二维随机振动抛光机床及其抛光方法技术

本发明专利技术提供了一种二维随机振动抛光机床及其抛光方法，涉及抛光技术领域。该二维随机振动抛光机床包括第一振动组件、第二振动组件、抛光组件和控制器，控制器控制第一振动组件、第二振动组件能够以随机的频率分别驱动抛光组件沿X、Y方向往复振动。该抛光方法应用于上述抛光机，其中，第一振动组件和第二振动组件在控制器的控制下以随机的频率对工件进行抛光处理。该二维随机振动抛光机床的抛光组件在第一振动组件和第二振动组件随机频率的振动下，能够有效去除工件表面的中高频误差、缺陷以及改善其粗糙度，抛光效果好，得到工件品质高。

Two dimensional random vibration polishing machine and its polishing method

【技术实现步骤摘要】
二维随机振动抛光机床及其抛光方法
本专利技术涉及抛光
，尤其是涉及一种二维随机振动抛光机床及其抛光方法。
技术介绍
光学元件广泛应用于摄像镜头、照相手机、显微镜、医疗器材、强激光装置、天文望远镜、紫外光刻机等领域。其中，小口径非球面光学元件的制造方法一般为模压成型，即先制作高精度模具，然后使用该模具对光学元件进行模压，在此工艺流程中，有两个阶段需要进行精密保形抛光，第一阶段：加工模具时，一般通过精密磨床直接获得面形达标的模具，但是磨削之后，模具表面存在磨削刀纹(刀纹即为中高频误差)同时表面粗糙度也不能满足要求。因此，需要对磨削后的模具进行保形抛光，在去除模具表面磨削刀纹的同时改善其粗糙度；第二阶段：对模压成型后的光学元件进行保形抛光，以去除光学元件模压过程产生的缺陷。目前国内在光学元件的抛光上仍依赖于手工抛光，但手工抛光的加工质量不稳定，且对操作工人的技术水平要求较高，是一种耗费人力且效率低下的抛光方式。其中，大口径非球面镜的制造方法一般为“磨削成型+子口径抛光”，子口径抛光技术因具有加工元件工艺确定性较高、面形收敛率高和低频误差较小等优点在大口径高精度光学元件加工中具有独特的优势，但因其基于离散卷积的加工原理导致加工元件中频误差难以保证。振动抛光技术是一种小幅度振动的全口径抛光技术，通过提高工具振动频率，进而提高工具与工件相对线速度以及相互作用频次，实现工件材料的高效去除。然而，目前该抛光技术仍然没有打破加工过程中的规律性。为了实现上述工艺过程同时规避目前振动抛光存在的问题，需要对振动机构进行优化，这对于提高光学元件振动保形抛光的精度和效率具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二维随机振动抛光机床及其抛光方法，以缓解现有技术中存在的抛光机的抛光效果差，得到元件的表面误差及缺陷仍较大，且抛光效率低的技术问题。第一方面，实施例提供一种二维随机振动抛光机床，包括机架、第一振动组件、第二振动组件和抛光组件，所述第一振动组件的驱动端以及所述第二振动组件的驱动端均与所述抛光组件连接，且所述第一振动组件能够驱动所述抛光组件沿X方向往复振动，所述第二振动组件能够驱动所述抛光组件沿Y方向往复振动，所述X方向垂直于所述Y方向；所述抛光机床还包括控制器，所述第一振动组件及所述第二振动组件均与所述控制器连接，所述控制器能够控制所述第一振动组件和所述第二振动组件以随机的频率振动；所述机架上安装有第一驱动组件和用于容纳抛光液的储液槽，所述抛光组件与所述储液槽相对应，且所述第一驱动组件的驱动端设有柔性件，所述第一驱动组件能够通过所述柔性件驱动所述抛光组件压向所述储液槽中的工件。在可选的实施方式中，所述第一振动组件的振动频率与所述第二振动组件的振动频率相差0～0.1Hz。在可选的实施方式中，所述第一振动组件包括第一电机和第一振幅调节器，所述第一振幅调节器连接于所述第一电机的驱动端，所述第一振幅调节器与所述抛光组件之间通过第一传动臂连接；和/或，所述第二振动组件包括第二电机和第二振幅调节器，所述第二振幅调节器连接于所述第二电机的驱动端，所述第二振幅调节器与所述抛光组件之间通过第二传动臂连接。在可选的实施方式中，所述柔性件包括连接座和气囊，所述气囊设于所述连接座的底端，所述连接座与所述第一驱动组件的驱动端固接。在可选的实施方式中，所述连接座包括连接臂和固接于所述连接臂底端的连接板，所述气囊通过密封环密封连接于所述连接板的底面，且所述气囊与所述连接板共同形成囊体，所述连接板设有用于供所述囊体充放气的密封嘴。在可选的实施方式中，所述储液槽内固接有用于安装工件的工件盘，所述机架安装有第二驱动组件，所述储液槽连接于所述第二驱动组件的驱动端，所述第二驱动组件能够驱动所述储液槽和所述工件盘转动。第二方面，实施例提供一种抛光方法，使用前述实施方式中任一项所述的二维随机振动抛光机床对待抛光工件进行抛光，操作步骤包括：确定待抛光的工件所需的工艺需求，所述工艺需求包括去除中高频误差、去除缺陷、改善粗糙度，并根据工艺需求在控制器中设定抛光相关参数，其中，抛光相关参数包括第一振动组件及第二振动组件二者的振动频率和抛光时间；将待抛光的工件安装于储液槽内的工件盘，并向储液槽内添加抛光液，且抛光液能够浸没工件；设定第一驱动组件施加于抛光组件的压力，并开启第一驱动组件向抛光组件施加设定压力，抛光组件向下压紧工件；启动控制器，控制器控制开启第一振动组件和第二振动组件，第一振动组件和第二振动组件共同带动抛光组件运动对工件进行抛光；抛光完成后，取出工件。在可选的实施方式中，启动控制器前，调节第一振幅调节器及第二振幅调节器的振幅范围为0-2mm。在可选的实施方式中，取出工件后，对工件进行检测，若工件满足要求则停止加工；若工件不满足要求，则在控制器中设定抛光时间，并重新将工件装入储液槽内，开启控制器，第一振动组件和第二振动组件再次带动抛光组件对工件进行抛光；抛光完成后，取出工件，再次对工件进行检测，如此循环，直至工件满足要求。本专利技术二维随机振动抛光机床的有益效果包括：本专利技术提供的二维随机振动抛光机床包括作为各部件安装载体的机架、用于容纳抛光液的储液槽、用于对储液槽内的工件进行抛光处理的抛光组件、用于对抛光组件压紧的第一驱动组件和用于对抛光组件进行振动的第一振动组件及第二振动组件；还包括能够控制第一振动组件和第二振动组件以随机频率振动的控制器。使用时，首先根据待抛光的工件需要的工艺需求(去除中高频误差、去除缺陷或改善粗糙度)确定第一驱动组件对抛光组件施加的压力、第一振动组件和第二振动组件二者的振动频率及振幅、抛光时间等抛光相关参数；随后将待抛光的工件装入储液槽内，并向储液槽内加入抛光液，且确保抛光液能够浸没工件；开启第一驱动组件驱动柔性件向下压紧抛光组件，抛光组件相应向下压紧工件；启动第一振动组件和第二振动组件，控制器控制第一振动组件和第二振动组件以随机的振动频率和设定的振幅同时带动抛光组件在水平方向振动抛光，其中，柔性件在对抛光组件施加向下压力的基础上，能够随着抛光组件的振动发生形变，以减少第一驱动组件与抛光组件连接对抛光组件形成的干涉阻碍，同时也减少抛光组件振动对第一驱动组件造成的损坏；抛光设定时间后，关闭第一振动组件和第二振动组件，并启动第一驱动组件驱动柔性件不再向下压紧抛光组件，取下工件，即完成了对工件的抛光处理。其中，抛光过程中，第一振动组件和第二振动组件的振动频率不同且随机变化，使得抛光轨迹更均匀、更密集，从而提高抛光组件对工件抛光的均匀性，有效去除工件表面的中高频误差和缺陷，并对工件表面保形抛亮处理；此外，相较操作人员对工件进行手工抛光，该二维随机振动抛光机床的抛光效率和精度大大提高。其中，抛光方法用于使用上述二维随机振动抛光机床对待抛光的工件进行抛光处理，其包含二维随机振动抛光机床具备的所有效果，这里不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维随机振动抛光机床，其特征在于，包括机架(100)、第一振动组件、第二振动组件和抛光组件，所述第一振动组件的驱动端以及所述第二振动组件的驱动端均与所述抛光组件连接，且所述第一振动组件能够驱动所述抛光组件沿X方向往复振动，所述第二振动组件能够驱动所述抛光组件沿Y方向往复振动，所述X方向垂直于所述Y方向；/n所述抛光机床还包括控制器，所述第一振动组件及所述第二振动组件均与所述控制器连接，所述控制器能够控制所述第一振动组件和所述第二振动组件以随机的频率振动；/n所述机架(100)上安装有第一驱动组件(400)和用于容纳抛光液的储液槽(600)，所述抛光组件与所述储液槽(600)相对应，且所述第一驱动组件(400)的驱动端设有柔性件(500)，所述第一驱动组件(400)能够通过所述柔性件(500)驱动所述抛光组件压向所述储液槽(600)中的工件(900)。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维随机振动抛光机床，其特征在于，包括机架(100)、第一振动组件、第二振动组件和抛光组件，所述第一振动组件的驱动端以及所述第二振动组件的驱动端均与所述抛光组件连接，且所述第一振动组件能够驱动所述抛光组件沿X方向往复振动，所述第二振动组件能够驱动所述抛光组件沿Y方向往复振动，所述X方向垂直于所述Y方向；
所述抛光机床还包括控制器，所述第一振动组件及所述第二振动组件均与所述控制器连接，所述控制器能够控制所述第一振动组件和所述第二振动组件以随机的频率振动；
所述机架(100)上安装有第一驱动组件(400)和用于容纳抛光液的储液槽(600)，所述抛光组件与所述储液槽(600)相对应，且所述第一驱动组件(400)的驱动端设有柔性件(500)，所述第一驱动组件(400)能够通过所述柔性件(500)驱动所述抛光组件压向所述储液槽(600)中的工件(900)。


2.根据权利要求1所述的二维随机振动抛光机床，其特征在于，所述第一振动组件的振动频率与所述第二振动组件的振动频率相差0～0.1Hz。


3.根据权利要求1或2所述的二维随机振动抛光机床，其特征在于，所述第一振动组件包括第一电机(210)和第一振幅调节器(220)，所述第一振幅调节器(220)连接于所述第一电机(210)的驱动端，所述第一振幅调节器(220)与所述抛光组件之间通过第一传动臂(230)连接；
和/或，所述第二振动组件包括第二电机(310)和第二振幅调节器(320)，所述第二振幅调节器(320)连接于所述第二电机(310)的驱动端，所述第二振幅调节器(320)与所述抛光组件之间通过第二传动臂(330)连接。


4.根据权利要求1或2所述的二维随机振动抛光机床，其特征在于，所述柔性件(500)包括连接座(510)和气囊(520)，所述气囊(520)设于所述连接座(510)的底端，所述连接座(510)与所述第一驱动组件(400)的驱动端固接。


5.根据权利要求4所述的二维随机振动抛光机床，其特征在于，所述连接座(510)包括连接臂(511)和固接于所述连接臂(511)底端的连接板(512)，所述气囊(520)通过密封环(513)密封连接于...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟波，陈贤华，许乔，王健，张清华，邓文辉，侯晶，刘民才，
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