多轴自由曲面光学元件的抛光装置制造方法及图纸

一种多轴自由曲面光学元件的抛光装置，能够实现抛光头在工件的每一处均正交接触于工件表面，准确地控制抛光路径、驻留时间和接触角度，实现自由曲面光学元件确定性的抛光，保证加工精度。其包括：第一摆动机构(1)、第二摆动机构(2)、抛光头(3)；第一摆动机构安装在外部的龙门结构上，第二摆动机构安装在第一摆动机构上，抛光头安装在第二摆动机构上；第二摆动机构和抛光头通过第一摆动机构绕A轴摆动，A轴为与龙门结构的横梁垂直的方向；抛光头通过第二摆动机构绕B轴摆动，B轴为与龙门结构的横梁平行的方向；抛光头根据加工初始位置与待加工元件表面接触。工元件表面接触。工元件表面接触。

【技术实现步骤摘要】
多轴自由曲面光学元件的抛光装置


[0001]本技术涉及光学元件超精密加工的
，尤其涉及一种多轴自由曲面光学元件的抛光装置。

技术介绍

[0002]近半个世纪以来，人类在半导体制造、空间观测等领域进步飞速，这些领域对各类光学元件的制造精度和提出了更多要求，元件口径不断变大，面形也由最初的球面、抛物面等面形发展为各种自由曲面，其加工难度也越来越大。
[0003]计算机控制光学成形(CCOS)自上世纪70年代提出以来，其加工设备和加工工艺发展迅速，实现了在经过超精密车削和超精密磨削后的光学元件上面形精度的进一步提升，凭借其高效率、高确定性和高精度等优点已有取代传统手工光学研抛的趋势，如今被广泛用于平面和自由曲面光学元件的高精度修形。
[0004]当加工大口径光学元件时，一般是将其水平放置，将多轴自由曲面光学元件的抛光装置安装到龙门结构上，通过龙门结构等设备来实现抛光装置在多个方向上的直线运动，从而通过抛光头对大口径光学元件进行CCOS加工。但是，因为要进行自由曲面加工，抛光头在运动过程中无法时时与工件表面是正交接触的，从而造成无法准确地控制抛光路径、驻留时间和接触角度，自由曲面光学元件的抛光设计与实际加工脱节，最终导致加工精度不达标。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的缺陷，本技术要解决的技术问题是提供了一种多轴自由曲面光学元件的抛光装置，其能够实现抛光头在工件的每一处均正交接触于工件表面，准确地控制抛光路径、驻留时间和接触角度，实现自由曲面光学元件确定性的抛光，保证加工精度。
[0006]本技术的技术方案是：这种多轴自由曲面光学元件的抛光装置，其包括：第一摆动机构(1)、第二摆动机构(2)、抛光头(3)；
[0007]第一摆动机构安装在外部的龙门结构上，第二摆动机构安装在第一摆动机构上，抛光头安装在第二摆动机构上；
[0008]第二摆动机构和抛光头通过第一摆动机构绕A轴(5)摆动，A轴为与龙门结构的横梁垂直的方向；抛光头通过第二摆动机构绕B轴(6) 摆动，
[0009]B轴为与龙门结构的横梁平行的方向；抛光头根据加工初始位置与待加工元件表面接触。
[0010]本技术通过第一摆动机构使抛光头绕A轴摆动，通过第二摆动机构使抛光头绕B轴摆动，抛光头根据加工初始位置与待加工元件表面接触，这样在抛光过程中就能够实现抛光头在工件的每一处均正交接触于工件表面，通过准确地控制抛光路径、驻留时间和接触角度，实现自由曲面光学元件确定性的抛光，保证加工精度。
附图说明
[0011]图1是根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置与外部设备连接的示意图。
[0012]图2是根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的主视图，其中抛光头未弹出来。
[0013]图3是根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的主视图，其中抛光头弹出来。
[0014]图4是根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的右视图，其中抛光头垂直于水平面。
[0015]图5是根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的右视图，其中抛光头不垂直于水平面。
[0016]图6是根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的第一摆动机构的放大示意图。
[0017]图7是根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的第二摆动机构的结构示意图，其示出了与第二摆动机构配合的第一摆动机构。
[0018]图8示出了根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的第一摆动机构向一侧的最大摆动角度。
[0019]图9示出了根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的第一摆动机构向另一侧的最大摆动角度。
[0020]图10示出了根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的第二摆动机构向一侧的最大摆动角度。
[0021]图11示出了根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的第二摆动机构向另一侧的最大摆动角度。
[0022]图12是根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的右视图，其中抛光头弹出来。
具体实施方式
[0023]如图1
‑
5所示，这种多轴自由曲面光学元件的抛光装置，其包括：第一摆动机构1、第二摆动机构2、抛光头3；
[0024]第一摆动机构安装在外部的龙门结构上，第二摆动机构安装在第一摆动机构上，抛光头安装在第二摆动机构上；
[0025]第二摆动机构和抛光头通过第一摆动机构绕A轴5摆动，A轴为与龙门结构的横梁垂直的方向；抛光头通过第二摆动机构绕B轴6摆动， B轴为与龙门结构的横梁平行的方向；抛光头根据加工初始位置与待加工元件表面接触。
[0026]本技术通过第一摆动机构使抛光头绕A轴摆动，通过第二摆动机构使抛光头绕B轴摆动，抛光头根据加工初始位置与待加工元件表面接触，这样在抛光过程中就能够实现抛光头在工件的每一处均正交接触于工件表面，通过准确地控制抛光路径、驻留时间和接触角度，实现自由曲面光学元件确定性的抛光，保证加工精度。
[0027]优选地，如图6所示，所述第一摆动机构为一个高精密的无背隙转台，其包括工作
台面11、传动机构12、第一电机13，第一电机通过传动机构伺服驱动工作台面绕A轴轴心线双向旋转。第一摆动机构是通过使用一个高精密的无背隙转台来实现，主要实现绕A轴轴心线的高精度的双向旋转，只要是无背隙的高精度转台都可以用来作为第一摆动机构，可以实现高精度的往复重复运动，重复运动精度高。
[0028]优选地，如图7所示，所述第二摆动机构包括：联轴器21、精密减速机 22、第二电机23、抛光工件B轴固定板24、A轴转接梁25，A轴转接梁与A 轴定心连接，第二电机通过精密减速机与联轴器以及B轴连接来实现绕B轴的旋转运动，抛光头通过抛光工件B轴固定板与B轴固定连接。绕B轴的旋转运动运动范围受机构尺寸及硬限位的限制，具有一定的工作行程范围。抛光头可以实现B轴的旋转运动功能，为正交加工提供了基础。
[0029]优选地，第一、第二摆动机构的摆动角度范围为
±
35
°
。图8示出了根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的第一摆动机构向一侧的最大摆动角度。图9示出了根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的第一摆动机构向另一侧的最大摆动角度。图10示出了根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的第二摆动机构向一侧的最大摆动角度。图11示出了根据本技术的多轴自由曲面光学元件的抛光装置的第二摆动机构向另一侧的最大摆动角度。
[0030]优选地，如图2、3、12所示，该多轴自由曲面光学元件的抛光装置还包括弹出机构4，其设置在第二摆动机构和抛光头之间，控制抛光头沿垂直于水平面的方向弹出。采用这种设计，是为了保护抛光头，在不进行抛光作业时使抛光头免受损害，同时在进行抛光作业时能够使抛光头快速投入工作而不必进行安装。
[0031]更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多轴自由曲面光学元件的抛光装置，其特征在于：其包括：第一摆动机构(1)、第二摆动机构(2)、抛光头(3)；第一摆动机构安装在外部的龙门结构上，第二摆动机构安装在第一摆动机构上，抛光头安装在第二摆动机构上；第二摆动机构和抛光头通过第一摆动机构绕A轴(5)摆动，A轴为与龙门结构的横梁垂直的方向；抛光头通过第二摆动机构绕B轴(6)摆动，B轴为与龙门结构的横梁平行的方向；抛光头根据加工初始位置与待加工元件表面接触。2.根据权利要求1所述的多轴自由曲面光学元件的抛光装置，其特征在于：所述第一摆动机构为一个高精密的无背隙转台，其包括工作台面(11)、传动机构(12)、第一电机(13)，第一电机通过传动机构伺服驱动工作台面绕A轴轴心线双向旋转。3.根据权利要求2所述的多轴自由曲面光学元件的抛光装置，其特征在于：所述第二摆动机构包括：联轴器(21)、精密减速机(22)、第二电机(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建敏，
申请(专利权)人：湖南大敏尚东精密机械有限公司，
类型：新型
国别省市：