全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置及方法，装置包括：固定部可拆卸于全口径抛光机床的横梁上；竖直驱动部连接于固定部上，且远离全口径抛光机床横梁的一侧，滑动部沿竖直方向上可滑动连接于竖直驱动部上；精密力传感器固定于滑动部上，且位于远离竖直驱动部一侧；滑动部与推力驱动部上部铰接位置为A点，精密力传感器与推力驱动部下部接触位置为B点；推力驱动部输出端连接推杆用于改变推杆的行程；推杆底部与工作板连接，且工作板底面与环抛机抛光盘抵接位置为C点；根据精密力传感器检测的横向摩擦力F，测量A点和B点的距离为X，及A点和C点之间的距离为Y，以A点为旋转轴满足力矩平衡方程：Fx‑Gy＝0，其中G为横向摩擦力。

An on-line testing device and method for friction characteristics of polishing discs

【技术实现步骤摘要】
全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置及方法
本专利技术涉及光学元件加工
，更具体的说是涉及一种全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置及方法。
技术介绍
全口径抛光是加工大口径平面光学元件的关键技术之一。全口径抛光机床通常采用大尺寸、高热稳定性的天然花岗岩制成抛光盘基盘，基盘表面浇制环形的沥青胶层作为抛光盘。沥青抛光盘的环带表面依次放有修正盘和工件盘，其中修正盘用于修正和控制抛光盘的形状误差，而工件盘则用于把持元件。加工时抛光盘、修正盘、工件盘均以一定的转速绕逆时针方向匀速旋转，放在工件盘内的光学元件在沥青抛光盘及其承载的抛光颗粒作用下产生材料去除从而形成光学表面。放在工件盘内的光学元件可在竖直方向上自由浮动，并且受到竖直方向上的一对平衡作用力，即其自身重力和抛光盘的承载力；而在水平方向上，光学元件的抛光表面受到抛光盘的摩擦力，同时光学元件的侧面受到工件盘施加的正压力从而平衡抛光盘的摩擦力。抛光盘作用于光学元件抛光表面的摩擦力取决于抛光盘表面的摩擦特性，它是抛光过程中的重要参量，对元件的材料去除速度和加工精度具有重要影响。由于抛光过程中随着抛光盘和元件的旋转，抛光盘作用于元件表面的摩擦力的大小和方向不断变化，使其检测非常困难。因此，如何提供一种全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置，解决现有技术中抛光盘作用于元件表面的摩擦力的大小和方向不断变化，检测困难的技术问题。本专利技术提供了全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置，包括：固定部，固定部可拆卸于全口径抛光机床的横梁H上；竖直驱动部，竖直驱动部连接于固定部上，且远离全口径抛光机床的横梁H的一侧；滑动部，滑动部沿竖直方向上可滑动连接于竖直驱动部上；精密力传感器，精密力传感器固定于滑动部上，且位于远离竖直驱动部的一侧；推力驱动部，滑动部与推力驱动部上部铰接位置为A点，精密力传感器与推力驱动部下部接触位置为B点；推杆，推力驱动部输出端连接推杆用于改变推杆的行程；工作板，推杆底部与工作板连接，且工作板底面与全口径抛光机床抛光盘抵接位置为C点；根据精密力传感器检测的横向摩擦力F，测量A点和B点的距离为X，及A点和C点之间的距离为Y，以A点为旋转轴满足力矩平衡方程：Fx-Gy＝0，其中G为横向摩擦力。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置，固定部固定于全口径抛光机床的横梁上，开启抛光机床，抛光盘开始匀速旋转；竖直驱动部驱动滑动部下移，使得工作板抵近抛光盘的表面；通过推力驱动部驱动推杆伸出一定升程使得工作板与抛光盘的表面接触，保证推力驱动部使推杆以恒定的作用力作用于工作板上；精密力传感器检测工作板受到抛光盘的表面施加的横向力，推力驱动部下部的作用头与精密力传感器接触，精密力传感器检测到该横向作用力F；测量A点和B点的距离为X，A点和C点之间的距离为Y；以A点为旋转轴，满足力矩平衡方程：Fx-Gy＝0式(1)；根据式求解得到抛光盘表面对工作板的横向摩擦力：G＝Fx/y式(2)；已知推杆对工作板的作用力为K，获得抛光盘表面摩擦特性的抛光摩擦系数：f＝G/K式(3)。本专利技术提供的全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置，可以方便地固定在抛光机床上对抛光盘表面的摩擦特性进行在线测量，在正常加工状态下进行测量而不影响抛光过程，通过调整工作板受力大小实现对抛光盘表面的加载力大小控制，操作人员根据测量结果可以分析抛光盘的加工性能，从而指导加工过程。优选地，固定部为板体，其上设置有螺纹孔，通过螺钉插入螺纹孔固定于全口径抛光机床的横梁H上，由此方便安装在全口径抛光机床横梁上。优选地，竖直驱动部包括轨道、丝杠及伺服电机；轨道设置于固定部上，伺服电机通过连接板固定于轨道一侧，丝杠与伺服电机输出端连接，且与轨道平行布置，滑动部与丝杠和轨道配合滑动。优选地，滑动部包括滑板及滑块；滑板一面设置有与丝杠配合的丝杠螺母，另一面上部与推力驱动部铰接，下部固定精密力传感器；滑块与滑板一面连接，包括多个对应设置于丝杠螺母两侧，且与轨道可滑动连接。由此伺服电机带动丝杠旋转，丝杠螺母在丝杠上运动，进而带动滑块带动滑板沿竖直方向上运动，满足工作板靠近及远离抛光盘的使用需求。优选地，推力驱动部包括旋转连接板及气缸组件；旋转连接板一面上部与滑板铰接，下部设置有与精密力传感器对置对应的作用头；气缸组件固定于旋转连接板另一面上，气缸组件通过气管与外部气源连通。优选地，外部气源的供气压力大于0.4MPa。优选地，气管上设置有精密调压装置，调节供气压力改变推杆的升程大小，以满足抛光需要，推杆升程大于20mm为宜。优选地，精密调压装置上设置有用于显示推杆的推力的显示器，方便显示推杆推力数值。精密调压装置可为带显示功能的精密调压阀。优选地，推杆底部与工作板球铰接。本专利技术的另一个目的提供了一种全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测方法，包括以下步骤：S1、固定部固定于全口径抛光机床的横梁上，开启抛光机床，抛光盘开始匀速旋转；竖直驱动部驱动滑动部下移，使得工作板抵近抛光盘的表面；通过推力驱动部驱动推杆伸出一定升程使得工作板与抛光盘的表面接触，保证推力驱动部使推杆以恒定的作用力作用于工作板上；S2、精密力传感器检测S中工作板受到抛光盘的表面施加的横向力，推力驱动部下部的作用头与精密力传感器接触，精密力传感器检测到该横向作用力F；S3、测量A点和B点的距离为X，A点和C点之间的距离为Y；S4、以A点为旋转轴，满足力矩平衡方程：Fx-Gy＝0式(1)；根据式求解得到抛光盘表面对工作板的横向摩擦力：G＝Fx/y式(2)；已知推杆对工作板的作用力为K，获得抛光盘表面摩擦特性的抛光摩擦系数：f＝G/K式(3)。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测方法，实现了对抛光盘表面的摩擦特性进行在线测量，在正常加工状态下进行测量而不影响抛光过程，通过调整工作板受力大小实现对抛光盘表面的加载力大小控制，操作人员根据测量结果可以分析抛光盘的加工性能，从而指导加工过程。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术提供的全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置的结构示意图；图2附图为图1的侧视图；...

【技术保护点】
1.全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置，其特征在于，包括：/n固定部(100)，所述固定部(100)可拆卸于全口径抛光机床的横梁(H)上；/n竖直驱动部(200)，所述竖直驱动部(200)连接于所述固定部(100)上，且远离所述全口径抛光机床的横梁(H)的一侧；/n滑动部(300)，所述滑动部(300)沿竖直方向上可滑动连接于所述竖直驱动部(200)上；/n精密力传感器(400)，所述精密力传感器(400)固定于所述滑动部(300)上，且位于远离所述竖直驱动部(200)的一侧；/n推力驱动部(500)，所述滑动部(300)与所述推力驱动部(500)上部铰接位置为A点，所述精密力传感器(400)与所述推力驱动部(500)下部接触位置为B点；/n推杆(600)，所述推力驱动部(500)输出端连接所述推杆(600)用于改变所述推杆(600)的行程；/n工作板(700)，所述推杆(600)底部与所述工作板(700)连接，且所述工作板(700)底面与全口径抛光机床抛光盘抵接位置为C点；/n根据所述精密力传感器(400)检测的横向摩擦力F，测量A点和B点的距离为X，及A点和C点之间的距离为Y，以A点为旋转轴满足力矩平衡方程：Fx-Gy＝0，其中G为横向摩擦力。/n...

【技术特征摘要】
1.全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置，其特征在于，包括：
固定部(100)，所述固定部(100)可拆卸于全口径抛光机床的横梁(H)上；
竖直驱动部(200)，所述竖直驱动部(200)连接于所述固定部(100)上，且远离所述全口径抛光机床的横梁(H)的一侧；
滑动部(300)，所述滑动部(300)沿竖直方向上可滑动连接于所述竖直驱动部(200)上；
精密力传感器(400)，所述精密力传感器(400)固定于所述滑动部(300)上，且位于远离所述竖直驱动部(200)的一侧；
推力驱动部(500)，所述滑动部(300)与所述推力驱动部(500)上部铰接位置为A点，所述精密力传感器(400)与所述推力驱动部(500)下部接触位置为B点；
推杆(600)，所述推力驱动部(500)输出端连接所述推杆(600)用于改变所述推杆(600)的行程；
工作板(700)，所述推杆(600)底部与所述工作板(700)连接，且所述工作板(700)底面与全口径抛光机床抛光盘抵接位置为C点；
根据所述精密力传感器(400)检测的横向摩擦力F，测量A点和B点的距离为X，及A点和C点之间的距离为Y，以A点为旋转轴满足力矩平衡方程：Fx-Gy＝0，其中G为横向摩擦力。


2.根据权利要求1所述的全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置，其特征在于，所述固定部(100)为板体，其上设置有螺纹孔，通过螺钉插入所述螺纹孔固定于全口径抛光机床的横梁(H)上。


3.根据权利要求1所述的全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置，其特征在于，所述竖直驱动部(200)包括轨道(201)、丝杠(202)及伺服电机(203)；所述轨道(201)设置于所述固定部(100)上，所述伺服电机(203)通过连接板固定于所述轨道(201)一侧，所述丝杠(202)与所述伺服电机(203)输出端连接，且与所述轨道(201)平行布置，所述滑动部(300)与所述丝杠(202)和所述轨道(201)配合滑动。


4.根据权利要求3所述的全口径抛光中抛光盘表面摩擦特性的在线检测装置，其特征在于，所述滑动部(300)包括滑板(301)及滑块(302)；所述滑板(301)一面设置有与所述丝杠(202)配合的丝杠螺母，另一面上部与所述推力驱动部(500)铰接，下部固...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖德锋，李海波，谢瑞清，赵世杰，侯晶，陈贤华，刘民才，王健，许乔，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51