CN103072077A - 一种双柔性自适应抛光磨头 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种双柔性自适应抛光磨头属于光学冷加工技术领域，目的在于解决现有技术中存在的抛光磨头表面与工件表面不匹配的问题，提高抛光质量。包括抛光主轴、连接法兰、弹簧、紧固螺栓、刚性基底、柔性层、刚性层和抛光层；所述抛光主轴与所述连接法兰实现滑动连接，连接法兰和刚性基底之间通过紧固螺栓实现紧密连接，所述抛光主轴、连接法兰和刚性基底同轴，所述弹簧位于连接法兰内部，并位于所述抛光主轴与所述刚性基底之间，所述刚性基底下方依次排列有柔性层、刚性层和抛光层。通过弹簧的弹性变形，自动补偿由于机床、装调或工件本身带来的误差，实现非球面元件的高精度面形加工。

Description

一种双柔性自适应抛光磨头
技术领域
本发明涉及一种双柔性自适应抛光磨头，属于光学冷加工技术领域。
背景技术
非球面抛光是光学冷加工中的难点。在抛光过程中，通常将抛光模与工件表面贴合，同时做高速相对运动，产生切向力，使玻璃表面的微小突起被切削；由于非球面方程各点的曲率半径不同，抛光磨头很难与非球面表面实现完美匹配，因此，无法获得高精度的非球面光学元件。目前普遍采用的计算机控制表面成形技术，由于主要采用小磨头抛光，抛光路径轨迹固定，因此，会产生中高频误差。
申请号为201110452719.5的中国专利公开了一项名为“一种间隙自适应抛光磨头”的技术方案；该方案包括连接件、多个调整螺钉、与调整螺钉个数相同的弹簧、调整板、波纹管和磨头体，调整板上设有与调整螺钉个数相同的沉孔，调整螺钉旋入连接件上的螺纹孔并压入调整板的沉孔内，连接件通过调整螺钉外侧的弹簧与调整板连接，调整板通过波纹管与磨头体连接。使用该自适应抛光磨头时，磨头在拉簧的作用下可以自动补偿间隙，但磨头的表面为刚性体，不能很好的与非球面表面实现贴合，无法获得高精度非球面元件。
发明内容
本发明的目的在于提出一种双柔性自适应抛光磨头，解决现有技术中存在的抛光魔头表面与工件表面不匹配的问题，减小抛光过程带来的中高频误差。
为实现上述目的，本发明的双柔性自适应抛光磨头包括抛光主轴、连接法兰、弹簧、刚性基底、柔性层、刚性层和抛光层；所述连接法兰和刚性基底固定连接，所述抛光主轴、连接法兰和刚性基底同轴，所述弹簧以预紧力位于所述抛光主轴与所述刚性基底之间，所述抛光主轴与所述连接法兰实现上下的相对滑动，所述刚性基底下方依次排列有柔性层、刚性层和抛光层，所述柔性层可以产生柔性变形；所述刚性层可以产生刚性变形，所述柔性层和刚性层共同产生变形使抛光层与非球面工件表面实现紧密匹配。
所述连接法兰均布有通孔；所述刚性基底表面与连接法兰上的通孔相对应位置设置有螺纹孔，所述紧固螺栓穿过通孔与所述螺纹孔形成螺旋副。
所述抛光主轴下方唇部有两处平行截面，所述两处平行截面与连接法兰内侧的两处平行截面匹配，保证同步转动。
所述紧固螺栓的个数为3~6个。
所述刚性基底的材料为硬铝合金或不锈钢。
所述柔性层的材料为橡胶或海绵。
所述刚性层的材料为金属材料。
所述抛光层的材料为沥青或聚氨酯。
本发明的有益效果是：本发明的双柔性自适应抛光磨头在实现非球面抛光时，抛光头压在工件表面，通过柔性层的柔性变形和刚性层的刚性变形，最终保证抛光头与非球面表面的实时完美匹配，提高非球面的抛光质量；在数控抛光设备或者传统抛光设备上使用时，通过弹簧的弹性变形，自动补偿由于机床、装调或工件本身带来的误差，提高加工精度，实现非球面表面的高精度加工。
附图说明
图1为本发明的一种双柔性自适应抛光磨头的结构示意图；
图2为本发明的抛光磨头整体结构示意图；
图3为本发明的抛光磨头整体结构装配图；
图4为本发明的抛光磨头整体结构俯视图；
图5为本发明的连接法兰结构俯视图；
其中：1、抛光主轴，2、连接法兰，3、弹簧，4、紧固螺栓，5、刚性基底，6、柔性层，7、刚性层，8、抛光层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
参见附图1、附图2和附图3，本发明的一种双柔性自适应抛光磨头包括抛光主轴1、连接法兰2、弹簧3、紧固螺栓4、刚性基底5、柔性层6、刚性层7和抛光层8；所述抛光主轴1的外径与连接法兰2的内径相同，进而实现法兰可以沿着主轴外径在一维方向自由滑动，连接法兰2和刚性基底5之间通过紧固螺栓4实现紧密连接，所述抛光主轴1、连接法兰2和刚性基底5同轴，所述弹簧3位于连接法兰2内部，并位于所述抛光主轴1与所述刚性基底5之间，所述刚性基底5下方依次排列有柔性层6、刚性层7和抛光层8，所述柔性层6可以产生柔性变形；所述刚性层7可以产生刚性变形，所述柔性层6和刚性层7共同产生变形使抛光层8与非球面工件表面实现紧密匹配。
参见附图4，所述连接法兰2均布有沉头孔；所述刚性基底5表面与连接法兰2上的沉头孔相对应位置设置有螺纹孔，所述紧固螺栓4穿过通孔与所述螺纹孔形成螺旋副。
参见附图5，所述抛光主轴1下方唇部有两处平行截面，与连接法兰2内侧的两处平行截面匹配，保证同步转动。
所述弹簧3为压簧，在抛光开始时，有一预紧力产生，处于适当压缩状态，保证磨头和工件紧密接触。
所述紧固螺栓4的个数为4个，所述刚性基底5的材料为硬铝合金或不锈钢；所述柔性层6的材料为橡胶或海绵等高分子材料；所述刚性层7的材料为硬铝合金等金属材料；所述抛光层8的材料为沥青或聚氨酯等高分子材料。
在使用时，先将本发明的抛光主轴1与机床主轴连接，然后控制磨头下降到非球面元件表面并使弹簧3具有一定的预紧力，然后开启抛光液供给系统并开始进行抛光。弹簧3可以用于补偿由于机床、装调或工件本身带来的误差，柔性层6和刚性层7在磨头运动到非球面不同位置时，实时保证与非球面表面的匹配，从而保证抛光质量。

Claims (9)

1.一种双柔性自适应抛光磨头，其特征在于，包括抛光主轴（1）、连接法兰（2）、弹簧（3）、刚性基底（5）、柔性层（6）、刚性层（7）和抛光层（8）；所述连接法兰（2）和刚性基底（5）固定连接，所述抛光主轴（1）、连接法兰（2）和刚性基底（5）同轴，所述弹簧（3）以预紧力位于所述抛光主轴（1）与所述刚性基底（5）之间，所述抛光主轴（1）与所述连接法兰（2）实现上下的相对滑动，所述刚性基底（5）下方依次排列有柔性层（6）、刚性层（7）和抛光层（8），所述柔性层（6）可以产生柔性变形；所述刚性层（7）可以产生刚性变形，所述柔性层（6）和刚性层（7）共同产生变形使抛光层（8）与非球面工件表面实现紧密匹配。
2.根据权利要求1所述的一种双柔性自适应抛光磨头，其特征在于，所述连接法兰（2）和刚性基底（5）固定连接具体为：所述连接法兰（2）和刚性基底（5）之间通过紧固螺栓（4）实现紧密连接。
3.根据权利要求2所述的一种双柔性自适应抛光磨头，其特征在于，所述连接法兰（2）均布有通孔；所述刚性基底（5）表面与连接法兰（2）上的通孔相对应位置设置有螺纹孔，所述紧固螺栓（4）穿过通孔与所述螺纹孔形成螺旋副。
4.根据权利要求1所述的一种双柔性自适应抛光磨头，其特征在于，所述抛光主轴（1）下方唇部有两处平行截面，所述两处平行截面与连接法兰（2）内侧的两处平行截面匹配，保证同步转动。
5.根据权利要求2所述的一种双柔性自适应抛光磨头，其特征在于，所述紧固螺栓（4）的个数为3~6个。
6.根据权利要求1所述的一种双柔性自适应抛光磨头，其特征在于，所述刚性基底（5）的材料为硬铝合金或不锈钢。
7.根据权利要求1所述的一种双柔性自适应抛光磨头，其特征在于，所述柔性层（6）的材料为橡胶或海绵。
8.根据权利要求1所述的一种双柔性自适应抛光磨头，其特征在于，所述刚性层（7）的材料为金属材料。
9.根据权利要求1所述的一种双柔性自适应抛光磨头，其特征在于，所述抛光层（8）的材料为沥青或聚氨酯。
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