一种平面零件全口径确定性抛光的摇臂式抛光装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种平面零件全口径确定性抛光的摇臂式抛光装置和方法，所述装置包括控制系统、基座、升降板、抛光模块和测量模块；抛光模块和测量模块均位于基座上；升降板位于抛光模块和测量模块之间；抛光模块包括摇臂机构、抛光垫表面修整机构、抛光垫面形测量装置和环形抛光工具盘机构；测量模块包括平面零件面形自动化测量装置和机械臂机构。本发明专利技术充分考虑了平面零件的具体面形，通过控制平面零件表面材料去除率分布函数，使平面零件表面材料去除率分布函数和平面零件面形成归一化后的镜像对称关系，实现平面零件的确定性抛光，保证了平面零件面形在抛光过程中的高效收敛。本发明专利技术采用低成本的作业方式完成高精度的抛光过程，降低了设备成本。

A kind of rocker type polishing device and method for full bore deterministic polishing of plane parts

【技术实现步骤摘要】
一种平面零件全口径确定性抛光的摇臂式抛光装置和方法
本专利技术涉及抛光
，特别是一种适用于平面零件全口径确定性抛光的摇臂式抛光装置和方法。
技术介绍
光学系统在航空航天、国防军事、空间探测以及天文光学观测等方面被广泛应用。在紫外光学、强光光学、短波光学、远红外波光学等方面的工程光学领域，平面零件通常被作为透射元件、反射元件、衍射元件等成像元件或其它功能元件。随着光学技术的不断发展及应用，对光学元件的制造技术水平要求不断提高。一方面，光学元件的精度要求不断提高，另一方面，随着光学系统的需求增加，对光学元件的需求数量日益增大，提高光学元件的加工效率成为光学技术发展的迫切要求之一。为了实现光学元件的高精度和高表面质量加工，传统平面光学元件的加工包括磨削、研磨、聚氨酯抛光、沥青抛光和局部修形等工艺流程。聚氨酯抛光能够有效去除磨削损伤，但是，加工过程中边缘效应显著，容易出现塌边现象，聚氨酯抛光垫的非均匀磨损也容易导致中凸面形，难以获得高的面形精度。沥青盘环抛是当前最为流行的全口径高精度平面加工方法，可以获得高的面形精度。但是，沥青盘环抛材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平面零件全口径确定性抛光的摇臂式抛光装置，其特征在于：包括控制系统、基座(1)、升降板(6)、抛光模块和测量模块；/n所述的控制系统用于控制机械臂的位姿、摇臂(31)的摆动、导轨滑块的移动、激光位移传感器(21)的启动、升降板(6)的升降、与金刚石修整器(74)相连接的电机(71)的启动及环抛设备的作业，所述的控制系统的控制面板位于整个装置的侧边；/n所述的抛光模块和测量模块均位于基座(1)上；所述的升降板(6)位于抛光模块和测量模块之间；/n所述的抛光模块包括摇臂机构(3)、抛光垫表面修整机构(7)、抛光垫面形测量装置(2)和环形抛光工具盘机构(8)；/n所述的摇臂机构(3)包括步进...

【技术特征摘要】
1.一种平面零件全口径确定性抛光的摇臂式抛光装置，其特征在于：包括控制系统、基座(1)、升降板(6)、抛光模块和测量模块；
所述的控制系统用于控制机械臂的位姿、摇臂(31)的摆动、导轨滑块的移动、激光位移传感器(21)的启动、升降板(6)的升降、与金刚石修整器(74)相连接的电机(71)的启动及环抛设备的作业，所述的控制系统的控制面板位于整个装置的侧边；
所述的抛光模块和测量模块均位于基座(1)上；所述的升降板(6)位于抛光模块和测量模块之间；
所述的抛光模块包括摇臂机构(3)、抛光垫表面修整机构(7)、抛光垫面形测量装置(2)和环形抛光工具盘机构(8)；
所述的摇臂机构(3)包括步进电机(33)、立柱(32)和摇臂(31)，所述的立柱(32)安装在基座(1)上，所述的摇臂(31)的一端铰接于立柱(32)上，摇臂(31)的另一端悬空于环形抛光工具盘机构(8)上方；
所述的抛光垫表面修整机构(7)包括圆柱轴(73)、直线轴承(72)、电机(71)和金刚石修整器(74)；所述的圆柱轴(73)固定于摇臂(31)的后侧，所述的电机(71)通过直线轴承(72)安装在圆柱轴(73)上，所述的金刚石修整器(74)安装于电机(71)的转轴上并位于在抛光垫(81)上方；
所述的抛光垫面形测量装置(2)包括直线导轨(22)和激光位移传感器(21)；所述的直线导轨(22)固定于摇臂(31)的前侧，所述的激光位移传感器(21)通过滑块与直线导轨(22)滑动连接，所述的激光位移传感器(21)固定在滑块的下方；
所述的环形抛光工具盘机构(8)包括抛光垫(81)、固定螺栓(82)、从动轮(83)、拨叉(84)、主动轮电机(85)、固定架(86)、主动轮(87)和转台(89)；所述的转台(89)通过固定螺栓(82)安装到环形抛光设备的主轴上，所述的抛光垫(81)粘贴在转台(89)上，所述的固定架(86)通过螺钉安装在基座(1)上，所述的主动轮电机(85)安装在固定架(86)侧壁，所述的拨叉(84)安装在固定架(86)侧壁并位于主动轮电机(85)下方，所述的从动轮(83)及主动轮(87)分别安装在拨叉(84)两端并悬空于抛光垫(81)上方；
所述的测量模块包括平面零件面形自动化测量装置(5)和机械臂机构(4)，所述的平面零件面形自动化测量装置(5)包括清洗工位(53)、干燥工位(52)和测量工位(51)；
所述的清洗工位(53)、干燥工位(52)和测量工位(51)从左至右依序安装于基座(1)上；所述的机械臂机构(4)的底座固定在整个装置的侧壁并位于干燥工位(52)上方；
所述的步进电机(33)通过控制系统控制摇臂(31)沿立柱(32)转动的角度及速度；
所述的抛光垫面形测量装置(2)由摇臂(31)带动至使得激光位移传感器(21)的测量轨迹穿过抛光垫(81)中心的位置，调整激光位移传感器(21)的姿态及距离抛光垫(81)的高度至满足测量数据采集要求，控制激光位移传感器(21)沿直线导轨(22)移动，即沿抛光垫(81)径向方向移动，获得抛光垫(81)的径向面形；
所述的抛光垫表面修整机构(7)通过直线轴承(72)与摇臂(31)相连，在修整抛光垫(81)过程中，金刚石修整器(74)依靠自重及电机(71)重量保持恒定压力接触于抛光垫(81)表面，通过控制摇臂(31)的摆动速度控制金刚石修整器(74)在抛光垫(81)不同径向位置处的驻留时间，实现对抛光垫(81)的确定性修整。


2.根据权利要求1所述的一种平面零件全口径确定性抛光的摇臂式抛光装置，其特征在于：所述的清洗工位(53)包括去离子水喷淋设备与污水存储容器，所述的干燥工位(52)包括一个带平面零件(88)夹紧定位装置的搁物架和强力吹风机，所述的测量工位(51)包括一个平面度测量仪。


3.一种平面零件全口径确定性抛光的摇臂式抛光方法，其特征在于：利用平面零件全口径确定性抛光的摇臂式抛光装置进行抛光，包括以下步骤：
A、测量抛光垫(81)及平面零件(88)原始面形
将摇臂(31)调整至使激光位移传感器(21)测头沿着抛光垫(81)径向移动位置，通过激光位移传感器(21)沿着直线导轨(22)移动采集抛光垫(81)的原始面形，采用机械臂机构(4)将平面零件(88)送至测量工位(51)获得平面零件(88)原始面形；
B、获得采用平整抛光垫时的平面零件材料去除率分布函数
启动导轨及激光位移传感器(21)，使导轨的滑块带动激光位移传感器(21)沿抛光垫(81)径向移动，测得抛光垫(81)原始面形，启动摆臂及与金刚石修整器(74)相连接的电机(71)，使金刚石修整器(74)沿着抛光垫(81)径向匀速修整抛光垫(81)，然后，再次测得该抛光垫(81)面形数据，根据抛光垫(81)修整前后的面形之差与修整时间，获得抛光垫(81)修整去除率分布函数如下：



其中，MRRpi表示抛光垫(81)在第i个离散点处的修整去除率，表示抛光垫(81)在第i个离散点处的原始面形，表示抛光垫(81)在第i个离散点处修整后的面形，tp表示抛光垫(81)的修整时间，n表示抛光垫(81)径向离散点的个数；所述的面形为抛光垫(81)表面所有离散点的高度数据；
将原始抛光垫(81)面形与水平面进行求差处理，确定抛光垫(81)表面的去除量分布函数，修整过程中修整压力保持恒定，抛光垫修整去除率分布函数已知，确定金刚石修整器(74)在抛光垫(81)各径向位置处的驻留时间，将抛光垫(81)修平后在该平整抛光垫抛光平面零件(88)，通过平面零件(88)抛光前后表面面形差值获得平面零件材料去除率分布函数MRRc(r，θ)如下：



其中，MRRc(r，θ)表示平面零件材...

【专利技术属性】
技术研发人员：周平，耿志超，闫英，王林，王凯，郭东明，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21