一种光学元件表面高频振动共形加工装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103495909103495909A(43)申请公布日2014.01.08(21)申请号201310473603.9(22)申请日2013.10.11(71)申请人中国科学院光电技术研究所地址610209四川省成都市双流350信箱(72)发明人施春燕万勇建张亮徐清兰(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人杨学明李新华(51)Int.Cl.B24B1/04(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称一种光学元件表面高频振动共形加工装置和方法(57)摘要本发明是一种光学元件表面高频振动共形加工装置和方法，该方法基于精密气缸、龙门架、高速马达、精密变频器、凸轮、摆臂、磨头和旋转台等部件，实现具有基底层、柔性层和抛光层的抛光磨头以一定压力紧贴工件表面做高频振动抛光。本发明高频振动共形抛光方法采用全口径共形覆盖式抛光，不受待加工工件表面特征的限制，能够对各种异形光学表面进行抛光，实现对待加工表面的高速材料去除，抛光效率较常规方法提高10-50倍，同时对工件表面中高频误差具有平滑作用，适应于轴对称的中小口径平面、球面、非球面元件、异形元件的快速抛光和中高频误差抑制。CN103495909ACN103495ACN103495909A权利要求书1/1页1.一种光学元件表面高频振动共形加工装置，其特征在于，包括精密气缸（1）、龙门架（2）、高速马达（3）、精密变频器（4）、凸轮（5）、摆臂（6）、磨头（7）、旋转台（8）及待加工工件（9）；精密气缸（1）、高速马达（3）、凸轮（5）、摆臂（6）和磨头（7）固定在龙门架（2）上；龙门架（2）固定在旋转台（8）正上方；磨头（7）固定在摆臂正下方；摆臂（6）固定在凸轮（5）上；高速马达（3）与凸轮（5）连接，高速马达（3）带动凸轮（5）旋转；凸轮（5）旋转带动摆臂（6）摆动，从而使固定在摆臂下方的磨头（7）以一定摆幅摆动；精密气缸（1）控制上下移动凸轮（5）、摆臂（6）和磨头（7），使磨头（7）与待加工工件（9）表面贴合，进而控制磨头压在工件表面的压力大小；待加工工件（9）精确固定在旋转台（8）中心；精密变频器（4）与高速马达（3）相连，控制高速马达（3）的转速，从而控制磨头（7）的摆动频率。2.根据权利要求1所述一种光学元件表面高频振动共形加工装置，其特征在于，采用精密汽缸控制磨头的行程，精确控制磨头压在工件表面的压力。3.根据权利要求1所述一种光学元件表面高频振动共形加工装置，其特征在于，采用高速马达、凸轮和摆臂组合的结构，使固定在摆臂的磨头能以一定摆幅做高频摆动运动。4.根据权利要求1所述一种光学元件表面高频振动共形加工装置，其特征在于，所述装置实现磨头以一定压力紧贴在工件表面做高频摆动的加工方法。5.一种使用权利要求1所述光学元件表面高频振动共形加工装置进行加工的共形加工方法，其特征在于，该共形加工方法的步骤如下：步骤S1:根据待加工工件形状制作抛光磨头，一方面，抛光磨头有多层结构，包括基底层、柔性层和抛光层，制作好的抛光磨头形状与待加工工件形状吻合一致；另一方面，磨头的高度要保证摆动时的摆弧半径与待加工工件形状半径一致，组后将制作好的抛光磨头固定在摆臂正下方；抛光磨头尺寸大于待加工工件10-20mm；步骤S2:装夹工件，使得待加工工件装夹在旋转台，要求待加工工件中心与旋转台中心一致，偏心误差小于0.1mm，在工件表面加一定量抛光液；步骤S3:调节磨头，通过调节精密汽缸，使磨头以一定压力正压在待加工工件表面，保证磨头与工件表面完全贴合；步骤S4：根据摆臂和磨头高度，调节凸轮机构，使得磨头摆幅达到预期摆幅；步骤S5：通过精密变频器，设置磨头的摆动频率，启动电源，开启旋转台，工件旋转以一定角速度旋转，磨头则以一定摆幅在待加工工件表面做弧形高频振动抛光。6.根据权利要求5所述共形加工方法，其特征在于，磨头有多层结构，包括基底层、柔性层和抛光层，使制作好的抛光磨头在一定压力作用下形状与待加工工件形状共形、吻合一致。7.根据权利要求5所述共形加工方法，其特征在于，磨头尺寸要大于待加工工件尺寸，大小范围可在10-20mm。2CN103495909A说明书1/4页一种光学元件表面高频振动共形加工装置和方法技术领域[0001]本发明涉及一种光学元件表面高频振荡加工方法和装置，属于先进光学制造技术领域。背景技术[0002]现代光学制造工程具有显著的极端制造特征，即在极端技术条件要求的背景下，制造极端尺度或极高功能器件或功能系统的大科学工程。我国目前正面临着完成大口径望远镜系统、纳米尺度光刻系统和高功率激光系统等典型的极端光学研制工程