本发明专利技术公开了一种双柔性磨头磁流变抛光装置，所述装置中床身的竖直龙门和X轴均固定在水平底座上，工作台固定在X轴的滑块上，Y轴固定在竖直龙门的横梁上，第一Z轴、第二Z轴并排设置Y轴上。大柔性磨头安装在第一Z轴上，小柔性磨头安装在第二Z轴上。与大柔性磨头相连的大流量循环系统和与小柔性磨头相连的小流量循环系统设置在小车上。控制柜设置在竖直龙门的后面，循环系统柜以及清洗系统设置在竖直龙门的侧面。本发明专利技术的双柔性磨头磁流变抛光装置精度高、刚度高、稳定性高、动态性能高，不仅可用于大口径位相类元件的加工，而且可用于大口径平面类光学元件在全口径范围内的高精度加工，能够实现加工效率与加工精度的最优匹配。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学制造领域，具体涉及一种双柔性磨头磁流变抛光装置，特指一种用于对大口径、高精度位相类光学元件进行磁流变抛光的双柔性磨头磁流变抛光装置。
技术介绍
大口径连续位相板(Continuous Phase Plate, CPP)是一种新型的具有连续波面 深浮雕拓扑结构的位相类光学元件，主要用于大型激光装置的靶面焦斑整形与光强控制。与传统的随机位相板(Random Phase Plate, RPP)、相息位相板(Kinoform Phase Plate,KPP)以及分布相位板(Distribution Phase Plate, DPP)等位相类元件相比，CPP具有更高的能量利用率、更精确的焦斑形态控制特性，被认为是实现大型激光装置光束匀滑最有效的解决方案。CPP通常采用石英材料制作、大小为430mmX 430mm、波面严格连续且面形误差RMS彡30nm、幅值PV彡10 μ m、周期L彡5mm。CPP的这种“低面形误差、大轮廓深度与小空间周期”浮雕波面结构使其精密制造异常困难，传统的位相元件制造技术，例如多掩模套亥IJ、无掩模直写、灰阶掩模以及刻蚀成型技术均无法满足大口径CPP的制造需求。磁流变抛光是近十多年来得以迅猛发展的一种确定性子口径抛光技术，它主要利用磁流变抛光液的可控流变特性来进行加工，即通过控制磁场的强度与分布来控制“柔性磨头”的形状与硬度、通过控制“柔性磨头”的运动轨迹及驻留时间参数来控制特定位置的材料去除。与传统的抛光技术相比，磁流变抛光技术具有极高加工精度、极高收敛效率与近无表面缺陷等显著特点，能够高效率、低成本地解决平面、球面、特别是非球面的超精密加工技术难题，被誉为是光学制造界的“革命性”技术。采用磁流变抛光技术加工大口径CPP的工艺难点主要表现在以下两个方面一是如何高效地去除前缀工序在CPP元件上所产生的厚达数微米的变质层并快速获得较高精度的光学镜面质量；二是如何在获得的光学镜面上再高保真地刻印出具有“低面形误差、大轮廓深度与小空间周期”特征的浮雕波面。由此可见，大口径CPP磁流变加工对传统的“单柔性磨头”磁流变抛光装备提出了十分严峻的挑战，一方面高效率加工要求装备生成的去除函数形态要大、效率要高，另一方面高保真刻印却要求去除函数的形态要小、效率要低。而传统的“大柔性磨头”磁流变抛光工艺装备尽管能高效地去除变质层和大部分加工量，却无法获得实现CPP高保真刻印所必须的微小去除函数；而传统的“小柔性磨头”磁流变抛光工艺装备尽管能够获得微小去除函数，却无法快速地去除变质层和大部分加工量。因此，大口径CPP磁流变加工必须组合“大、小柔性磨头”的工艺能力。另外，CPP加工还要求磁流变抛光工艺装备的主运动轴应具有更大的速度及加速度响应及调节能力。根据相关文献及专利可知，已有的磁流变抛光装置主要是为了解决平面类或者透镜类光学元件的高精度加工问题，单柔性磨头配置是这些装置的共同特征。专利技术名称为“用于大口径非球面光学零件的磁流变抛光装置”的中国专利(申请号200810030898. I)文献，公开了国防科大开发的一种六轴竖直龙门式磁流变抛光机，该装置仅配置了一个较大规格柔性磨头，生成的去除函数形态较大，无法满足CPP的加工要求；专利技术名称为“用于高陡度光学零件的磁流变抛光装置”的中国专利(申请号200810031898. 3)文献，公开了国防科大开发的一种六轴立式结构磁流变抛光机，该装置仅配置了一个小规格柔性磨头，不具备大口径光学元件的加工能力。目前国内尚无可用于加工位相类元件(例如大口径CPP)的双磨头磁流变抛光方法与装置。
技术实现思路
本专利技术提供一种双柔性磨头磁流变抛光装置，本专利技术不仅可用于大口径位相类元件，例如大口径CPP的高保真、高效率与高抗激光损伤加工，而且可用于大口径平面类光学元件在全口径范围内的高精度加工。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案如下 本专利技术的双柔性磨头磁流变抛光装置，其特点是，所述的抛光装置包括床身、大柔性磨头、小柔性磨头、大流量循环系统、小流量循环系统、清洗系统、防护罩以及与上述各部分相连的测控系统；床身包括水平底座、竖直龙门、X轴、Y轴、第一 Z轴以及第二 Z轴；竖直龙门和X轴分别固定在水平底座上，竖直龙门的横梁与立柱为一整体；用于装夹工件的工装安 装于工作台上，工作台固定在X轴的滑块上，轴固定在竖直龙门的横梁上；第一 Z轴和第二 Z轴并排安装在Y轴的拖板上；大柔性磨头安装在第一 Z轴的第一滑枕上、小柔性磨头安装在第二 Z轴的第二滑枕上；大流量循环系统与小流量循环系统并排设置在小车上，大流量循环系统与大柔性磨头相连，小流量循环系统与小柔性磨头相连；清洗系统置于竖直龙门的侧面；所述的抛光装置还设有防护罩，防护罩包括床身罩壳、控制柜和循环系统柜，装有测控系统的控制柜设置于竖直龙门的后面，装有小车的循环系统柜以及清洗系统设置于竖直龙门的同一侧。所述大柔性磨头包括双支座联接架、大抛光轮组件、大轮驱动组件、第一电磁场组件、第一喷嘴组件、第一收集器组件及测头组件；所述双支座联接架安装在第一 Z轴的第一滑枕上；大抛光轮组件安装在双支座联接架的轮支座下；大轮驱动组件安装在轮支座的侧面，并与大抛光轮组件相连；第一电磁场组件安装在双支座联接架的磁支座下并置于大抛光轮组件的大抛光轮内部；第一喷嘴组件和第一收集器组件架设于双支座联接架的轮支座与磁支座之间，并位于大抛光轮的上方；测头组件安装在双支座联接架的侧面。所述大柔性磨头中的大抛光轮组件包括大轴承座、大抛光轮、角接触球轴承、前轴承端盖、后轴承端盖、内套筒、外套筒、锁紧螺母及带轮；大轴承座安装在双支座联接架的轮支座下；大抛光轮通过两个角接触球轴承安装在大轴承座内，其外表面直径为Φ250^Φ400mm ;两个角接触球轴承背对背地安装在大抛光轮的转轴上；内套筒和外套筒位于两个角接触球轴承之间；前轴承端盖和后轴承端盖分别装在两个角接触球轴承的外端并用螺钉紧固在大轴承座上，锁紧螺母和带轮依次装在大抛光轮的转轴末端。所述大柔性磨头中的第一电磁场组件包括磁场支架、第一 π形磁轭、第一线圈、第一磁极、第一水电分离块、第一恒流源及第一温度传感器；非导磁不锈钢制作的磁场支架安装在所述双支座联接架的磁支座下面；空心铜管绕制的第一线圈安装在第一 Π形磁轭的顶部，并通过安装在磁场支架上的第一水电分离块分别与第一恒流源和设置于大流量循环系统中的恒温控制器相连；第一磁极安装在第一 Π形磁轭的底部；第一温度传感器紧贴在第一线圈的外表面，并通过电缆与测控系统相连。所述大柔性磨头中的第一喷嘴组件包括第一支撑杆、带V形槽的角位移台与带开口圆柱面的第一夹持块；第一支撑杆穿过第一夹持块的开口圆柱面，并架设于大抛光轮上方双支座联接架的轮支座和磁支座之间；带V形槽的角位移台安装在第一夹持块上；带V形槽的角位移台的V形槽内夹持有喷嘴。所述大柔性磨头中的第一收集器组件包括第二支撑杆、带V形槽和开口圆柱面的第二夹持块；第二支撑杆穿过第二夹持块的开口圆柱面，并架设于大抛光轮上方双支座联接架的轮支座和磁支座之间；第二 夹持块的V形槽内夹持有收集器。所述大柔性磨头中的测头组件包括第一气缸、测头支架、测头以及基座；第一气缸安装在基座上；测头支架连在第一气缸的滑块上；测头本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何建国，许乔，黄文，王洋，吉方，王亚军，陈东生，唐小会，王健，郑永成，魏齐龙，罗清，刘坤，吴祉群，肖虹，张云飞，王新宽，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：
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