CN102172868A - 气浮式大口径平面光学元件抛光夹具 - Google Patents

Abstract

气浮式大口径平面光学元件抛光夹具，涉及一种抛光夹具。提供一种可实现对大口径光学元件抛光过程中工件的装夹，并且使工件各处所受压力均匀分布的气浮式大口径平面光学元件抛光夹具。设有连接轴、底座、密封筒、气囊、气垫、橡胶薄膜、4个夹爪以及压力控制装置；连接轴一端与底座上表面连接，连接轴另一端外接机床抛光旋转轴，底座下表面连接密封筒，气囊、气垫和橡胶薄膜从上至下依次设在密封筒内，气囊上表面进气口经设于底座上的通气孔连接压力控制装置，气囊下表面与气垫上表面紧贴，底座上设有4个夹爪固定槽，4个夹爪分别固定在4个夹爪固定槽内，每个夹爪固定槽上设有至少2个用于装卸夹爪或使夹爪定位工件的螺纹孔。

Description

气浮式大口径平面光学元件抛光夹具

技术领域

本发明涉及一种抛光夹具，尤其是涉及一种大口径平面光学元件抛光夹具。

背景技术

现代科学技术的不断发展对超精密表面的需求越来越多，所谓高精度表面通常是指精度为0.3～0.03μm的表面，与之相应的加工技术就称为高精度表面加工技术。现今许多大型系统需要大量的大口径高精度平面光学元件，大口径光学元件的加工工艺复杂，难度大，发展先进光学制造技术以提高大尺寸高精度光学元件的加工质量和生产效率，是确保光学工程顺利实施的关键。基于提高大口径光学表面面形精度和粗糙度的抛光加工技术，是解决这一技术难关的途径。(参见文献：曹冲，大口径光学元件超精密环抛技术研究[D].工学硕士学位论文，四川大学)

目前，基于提高大口径光学表面面形精度和粗糙度的抛光加工技术还存在着一些问题，例如对操作者的经验依赖太强，加工效率不高，加工质量也不稳定等。工件所受的抛光压强是影响抛光质量的重要因素，在一般抛光过程中，只是对工件施加一个负载以提供抛光压强，如中国专利CN2715915公开一种用于光学玻璃抛光的环抛光机磨盘调平传力装置，该装置包括磨盘、支承盘、转轴、调平件，在转轴与支承盘连接的底端圆周面上，分别设置一组调平组件和一组传力构件，两组构件之间以相互间隔置放的方式安装在支承盘上，并穿过支承盘与磨盘连接。该实用新型是将磨盘的调平和传力分别由不同的构件来完成，不仅能够增强磨盘工作的平稳性，而且还可提高产品的抛光精度。但是所采用的施压方式很容易引起工件所受压强在工件各个位置分布不均匀，最终导致工件的粗糙度以及面形质量得不到保证。

发明内容

本发明的目的在于针对通常的大口径光学元件抛光过程中工件背面各处所受压力不均匀最终影响平面光学元件抛光精度的情况，提供一种可实现对大口径光学元件抛光过程中工件的装夹，并且使工件各处所受压力均匀分布的气浮式大口径平面光学元件抛光夹具。

本发明设有连接轴、底座、密封筒、气囊、气垫、橡胶薄膜、4个夹爪以及压力控制装置；连接轴一端与底座上表面连接，连接轴另一端外接机床抛光旋转轴，底座下表面连接密封筒，气囊、气垫和橡胶薄膜从上至下依次设在密封筒内，气囊上表面进气口经设于底座上的通气孔连接压力控制装置，气囊下表面与气垫上表面紧贴，底座上设有4个夹爪固定槽，4个夹爪分别固定在4个夹爪固定槽内，每个夹爪固定槽上设有至少2个用于装卸夹爪或使夹爪定位工件的螺纹孔。

所述夹爪可采用方形夹爪或圆环形夹爪等。工作时，工件在夹爪的作用下工件背面紧贴橡胶薄膜。

所述底座下表面连接密封筒，可采用底座下表面通过螺纹连接密封筒。

所述气囊最好为上下表面平整的气囊，所述气垫可为与密封筒形状配合的圆柱形气垫。

本发明的设计原理是，密封筒中具有可调节压力的气囊与气垫紧贴并一起悬浮于空气层之上，利用橡胶薄膜和气垫实现对空气的密封，工件背面紧贴橡胶薄膜，并通过底座上的夹爪定位。抛光过程中由压力控制装置调节气囊内部压力，压力就会经过气垫、空气层传至工件背面，从而保证工件背面压力的均匀分布。

本发明具有以下突出优点：

1)通过连接轴易于实现夹具与机床配合，操作简单方便；

2)可根据工件形状选用夹爪，用于圆形或者方形大口径平面光学元件的装夹，适用性广；

3)与传统单点压力传递相比，由于本发明利用空气层实现压力传递，因此更易实现工件整个背面压力均匀分布，不仅可以提高工件的抛光精度，而且可以减少面形误差，还能提高加工效率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例的工作原理示意图。

图3为本发明实施例的底座结构组成示意图。

图4为图3的A-A剖面图。

图5为本发明实施例的方形夹爪结构组成示意图。

图6为图5的俯视结构组成示意图。

以下给出图中主要配件标记：1工件、2抛光垫、3抛光盘4、连接轴、5底座、6压力控制装置、7密封筒、8气囊、9气垫、10空气层、11橡胶薄膜、13夹爪、14通气孔、15夹爪固定槽、16夹爪定位螺纹孔、17夹爪凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进一步阐述：

参见图1～6，本发明实施例设有设有连接轴4、底座5、密封筒7、气囊8、气垫9、橡胶薄膜11、4个夹爪13以及压力控制装置6；连接轴4一端与底座5上表面连接，连接轴4另一端外接机床抛光旋转轴，底座5下表面通过螺纹连接密封筒7，气囊8、气垫9和橡胶薄膜11从上至下依次设在密封筒7内，气囊8上表面进气口经设于底座5上的通气孔14连接压力控制装置6，气囊8下表面与气垫9上表面紧贴，底座5上设有4个夹爪固定槽15，4个夹爪13分别固定在4个夹爪固定槽15内，每个夹爪固定槽15上设有至少2个用于装卸夹爪13或使夹爪13定位工件1的夹爪定位螺纹孔16。

所述夹爪13可采用方形夹爪或圆环形夹爪等。工作时，工件1在夹爪的作用下工件背面紧贴橡胶薄膜11。

所述气囊8最好采用上下表面平整的气囊，所述气垫9可为与密封筒7形状配合的圆柱形气垫。

气囊8下表面紧贴圆柱形气垫9的上表面，气垫9的下表面与橡胶薄膜11对空气层10起到密封作用，工件1通过夹爪13的作用贴在橡胶薄膜11上，夹爪13工作时，先将夹爪13上部引入底座5上的夹爪固定槽15，然后用带帽螺钉穿过夹爪凹槽17将夹爪13固定在底座5上。

工件1在传统夹具的带动下在抛光垫2上做自转运动，同时抛光盘3本身也做旋转运动，以此来对工件1表面进行抛光，这种抛光方式不但效率不高，而且抛光过程中调节工件1背面压力时，无法对工件1背面各部分所受压力均匀控制，导致工件1背面各点受力不均匀，对工件1面形质量的影响很大，所以很多情况下只能依靠操作人员的经验进行抛光。

选择图2所示的抛光原理进行工件1抛光，首先通过连接轴4将夹具主体固定在机床抛光旋转轴上，根据工件1形状及尺寸选择合适的夹爪，将夹爪固定槽15按逆时针方向编号为J1、J2、J3、J4，选择J1、J2夹爪固定槽15将夹爪13用靠近底座中心的2个夹爪定位螺纹孔16配合带帽螺钉固定，J3、J4夹爪固定槽15中的夹爪13只用一颗带帽螺钉固定在定位螺纹孔16中间孔位置，螺钉不拧紧，让夹爪13沿夹爪固定槽15向外滑动些许距离但不脱离夹爪固定槽15，其次将工件1平放到抛光垫2上，利用机床进给将夹具移动到工件1正上方，借助已经锁紧的J1、J2上的夹爪13对工件1进行定位，定好位后，将J3、J4上的夹爪向里滑动至工件1边缘固定，至此，工件1定位完成，工件1背面紧贴橡胶薄膜11。令抛光盘和机床旋转轴旋转即可实现抛光。

抛光过程中要改变工件压力时，通过压力控制装置6调节气囊8内压力，压力通过气垫9下表面传到空气层10，再由空气层10传递至工件背面，该方式的作用面遍布整个工件1背面，保证了工件1整个受力面压力均匀分布，从而保证了工件1表面的均匀抛光。

相比传统夹具的单点压力控制，本发明的压力作用遍及整个工件背面，能够实现压力的均匀分布。

Claims (5)

1.气浮式大口径平面光学元件抛光夹具，其特征在于设有连接轴、底座、密封筒、气囊、气垫、橡胶薄膜、4个夹爪以及压力控制装置；连接轴一端与底座上表面连接，连接轴另一端外接机床抛光旋转轴，底座下表面连接密封筒，气囊、气垫和橡胶薄膜从上至下依次设在密封筒内，气囊上表面进气口经设于底座上的通气孔连接压力控制装置，气囊下表面与气垫上表面紧贴，底座上设有4个夹爪固定槽，4个夹爪分别固定在4个夹爪固定槽内，每个夹爪固定槽上设有至少2个用于装卸夹爪或使夹爪定位工件的螺纹孔。

2.如权利要求1所述的气浮式大口径平面光学元件抛光夹具，其特征在于所述夹爪为方形夹爪或圆环形夹爪。

3.如权利要求1所述的气浮式大口径平面光学元件抛光夹具，其特征在于所述底座下表面连接密封筒，是采用底座下表面通过螺纹连接密封筒。

4.如权利要求1所述的气浮式大口径平面光学元件抛光夹具，其特征在于所述气囊为上下表面平整的气囊。

5.如权利要求1所述的气浮式大口径平面光学元件抛光夹具，其特征在于所述气垫为圆柱形气垫。

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