng)磨盤技術(shù)，將多組彎矩驅(qū)動(dòng)器均勻分布在拋光盤背面，施加不同的彎矩于拋光盤上，從而改變拋光盤的曲率，使拋光盤變形，以保證任意時(shí)刻、任意位置與加工件吻合。由于彎矩驅(qū)動(dòng)器體積較大，需要足夠的空間，因此，這類能動(dòng)拋光盤只適用于拋光大鏡面。

另一種是基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的能動(dòng)拋光盤技術(shù)，控制壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器變形，改變能動(dòng)拋光盤的面形，從而使拋光盤在任意時(shí)刻、任何位置產(chǎn)生與理想非球面鏡的局部表面形狀，將工件加工為非球面，這類能動(dòng)拋光盤可以加工中小口徑的非球面鏡。但現(xiàn)有的基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的變形拋光盤，是將壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器沿徑向安裝在基盤上。由于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的伸縮量與其自身長(zhǎng)度成正比，約為長(zhǎng)度的千分之一，為了保證拋光盤的形變量，則選用的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器長(zhǎng)度不能太短，這將使得拋光盤徑厚比非常小，導(dǎo)致拋光盤的穩(wěn)定性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

實(shí)用新型人在長(zhǎng)期實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)：在拋光過程中，拋光盤的運(yùn)動(dòng)方式多為行星運(yùn)動(dòng)，增加拋光盤的徑厚比，能夠顯著提高拋光盤在自轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性以及與工件的吻合性。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，為了解決上述問題，現(xiàn)提出一種徑厚比大、適用于中小口徑非球面鏡拋光的基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的變形拋光盤。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的變形拋光盤，包括底座、位于底座上的多個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和位于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器上方的基盤；

還包括多個(gè)彈性片，所述彈性片沿其徑向安裝于底座上表面，且其與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器一對(duì)一設(shè)置，所述彈性片的頂部與基盤下表面相抵；

所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器沿其軸向安裝于底座上表面，且其一端指向底座中心，另一端處設(shè)有頂緊件，所述彈性片與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器指向底座中心的一端相抵，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器對(duì)彈性片施加擠壓力后，彈性片會(huì)產(chǎn)生沿其軸向的伸縮量，以改變基盤的面形；

所述底座下表面設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器通過導(dǎo)電滑環(huán)與電壓源連接。

進(jìn)一步，所述基盤為鋁制球面薄板。

進(jìn)一步，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器上加載的電壓為Umax/2時(shí)，基盤產(chǎn)生的面形定義為初始面形；壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器上加載的電壓為0～Umax/2時(shí)，基盤產(chǎn)生負(fù)向形變；壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器上加載的電壓為Umax/2～Umax時(shí)，基盤產(chǎn)生正向形變。

進(jìn)一步，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的最小伸縮量為納米級(jí)。

進(jìn)一步，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器加載電壓后，其沿軸向產(chǎn)生的伸縮量為Δs，所述彈性片沿其徑向產(chǎn)生的伸縮量為Δx，所述彈性片沿其軸向產(chǎn)生的伸縮量為Δ y，且Δs＝Δx，Δy＝n×Δx，其中，n表示由徑向轉(zhuǎn)移到軸向位移的放大量。

進(jìn)一步，在基盤面積不變的前提下，增加所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的個(gè)數(shù)，提高基盤的面形精度。

進(jìn)一步，所述底座和基盤之間設(shè)有固定盤，所述固定盤內(nèi)開設(shè)長(zhǎng)條槽，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器、彈性片均位于長(zhǎng)條槽內(nèi)，所述頂緊件位于固定盤的邊緣處，并與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的端部相抵。

進(jìn)一步，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器上方設(shè)有支撐盤，所述支撐盤內(nèi)開設(shè)凹槽，所述基盤位于凹槽內(nèi)，且基盤上表面高于支撐盤上表面，所述凹槽內(nèi)對(duì)應(yīng)彈性片處設(shè)有凸起，且凸起與彈性片的個(gè)數(shù)相等，所述凸起的頂部與基盤的下表面相抵，所述彈性片的頂部與支撐盤的下表面相抵。

進(jìn)一步，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器呈對(duì)稱式安裝于底座上表面。

進(jìn)一步，所述支撐盤為鋁制結(jié)構(gòu)或者鋼制結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、將壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和彈性片組合，共同作用改變基盤的面形。將壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器沿其軸向放置，通過改變加載到其上的電壓使其產(chǎn)生伸縮量，通過壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器擠壓彈性片，使彈性片產(chǎn)生沿其軸向的伸縮量，促使基盤上各相應(yīng)點(diǎn)產(chǎn)生垂直方向的位移，從而改變整個(gè)基盤的面形。由于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器沿其軸向放置，通過選擇橫截面較小的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，增加拋光盤的徑厚比，結(jié)構(gòu)緊湊，顯著提高拋光盤在自轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性以及與工件的吻合性，成本低。

2、由于電壓源能夠提供正電壓和負(fù)電壓，正電壓促使壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器伸長(zhǎng)并產(chǎn)生一定的伸縮量，所述伸縮量定義為正向位移，負(fù)電壓促使壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器收縮并產(chǎn)生一定的伸縮量，所述伸縮量定義為負(fù)向位移，本實(shí)用新型僅利用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的正向位移，有助于延長(zhǎng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的使用壽命。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型l另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的拆解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中A處局部結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中：1-底座、2-壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器、3-彈性片、4-基盤、5-導(dǎo)電滑環(huán)、6- 固定盤、7-支撐盤、8-長(zhǎng)條槽、9-凹槽、10-凸起。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其它類同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。此外，以下實(shí)施例中提到的方向用詞，例如“上”“下”“左”“右”等僅是參考附圖的方向，因此，使用的方向用詞是用來說明而非限制本實(shí)用新型創(chuàng)造。

實(shí)施例一：

如圖1所示，一種基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的變形拋光盤，包括底座1、1個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2、1個(gè)彈性片3和基盤4，也就是說，彈性片3與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2一對(duì)一設(shè)置，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2位于底座1的上表面，所述基盤4位于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2上方，所述底座1下表面設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)5，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2通過導(dǎo)電滑環(huán)5與電壓源連接，所述基盤4為鋁制球面薄板。

所述彈性片3沿其徑向安裝于底座1上表面，為了增加拋光盤的徑厚比，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2沿其軸向安裝于底座1上表面，且其一端指向底座1中心，另一端處設(shè)有頂緊件，增強(qiáng)穩(wěn)定性。所述彈性片3與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2指向底座1中心的一端相抵，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2加載電壓后產(chǎn)生伸縮量，進(jìn)而對(duì)彈性片3施加擠壓力，促使彈性片3產(chǎn)生沿其軸向的伸縮量，由于所述彈性片3的頂部與基盤4 下表面相抵，進(jìn)而改變基盤4的面形。

壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2對(duì)應(yīng)的電壓源調(diào)節(jié)范圍為Umin～Umax，當(dāng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器 2上加載的電壓為Umax/2時(shí)，基盤4產(chǎn)生的面形定義為初始面形，因此，當(dāng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2上加載的電壓為0～Umax/2時(shí)，基盤4產(chǎn)生負(fù)向形變，當(dāng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2上加載的電壓為Umax/2～Umax時(shí)，基盤4產(chǎn)生正向形變。為了使得基盤4 產(chǎn)生高精度的非球面面形，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的最小伸縮量為納米級(jí)。所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2加載電壓后，沿軸向產(chǎn)生的伸縮量為Δs，所述彈性片3沿其徑向、軸向產(chǎn)生的伸縮量分別為Δx、Δy，且Δs＝Δx，Δy＝n×Δx，其中，n表示由徑向轉(zhuǎn)移到軸向位移的放大量，由彈性片3的形狀和材質(zhì)決定。

在基盤4面積不變的前提下，通過增加所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的個(gè)數(shù)，提高基盤4的面形精度。作為優(yōu)選，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2呈對(duì)稱式安裝于底座1上表面。

本實(shí)施例中，基盤4口徑為100mm，底座1口徑為100mm，拋光盤整體厚度為 20mm，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2和彈性片3分別為1個(gè)，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的口徑為7mm ×7mm，長(zhǎng)度為38mm，伸縮量范圍為-6μm～36μm，最小伸縮量為10nm，電壓源調(diào)節(jié)范圍為-20V～120V。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2上加載的電壓U與其伸縮量關(guān)系為：另外，Δs＝Δx，Δy＝1.5×Δx。

首先，加載60V電壓到每個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2上，將此時(shí)基盤4產(chǎn)生的面形定義為初始面形，然后，加載電壓為60V～120V時(shí)，基盤4產(chǎn)生正向形變，加載0～60V 時(shí)，基盤4產(chǎn)生負(fù)向形變。僅利用電壓源提供的正電壓，促使壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2 伸長(zhǎng)并產(chǎn)生一定的伸縮量，所述伸縮量定義為正向位移，也就是說，本實(shí)用新型僅利用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的正向位移，有助于延長(zhǎng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的使用壽命。

實(shí)施例二：

如圖2-4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一相同的部分不再贅述，不同的是：

所述底座1和基盤4之間設(shè)有固定盤6，用于安裝壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2、彈性片3，所述固定盤6內(nèi)開設(shè)長(zhǎng)條槽8，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2、彈性片3均位于長(zhǎng)條槽8內(nèi)，所述頂緊件位于固定盤6的邊緣處，并與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的端部相抵。

所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2上方設(shè)有鋁制結(jié)構(gòu)或者鋼制結(jié)構(gòu)的支撐盤7，所述支撐盤7內(nèi)開設(shè)凹槽9，所述基盤4位于凹槽9內(nèi)，且基盤4上表面高于支撐盤7上表面，便于基盤4對(duì)非球面鏡拋光，所述凹槽9內(nèi)對(duì)應(yīng)彈性片3處設(shè)有凸起10，且凸起10 與彈性片3的個(gè)數(shù)相等，所述凸起10的頂部與基盤4的下表面相抵，所述彈性片3 的頂部與支撐盤7的下表面相抵，也就是說，彈性片3產(chǎn)生的沿其軸向的伸縮量，通過凸起10傳遞到基盤4下表面，進(jìn)而改變基盤4的面形，所述底座1、固定盤6、支撐盤7通過螺栓固定。

本實(shí)施例中，基盤4口徑為100mm，底座1口徑為175mm，拋光盤整體厚度為 20mm，所述基盤4上表面比支撐盤7上表面高1mm，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2和彈性片3 分別為16個(gè)，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2分為兩圈錯(cuò)位設(shè)置，每圈各設(shè)8個(gè)，每一個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2上都有一路加載在其上的電壓源，各壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2通過導(dǎo)電滑環(huán)5與各自的電壓源連接。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2的口徑為7mm×7mm，長(zhǎng)度為 38mm，伸縮量范圍為-6μm～36μm，最小伸縮量為10nm，電壓源調(diào)節(jié)范圍為-20V～120V。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2上加載的電壓U與伸縮量關(guān)系為：另外，Δs＝Δx，Δy＝0.7×Δx。

以上已將本實(shí)用新型做一詳細(xì)說明，以上所述，僅為本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能限定本實(shí)用新型實(shí)施范圍，即凡依本申請(qǐng)范圍所作均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新型涵蓋范圍內(nèi)。