光學(xué)元件磨削用金剛石砂輪離線電解修整裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及光學(xué)元件超精密加工領(lǐng)域，特別設(shè)及一種大口徑非球面光學(xué)元件 成型磨削加工階段金剛石砂輪的離線電解修整裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，大口徑高功率激光驅(qū)動(dòng)器作為激光技術(shù)的一個(gè)重要分 支，在慣性約束核聚變方面有著重要的應(yīng)用，如美國(guó)的NIF裝置。作為世界上最大的光學(xué) 工程，在大口徑光學(xué)元件數(shù)量、質(zhì)量方面，高功率激光驅(qū)動(dòng)器所提出的要求比迄今為止任何 光學(xué)系統(tǒng)都高出許多。而光學(xué)元件的超精密加工，是獲得大批量、高性能光學(xué)元件的重要手 段。
[0003] 磨削加工作為大口徑非球面激光光學(xué)元件超精密加工的重要成型工序，其使用固 結(jié)金剛石砂輪獲得光學(xué)非球面元件的快速成型，并獲得一定面形精度與表面質(zhì)量。金剛石 砂輪在使用過(guò)程中，由于金剛石顆粒與光學(xué)材料的相互作用，使得原本凸出的磨粒逐漸純 化、磨損、脫落，進(jìn)一步增大磨削力，降低了元件的表面質(zhì)量和加工精度，嚴(yán)重者導(dǎo)致元件產(chǎn) 生較大崩邊、裂紋，最終使得元件不合格或報(bào)廢。因此在金剛石砂輪使用一段時(shí)間后，需要 對(duì)其進(jìn)行電解修整，使表面的金剛石顆粒凸出，達(dá)到一定的銳利度與形狀精度。
[0004] 實(shí)現(xiàn)非球面光學(xué)元件高效磨削加工的設(shè)備，是一種高精度的Ξ軸聯(lián)動(dòng)超精密磨削 機(jī)床。目前國(guó)際上僅日本化gase公司、Okamoto公司、瑞：tMagerle集團(tuán)等具有生產(chǎn)能力，而 國(guó)內(nèi)也處于高校、科研院所等研制階段，設(shè)備投入成本達(dá)到數(shù)百甚至上千萬(wàn)人民幣。因此， 采用超精密磨削機(jī)床實(shí)現(xiàn)金剛石砂輪在位修整，會(huì)增加元件的制造成本，延長(zhǎng)加工工時(shí)，降 低總體生產(chǎn)效率。 【實(shí)用新型內(nèi)容】 陽(yáng)0化]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低成本的非球面光學(xué)元件磨削用金 剛石砂輪離線電解修整裝置。
[0006] 本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采用的解決方案是：光學(xué)元件磨削用金剛石砂輪離線 電解修整裝置，包括主軸、設(shè)置有修整頭的電解液槽、修整距離微調(diào)系統(tǒng)和控制器，金剛石 砂輪安裝在主軸上，所述主軸在控制器的控制下旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)金剛石砂輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所 述修整距離微調(diào)系統(tǒng)支撐電解液槽，并對(duì)電解液槽的高度進(jìn)行微調(diào)。 陽(yáng)007] 所述電解液槽用于容納電解質(zhì)修整液，設(shè)置在電解液槽內(nèi)的修整頭與電解直流電 源陰極相連。
[0008] 所述修整頭利用過(guò)盈配合的圓柱孔實(shí)現(xiàn)與直流電源陰極的電導(dǎo)通。
[0009] 所述金剛石砂輪與電解直流電源陽(yáng)極相連，修整頭與金剛石砂輪表面等距離貼合 且與直流電源陰極相連，輸出電解電壓連續(xù)可調(diào)。
[0010] 還包括支撐底座，所述支撐底座下方設(shè)置有高度可調(diào)的四個(gè)腳。
[0011] 所述主軸安裝金剛石砂輪的位置設(shè)計(jì)為錐形軸，錐度與金剛石砂輪的法蘭孔一 致，所述金剛石砂輪、法蘭、主軸之間可w導(dǎo)電。
[0012] 所述修整頭按金剛石砂輪的磨削刃形狀分為直線磨削刃修整頭W及圓弧磨削刃 修整頭。
[0013] 還包括防護(hù)罩，所述防護(hù)罩對(duì)修整區(qū)域進(jìn)行包裹。
[0014] 在所述防護(hù)罩上還設(shè)置有換氣系統(tǒng)。
[0015] 本實(shí)用新型的有益效果：可用于金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的離線電解修整，在不占 用超精密磨削機(jī)床工時(shí)的情況下，修整效率高，砂輪表面磨粒凸出性好；本實(shí)用新型除能實(shí) 現(xiàn)金剛石砂輪的電解修整外，對(duì)于其他磨粒（CBN、白剛玉等）的金屬結(jié)合劑砂輪，通過(guò)選 用合適的電解質(zhì)，均可實(shí)現(xiàn)砂輪的快速離線電解修整，獲得良好的磨粒凸出性；通過(guò)選用不 同輪廓形狀的修整頭，可實(shí)現(xiàn)直線磨削刃砂輪和不同圓弧半徑的圓弧磨削刃砂輪的電解修 整，形狀精度優(yōu)于50μπι;通過(guò)調(diào)節(jié)砂輪轉(zhuǎn)速、電解電壓或電流、修整頭與砂輪表面的距離， 可實(shí)現(xiàn)砂輪的快速修整和精密修整，既保證磨粒具有良好的凸出性，也保證結(jié)合劑對(duì)磨粒 具有較強(qiáng)的把持性；采用本實(shí)用新型的裝置修整青銅結(jié)合劑金剛石砂輪，修整耗時(shí)約6小 時(shí)，節(jié)約超精密磨削機(jī)床工時(shí)15% ;用修銳的金剛石砂輪進(jìn)行大口徑非球面光學(xué)元件的精 密成型磨削加工，材料去除速率可達(dá)120cmVmin，產(chǎn)生的崩邊尺寸小于1mm，表面沙眼均勻， 無(wú)燒蝕痕跡，600mm口徑元件面形誤差優(yōu)于20μπι。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是本實(shí)用新型的金剛石砂輪離線電解修整裝置的立體圖。
[0017] 圖2是本實(shí)用新型的金剛石砂輪離線電解修整裝置的電氣原理圖。
[0018] 圖3是本實(shí)用新型的直線磨削刃金剛石砂輪修整頭的主視圖。
[0019] 圖4是圖3的左視圖。
[0020] 圖5是圖3的俯視圖。
[0021] 圖6是圖3的立體圖。
[0022] 圖7是本實(shí)用新型的圓弧磨削刃金剛石砂輪修整頭的主視圖。
[0023] 圖8是圖7的左視圖。
[0024] 圖9是圖7的俯視圖。 陽(yáng)0巧]圖10是圖7的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 如圖1和2所示，本實(shí)用新型的修整裝置包括主軸1、設(shè)置有修整頭的電解液槽3、 修整距離微調(diào)系統(tǒng)4、防護(hù)罩5、控制器和支撐底座7。金剛石砂輪2安裝在主軸1上，在控 制器的控制下，主軸1旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)金剛石砂輪2作低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；電解液槽3用于容納電 解質(zhì)修整液，設(shè)置在電解液槽3內(nèi)的修整頭與電解直流電源陰極相連，用于進(jìn)行修整電解 反應(yīng)，修整頭利用過(guò)盈配合的圓柱孔實(shí)現(xiàn)與直流電源陰極的良好電導(dǎo)通；修整距離微調(diào)系 統(tǒng)4支撐電解液槽3,可W對(duì)電解液槽3的高度進(jìn)行精密微調(diào)，W調(diào)節(jié)電解液槽3中的修整 頭與金剛石砂輪2表面之間的距離，從而控制修整效果。
[0027] 金剛石砂輪2與電解直流電源陽(yáng)極相連，修整頭與金剛石砂輪2表面等距離貼合 且與直流電源陰極相連，輸出電解電壓連續(xù)可調(diào)，實(shí)現(xiàn)金剛石砂輪2表面與修整液的連續(xù) 均勻作用，去除金剛石砂輪2表面的結(jié)合劑，達(dá)到均勻修整的目的。
[0028] 支撐底座7保證所有部件的安裝可靠。支撐底座7的操作臺(tái)面最好敷設(shè)耐腐蝕的 尼龍板，便于放置電解液槽3等部件。支撐底座7可采用優(yōu)質(zhì)不誘鋼矩管焊接而成，可最大 化地減輕裝置的整體重量，另外，為適應(yīng)不同安裝地面的要求，支撐底座7下方設(shè)置有高度 可調(diào)的四個(gè)腳。
[0029] 主軸1支撐、緊固金剛石砂輪2,控制器可實(shí)現(xiàn)主軸1的轉(zhuǎn)速可調(diào)，從而帶動(dòng)金剛石 砂輪2作勻速和低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證修整均勻性。主軸1與金剛石砂輪2之間不絕緣，具有 電流導(dǎo)通能力。
[0030] 主軸1可采用優(yōu)質(zhì)45#結(jié)構(gòu)鋼制造，安裝金剛石砂輪2的位置設(shè)計(jì)為錐形軸，錐度 與金剛石砂輪2的法蘭孔一致，便于金剛石砂輪2的安裝緊固，同時(shí)保證金剛石砂輪2、法 蘭、主軸1之間可W導(dǎo)電。主軸1的軸端設(shè)計(jì)為左旋螺紋鎖緊，而工作時(shí)金剛石砂輪2旋轉(zhuǎn) 方向?yàn)橛倚鬏S1的另一端為直連聯(lián)軸節(jié)安裝位置。為減輕裝置的總體重量，在保證主軸 1懸臂剛度的情況下，可將主軸1設(shè)計(jì)為中空結(jié)構(gòu)。主軸1的電機(jī)可選用TYPE90DF0. 75-30 伺服電機(jī)，輸入轉(zhuǎn)速0-3000r/min，再經(jīng)過(guò)速比為1:50的精密行星減速機(jī)PLF090,實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn) 速輸出，同時(shí)配備WT100伺服控制器，實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速的編