CN103586753B - 离轴非球面光学加工装置 - Google Patents

离轴非球面光学加工装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103586753B
CN103586753B CN201310569304.5A CN201310569304A CN103586753B CN 103586753 B CN103586753 B CN 103586753B CN 201310569304 A CN201310569304 A CN 201310569304A CN 103586753 B CN103586753 B CN 103586753B
Authority
CN
China
Prior art keywords
swing arm
slide block
aspheric surface
plant
processing unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310569304.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103586753A (zh
Inventor
马平
鄢定尧
鲍振军
蔡红梅
朱衡
樊非
何曼泽
赵恒�
周佩璠
黄金勇
黄颖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHENGDU FINE OPTICAL ENGINEERING RESEARCH CENTER
Original Assignee
CHENGDU FINE OPTICAL ENGINEERING RESEARCH CENTER
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHENGDU FINE OPTICAL ENGINEERING RESEARCH CENTER filed Critical CHENGDU FINE OPTICAL ENGINEERING RESEARCH CENTER
Priority to CN201310569304.5A priority Critical patent/CN103586753B/zh
Publication of CN103586753A publication Critical patent/CN103586753A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103586753B publication Critical patent/CN103586753B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种离轴非球面光学加工装置，属于光学元件加工技术领域。它包括加工平台、变频电机、驱动轴和摆动轴；驱动轴依次与摆幅调节机构、驱动臂连接；摆动轴上设有摆臂座；摆臂座上设有摆臂；驱动臂经关节轴承与连杆连接，连杆与摆臂座连接；摆臂上设有滑块，滑块中安装电机及减速器，滑块上设有连接板，连接板上设有滚动轴承；减速器上连接转轴，转轴经偏心调节机构与顶杆连接，顶杆与磨盘连接。本发明可实现研磨和抛光的复合加工，自动化程度高，加工成本低，加工效率高，精度高，并可保证元件精度的一致性。

Description

离轴非球面光学加工装置
所属技术领域
本发明涉及光学元件加工设备，尤其是研磨抛光机，属于光学元件加工技术领域。
背景技术
大口径、大相对孔径离轴非球面应用于高能激光武器以及红外光学系统中,可以获得更高的能量,并能使光学系统更加紧凑。这种非球面的非球面度在毫米级以上，要由最接近球面的磨盘研磨成非球面面形。
离轴非球面光学元件的对称中心在镜面外侧，元件上各点的曲率半径不一致，普通的两轴或三轴加工机床普遍采用与原件相近口径的磨盘进行研磨和抛光加工，只能加工成旋转对称的非球面工件，在加工离轴非球面时，磨盘的去除函数变化大，无法实现其面形的加工。
传统的加工方法是，最接近球面向非球面面形加工的过程中，主要采用手工修磨或修抛的方式实现，在耗费大量的人力物力的同时，对加工精度的控制需要光学加工人员的经验非常丰富才能实现。
再者，手工加工时加工工具的运行轨迹精度难以保证，相同的加工方式元件的去除量难以一致，通常是运用多次测量的结果，对元件上个离散高点进行多次迭代研磨，逐步收敛其面形，导致加工时间长。
现有比较成熟的加工方法是计算机控制加工系统，通过计算机控制系统实现控制机床的多自由度运动，控制研磨或抛光工具在元件上的运动轨迹和驻留时间，实现元件加工余量的去除。但是这类加工方法控制系统复杂，对系统的拟合精度和控制软件的分辨率要求非常高，对机床的精度要求高，导致成本非常高，而且加工效率低。
与本专利最为接近的已有技术是中科院长春精密机械与物理研究所名称为“一种离轴非球面光学冷加工机床”(专利号ZL200720094802.9)，采用上下模联动的方式实现离轴非球面的加工，上盘摆动幅度小，由于其小幅度摆动方式频率低，磨盘在摆动过程中存在中心上的一个死点，导致其加工效率低，加工精度一致性差。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种集研磨和抛光为一体的光学加工装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：离轴非球面光学加工装置，包括加工平台、变频电机、驱动轴和摆动轴；驱动轴依次与摆幅调节机构、驱动臂连接；摆动轴上设有摆臂座；摆臂座上设有摆臂；驱动臂经关节轴承与连杆连接，连杆与摆臂座连接；摆臂上设有滑块，滑块中安装电机及减速器，滑块上设有连接板，连接板上设有滚动轴承；减速器上连接转轴，转轴经偏心调节机构与顶杆连接，顶杆与磨盘连接。
本发明的有益效果是，可实现研磨和抛光的复合加工，自动化程度高，加工成本低，加工效率高，精度高，并可保证元件精度的一致性。
附图说明
图1是本发明总体结构示意图；
图2是摆幅调节机构结构示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是驱动臂和连杆连接结构示意图；
图5是图4的俯视图；
图6是摆臂和滑块的连接结构示意图；
图7是连接板和滑块连接结构示意图；
图8是滑块上的弧形孔结构示意图；
图9是偏心调节机构结构示意图；
图10是顶杆和磨盘连接结构示意图；
图11是图10的A—A剖视图；
图12是锁紧机构、压力调节机构结构示意图；
图13是磨盘运行轨迹示意图。
图中零部件及编号：
1—驱动轴，2—摆幅调节机构，3—驱动臂，4—摆动轴，5—锁紧机构，
6—压力调节机构，7—摆臂座，8—摆臂，9—滑块，10—电机及减速器，
11—转轴，12—滚动轴承，13—偏心调节机构，14—磨盘，15—元件，
16—销，17—顶杆，18—关节轴承，19—连杆，20—工作台，
21—连接板，22-调节螺栓，23-矩形键，24-梯形槽，25-锁紧螺栓，
26-连接螺栓，27-弧形孔，28—加工轨迹，29-梯形键，30-变频电机。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
参见图1，离轴非球面光学加工装置，包括离轴非球面光学加工装置，包括加工平台20、变频电机30、驱动轴1和摆动轴4；驱动轴1依次与摆幅调节机构2、驱动臂3连接；摆动轴4上设有摆臂座7；摆臂座7上设有摆臂8；驱动臂3经关节轴承18与连杆19连接，连杆19与摆臂座7连接；摆臂8上设有滑块9，滑块9中安装电机及减速器10，滑块9上设有连接板21，连接板21上设有滚动轴承12；减速器上连接转轴11，转轴11经偏心调节机构13与顶杆17连接，顶杆17与磨盘14连接。
摆臂8上设有压力调节机构6。压力调节机构6通过摆臂8的传导可以调节磨盘14的加工压力。如图12所示。
摆臂座7上设有锁紧机构5。用于调节摆臂8的高度并将其锁紧。如图12所示。
实现过程是：驱动轴1由变频电机30驱动，调节电机的频率实现其速度的控制，摆幅调节机构2安装在驱动轴1上，如图2、图3所示，通过调节摆幅调节机构2上T型槽上的调节螺栓22可以改变摆动轴4的摆动幅度。驱动臂3另一端通过一个连杆19连接在摆臂座7上，驱动臂3和连杆19通过关节轴承18连接，连接方式如图4、图5所示
摆臂8通过销16安装在摆臂座7上，摆臂8可绕销16上下转动，以调节磨盘14的高度，适应不同厚度的元件。滑块9通过矩形键23安装在摆臂8上，如图6所示，拧松滑块9上的四个连接螺栓26，可以调节滑块9在摆臂8上前后移动，以适应不同参数(离轴量)的元件，通过滑块9上的矩形键23限制其相对摆臂8的轴向旋转。
伺服电机及减速器10通过连接螺栓26安装在连接板21上，连接板21安装在滑块9的弧形孔27上面，如图8所示；伺服电机及减速器10轴线方向和摆动轴4轴线方向的夹角在75-105°范围可调，以适应离轴非球面上不同环带区域的曲率半径。连接方式如图7所示，转轴11通过两个滚动轴承12限制其在径向上的移动。
转轴11上的梯形槽24和顶杆17上的梯形键29构成偏心调节机构13，如图9所示，拧松锁紧螺栓25即可调节偏心的大小，最大可调偏心距离10mm，当加工时采用的磨盘14的尺寸改变时，用于调节相应的偏心距离。磨盘14与顶杆17的连接方式如图10、图11所示，磨盘14相对顶杆17轴向可以小幅度摆动。
磨盘14在伺服电机及减速器10的驱动下绕转轴11平动，同时在摆臂8的摆动带动磨盘14绕摆动轴4摆动，形成了元件的加工轨迹28为环带螺旋线，如图13所示。
加工时元件15固定在距离摆动轴4中心的距离为非球面的离轴量。调节滑块9与摆动轴4中心的距离，可实现元件上不同环带的迭代加工。

Claims (3)

1.一种离轴非球面光学加工装置，包括加工平台（20）、变频电机（30）、驱动轴（1）和摆动轴（4）；其特征在于，驱动轴（1）依次与摆幅调节机构（2）、驱动臂（3）连接；摆动轴（4）上设有摆臂座（7）；摆臂座（7）上设有摆臂（8）；驱动臂（3）经关节轴承（18）与连杆（19）连接，连杆（19）与摆臂座（7）连接；摆臂（8）上设有滑块（9），滑块（9）中安装电机及减速器（10），滑块（9）上设有连接板（21），连接板（21）上设有滚动轴承（12）；减速器上连接转轴（11），转轴（11）经偏心调节机构（13）与顶杆（17）连接，顶杆（17）与磨盘（14）连接。
2.根据权利要求1所述的离轴非球面光学加工装置，其特征在于，所述的摆臂（8）上设有压力调节机构（6）。
3.根据权利要求1所述的离轴非球面光学加工装置，其特征在于，所述的摆臂座（7）上设有锁紧机构（5）。
CN201310569304.5A 2013-11-15 2013-11-15 离轴非球面光学加工装置 Expired - Fee Related CN103586753B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310569304.5A CN103586753B (zh) 2013-11-15 2013-11-15 离轴非球面光学加工装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310569304.5A CN103586753B (zh) 2013-11-15 2013-11-15 离轴非球面光学加工装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103586753A CN103586753A (zh) 2014-02-19
CN103586753B true CN103586753B (zh) 2016-03-16

Family

ID=50077181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310569304.5A Expired - Fee Related CN103586753B (zh) 2013-11-15 2013-11-15 离轴非球面光学加工装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103586753B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104440415B (zh) * 2014-12-29 2017-04-12 成都精密光学工程研究中心 一种抛光工艺
CN106826543B (zh) * 2017-01-03 2018-12-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 用于非球面光学元件抛光的数控双摆机构
CN106826464B (zh) * 2017-01-03 2018-12-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 用于非球面光学元件抛光的数控摆机构
CN106926085B (zh) * 2017-04-28 2019-12-10 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种长条形悬臂支撑薄镜片抛光装置
CN108188864B (zh) * 2018-02-14 2019-08-16 浙江大学 一种非球面光学元件自动化抛光系统及方法
CN109129105B (zh) * 2018-08-22 2020-12-04 中国科学院上海光学精密机械研究所 浮动抛光盘驱动机构
CN111376142B (zh) * 2019-12-25 2021-09-10 苏州大学 一种大口径非球面镜数控铣磨成形抛光方法及装置
CN111376143B (zh) * 2020-03-18 2021-08-24 中科院南京耐尔思光电仪器有限公司 自动环带误差抛光数控单轴设备及其工艺方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5148632A (en) * 1991-06-14 1992-09-22 Corning Incorporated Cavity forming in plastic body
CN2601777Y (zh) * 2003-03-13 2004-02-04 河南北方平原光电有限公司设备修造分厂 偏摆中心可调式精密精磨抛光机
CN1293990C (zh) * 2003-05-29 2007-01-10 中国科学院光电技术研究所 计算机控制大型非球面修带机械手
JP2009113162A (ja) * 2007-11-07 2009-05-28 Olympus Corp 研磨装置および研磨方法
CN201235490Y (zh) * 2008-07-24 2009-05-13 广东科达机电股份有限公司 一种曲柄摆动磨台装置
CN102962764B (zh) * 2012-12-17 2015-03-18 北京理工大学 一种刚性偏心传动公自转气压施力数控抛光装置
CN203527195U (zh) * 2013-11-15 2014-04-09 成都精密光学工程研究中心 离轴非球面光学加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103586753A (zh) 2014-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103586753B (zh) 离轴非球面光学加工装置
CN102139376B (zh) 一种自由曲面棱镜加工方法
CN105817968B (zh) 砂轮修整及光学元件磨边机
CN103707170B (zh) 主动式逆转抛光机
CN102922388A (zh) 大口径复杂光学镜面精密研抛机器人系统
CN103753360B (zh) 四磨头自动化弹簧端面磨簧机
CN104290004A (zh) 大口径非球面机器人行星抛光装置
CN105643394A (zh) 一种中大口径非球面光学元件高效高精度先进制造技术工艺流程
CN107414631A (zh) 大口径非球面机器人偏心式行星抛光装置
CN103056744A (zh) 用于高陡度非球面光学零件的双摆轴抛光装置
CN107598747A (zh) 管道内壁打磨装置
CN108188864B (zh) 一种非球面光学元件自动化抛光系统及方法
CN102371519A (zh) 微型非球面元件研磨或抛光跟踪加工方法
CN203527195U (zh) 离轴非球面光学加工装置
CN102941529B (zh) 一种行星运动式研磨装置
CN204725327U (zh) 一种多线砂轮复合自动修整装置
CN219819157U (zh) 一种基于伺服驱动的光学镜片芯取机
CN203696634U (zh) 四磨头自动化弹簧端面磨簧机
CN204195436U (zh) 大口径非球面机器人行星抛光装置
CN2730551Y (zh) 可调式陶瓷球研磨加工装置
CN102729117B (zh) 数控非球面磨镜机
CN109277921A (zh) 一种水泵泵壳表面毛刺去除装置
CN216327598U (zh) 一种双端面磨床修整装置
CN103350383A (zh) 轴锥镜的抛光装置和抛光方法
CN114800140A (zh) 配合机器人使用的双转子研磨抛光工具

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160316