CN104191370A - 全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法及装置。全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法，该方法包括以下步骤：1)检测抛光盘的表面形状误差并确定修正装置的定点去除函数；2)设定覆盖整个抛光盘表面的修整路径；3)计算驻留时间；4)将步骤2)和3)得到的修整路径及路径上各点的驻留时间输入数控加工系统中，对抛光盘表面进行修整加工。本发明通过控制修正装置在抛光盘表面各处的驻留时间来修正抛光盘的表面形状误差，与传统上采用大尺寸校正板的盘面形状修正方法相比，该方法具有修正控制确定性好、修正精度高的优点。

Description

全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法及装置
技术领域
本发明属于光学加工领域，尤其涉及一种全口径抛光中抛光盘表面形状的小工具修正方法。
背景技术
大口径平面光学元件的抛光传统上主要采用环抛工艺，环抛加工中沥青盘具有的良好流动性使其能够与工件表面较好地贴合，然而，加工过程中工件对沥青盘的磨损和挤压作用造成盘面形状发生变化和平面度降低，从而不利于工件面形的控制。目前，环抛中主要采用大尺寸的校正板来改善沥青盘的平面度以及得到理想的盘面形状。校正板一般采用具有较高硬度和热稳定性的微晶、陶瓷等材料，加工时放在沥青盘的环带上，对盘面形状进行校正。一般来说，在沥青盘的半径方向上外推校正盘会使盘面形状变凸，元件面形往凹面变化，而内推校正盘则使盘面形状变凹，元件面形往凸面变化。基于这一原理即可根据元件的面形误差特征调整工艺参数进行修形。这种采用大尺寸校正板的盘面形状修正方法，主要依靠工人长期的加工实践调整校正板在盘面半径方向的位置来修正盘面的形状误差，工艺控制的确定性较差，盘面形状的修正精度难以得到提高。此外，大尺寸校正板难以修正盘面沿圆周方向的形状误差。
大口径平面光学元件的另一抛光方法是基于聚氨酯盘的平面快速抛光技术。聚氨酯盘具有较高的硬度和良好的耐磨性，抛光时可以承受较高的速度和压力，并且盘面形状能够较长时间保持稳定。然而，聚氨酯盘使用前不同区域厚度不均造成盘面形状较差，以及长时间高速抛光造成盘面的磨损会使盘面形状恶化，从而需要对盘面形状进行修正。目前，聚氨酯抛光主要采用大尺寸的表面固结有金刚石颗粒的金属基修整盘对盘面进行修整，改善聚氨酯垫的抛光特性和修正盘面的形状。长期的加工实践表明，大尺寸金刚石修整盘修整后的聚氨酯盘呈凹形表面，难以获得平整的表面。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法及装置。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法，该方法包括以下步骤：
1)检测抛光盘的表面形状误差并确定修正装置的定点去除函数；
2)设定覆盖整个抛光盘表面的修整路径；
3)计算驻留时间；
4)将步骤2)和3)得到的修整路径及路径上各点的驻留时间输入数控加工系统中，对抛光盘表面进行修整加工。
进一步的，步骤1)所述修正装置的定点去除函数是通过以下方法得到的：首先检测抛光盘的表面形状误差，采用修正装置对抛光盘表面进行定点修整，然后检测抛光盘定点修整后的表面形状误差，抛光盘定点修整前的表面形状误差减去定点修整后的表面形状误差得到修正装置的定点去除函数。
进一步的，步骤2)所述修整路径采用螺旋线路径。
进一步的，步骤3)所述驻留时间是根据步骤1)所得到的修正装置的定点去除函数和抛光盘的表面形状误差，确定在修整路径上各点的驻留时间。
实现上述的抛光盘表面形状修正方法的装置，包括主轴连接架，所述主轴连接架下端设置有偏心调节块，在所述偏心调节块下端设置有球头顶针，在所述球头顶针下端设置有小工具，在所述小工具的上表面设置有球槽，所述球槽与所述球头顶针配合连接。
进一步的，所述偏心调节块的旋转轴与主轴连接架的旋转轴不重合。
进一步的，所述偏心调节块通过螺钉固定在所述主轴连接架上，所述偏心调节块用于调节小工具的旋转偏心距。
进一步的，所述偏心调节块采用T型偏心调节块，并通过两个螺钉与所述主轴连接架连接，所述两个螺钉的螺孔中心连线与所述主轴连接架的旋转轴相交。
进一步的，所述两个螺钉的螺孔中心连线的中点位于所述主轴连接架的旋转轴上。
进一步的，所述主轴连接架旋转带动球头顶针旋转，从而带动小工具绕主轴连接架的旋转轴做旋转运动，所述小工具在抛光盘的摩擦作用下绕自身轴线作旋转运动。
本发明的有益效果是：本发明通过控制修正装置在抛光盘表面各处的驻留时间来修正抛光盘的表面形状误差，与传统上采用大尺寸校正板的盘面形状修正方法相比，该方法具有修正控制确定性好、修正精度高的优点。同时，本发明的修正装置结构简单，可方便连接于常用的抛光机床的工件轴上，通过工件轴的旋转带动修正装置的小工具的运动，有利于抛光盘表面形状误差的修正。
附图说明
图1是本发明的装置的结构示意图。
图2是图1的主视图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的修正装置包括主轴连接架1，主轴连接架1下端设置有T型偏心调节块2，在偏心调节块2下端设置有球头顶针4，在球头顶针4下端设置小工具5，在小工具5的上表面设置有球槽6，所述球槽6与球头顶针4配合连接。
上述偏心调节块2可通过螺钉3固定在主轴连接架1上，并且偏心调节块2的旋转轴与主轴连接架1的旋转轴不重合，偏心调节块2用于调节小工具5的旋转偏心距；工作时，可通过螺钉将主轴连接架1固定在抛光机床的工件轴上，工件轴带动主轴连接架1旋转；上述T型偏心调节块2可通过两个螺钉与主轴连接架1连接，两个螺钉的螺孔中心连线与主轴连接架1的旋转轴相交，且两个螺钉的螺孔中心连线的中点最好位于主轴连接架1的旋转轴上。
修正时，将小工具5放置在抛光盘上，再将偏心调节块2下端的球头顶针4放置在小工具5的球槽6内，主轴连接架1旋转带动球头顶针4旋转，从而带动小工具5绕主轴连接架1的旋转轴做旋转运动，并且小工具5在抛光盘的摩擦作用下还可绕自身轴线(即球头顶针4的轴线)作旋转运动。
本发明可根据抛光盘的类型选择不同的小工具5，针对平面快速抛光中常用的聚氨酯盘，可采用表面固结有金刚石颗粒的金属基圆盘小工具5，而对于传统环抛中常用的沥青盘，则采用微晶、陶瓷板等材质的圆盘小工具5。
本发明的抛光盘表面形状修正方法为：
1)检测抛光盘的表面形状误差并确定修正装置的定点去除函数：首先检测抛光盘的表面形状误差，采用修正装置对抛光盘表面进行定点修整，然后检测抛光盘定点修整后的表面形状误差，抛光盘定点修整前的表面形状误差减去定点修整后的表面形状误差得到修正装置的定点去除函数；
2)设定覆盖整个抛光盘表面的修整路径：由于抛光盘呈圆环形，因此适合采用螺旋线路径，并可覆盖整个抛光盘表面。修整时要求小工具5对抛光盘的压力保持稳定。本发明优选采用等面积增长螺旋线路径；
3)计算驻留时间：根据步骤1)所得到的修正装置的定点去除函数和抛光盘的表面形状误差，确定小工具5在修整路径上各点的驻留时间；
4)将步骤2)和3)得到的修整路径及路径上各点的驻留时间输入数控加工系统中，对抛光盘表面进行修整加工。根据常用全口径抛光机床的运动特点，可通过控制抛光盘的旋转运动和工件轴的直线运动来实现螺旋线路径。
本发明的全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法可在平面快速抛光机床上进行，抛光盘上方安装有工件轴，用以在抛光时带动工件旋转运动。工件轴整体安装于导轨上，导轨沿盘面直径方向且与盘面具有较好的平行度，机床通过伺服电机控制工件轴沿导轨直线运动的位置和线速度。

Claims (10)

1.全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)检测抛光盘的表面形状误差并确定修正装置的定点去除函数；
2)设定覆盖整个抛光盘表面的修整路径；
3)计算驻留时间；
4)将步骤2)和3)得到的修整路径及路径上各点的驻留时间输入数控加工系统中，对抛光盘表面进行修整加工。
2.根据权利要求1所述的全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法，其特征在于，步骤1)所述修正装置的定点去除函数是通过以下方法得到的：首先检测抛光盘的表面形状误差，采用修正装置对抛光盘表面进行定点修整，然后检测抛光盘定点修整后的表面形状误差，抛光盘定点修整前的表面形状误差减去定点修整后的表面形状误差得到修正装置的定点去除函数。
3.根据权利要求1所述的全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法，其特征在于，步骤2)所述修整路径采用螺旋线路径。
4.根据权利要求1所述的全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法，其特征在于，步骤3)所述驻留时间是根据步骤1)所得到的修正装置的定点去除函数和抛光盘的表面形状误差，确定在修整路径上各点的驻留时间。
5.实现权利要求1所述的全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法的装置，其特征在于：包括主轴连接架(1)，所述主轴连接架(1)下端设置有偏心调节块(2)，在所述偏心调节块(2)下端设置有球头顶针(4)，在所述球头顶针(4)下端设置有小工具(5)，在所述小工具(5)的上表面设置有球槽(6)，所述球槽(6)与所述球头顶针(4)配合连接。
6.根据权利要求5所述的全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法的装置，其特征在于：所述偏心调节块(2)的旋转轴与主轴连接架(1)的旋转轴不重合。
7.根据权利要求5所述的全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法的装置，其特征在于：所述偏心调节块(2)通过螺钉(3)固定在所述主轴连接架(1)上，所述偏心调节块(2)用于调节小工具(5)的旋转偏心距。
8.根据权利要求5所述的全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法的装置，其特征在于：所述偏心调节块(2)采用T型偏心调节块，并通过两个螺钉与所述主轴连接架(1)连接，所述两个螺钉的螺孔中心连线与所述主轴连接架(1)的旋转轴相交。
9.根据权利要求8所述的全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法的装置，其特征在于：所述两个螺钉的螺孔中心连线的中点位于所述主轴连接架(1)的旋转轴上。
10.根据权利要求5所述的全口径抛光中抛光盘表面形状的修正方法的装置，其特征在于：所述主轴连接架(1)旋转带动球头顶针(4)旋转，从而带动小工具(5)绕主轴连接架(1)的旋转轴做旋转运动，所述小工具(5)在抛光盘的摩擦作用下绕自身轴线作旋转运动。
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