CN104772668A - 一种用于加工非球面的柔性自适应型抛光小工具 - Google Patents

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魏朝阳
张逸中
邵建达
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    • 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
    • B24B13/01—Specific tools, e.g. bowl-like; Production, dressing or fastening of these tools
    • B24B13/012—Specific tools, e.g. bowl-like; Production, dressing or fastening of these tools conformable in shape to the optical surface, e.g. by fluid pressure acting on an elastic membrane

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种用于加工非球面的柔性自适应型抛光小工具，包括金属底盘、弹性材料层和抛光胶，弹性材料层使用硅橡胶类材料制成，既有很好的可塑性又不失回弹性。本发明结构简单，制作方便，加工时抛光小工具下的抛光区域会随着工件表面形状的变化而变化，并在保证低频面型的同时，有效的解决了非球面光学元件变曲率加工的问题，能够有效提高非球面光学元件的加工精度和加工效率。

Description

一种用于加工非球面的柔性自适应型抛光小工具
技术领域
本发明属于计算机控制光学表面成形技术领域，具体涉及到计算机控制小工具加工非球面时所需的自适应型柔性抛光小工具。
背景技术
现代光学加工对光学元件表面质量的低中高频误差都提出了严格的要求，而传统的计算机控制小工具加工技术所使用的刚性小工具无法满足非球面元件的曲率变化，因此，在对低频面型误差进行修正的同时也在引入新的中高频误差成分。为了有效抑制这些中高频误差，美国Arizona大学使用应力盘技术进行了光顺加工，这种主动式应力盘技术，其底盘四周均匀分布着12个着力点，每个点连接有钢丝绳，使用12个电机拉扯钢丝，通过在应力盘边缘施加力和力矩获得不同的磨头面形，使应力盘在工件表面不同坐标处总能与非球面面形相吻合，从而实现全口径的平滑效果。但是，这种应力盘抛光技术的局部修抛能力弱，且设备成本高，转速慢，效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的技术不足，提供一种能够实时满足非球面曲率变化的，简单而又高效的柔性自适应型抛光小工具。
为解决上述问题，本发明提出的技术方案为一种用于加工非球面的柔性自适应型抛光小工具，包括金属底盘、弹性材料层和抛光胶，所述的弹性材料层置于金属底盘和抛光胶之间。
上述柔性自适应型抛光小工具中，所述的弹性材料层通过703硅胶固定在所述的金属底盘上。
上述柔性自适应型抛光小工具中，所述的弹性材料层使用硅橡胶类材料制成，既有很好的可塑性又不失回弹性。
上述柔性自适应型抛光小工具中，所述的弹性材料层和抛光材料层的厚度可根据不同非球面光学元件的顶点曲率大小进行调整。
上述柔性自适应型抛光小工具的工作原理是：进行抛光加工时，将所述柔性自适应型抛光小工具与机床的球头轴相连。在机床提供的正向压力的作用下，所述柔性抛光小工具的弹性材料层会产生形变，所述抛光胶也会随着所述弹性材料层的形变而变化，直至所述抛光胶与抛光区域内的非球面表面完全贴合。当所述抛光小工具沿着加工路径移动时，在机床压力的作用下，所述弹性材料层会因不同位置的非球面面形产生不同大小的形变，从而实现抛光小工具自适应不同位置处的非球面面形的曲率变化。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明柔性自适应型抛光小工具的结构简单，制作方便。本发明通过增加弹性材料层，利用机床提供的压力，从而实现抛光小工具自适应非球面的面形，并且有效抑制了由于抛光盘无法与非球面表面吻合所产生的中高频误差，同时也不会对低频面形造成破坏。此外，本发明柔性自适应型抛光小工具中的弹性材料层和抛光胶的厚度可以根据不同的非球面元件进行调整。
附图说明
图1是本发明实施例中柔性自适应型抛光小工具的整体结构示意图。
图2是本发明实施例中柔性自适应型抛光小工具的抛光胶的结构图。
图例说明：
1、金属底盘；2、弹性材料层；3抛光胶
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参阅图1，图1为本发明一种用于加工非球面的柔性自适应型抛光小工具的整体结构示意图，包括金属底盘1、弹性材料层2和抛光胶3。为使抛光小工具能够吻合非球面表面面形，故在金属底盘1和抛光胶3之间增加了一层弹性材料层2，起变形作用。本实施例中金属底盘1的直径为30mm，约为非球面口径的1/6；弹性材料层2则通过703硅胶固定在金属底盘1上。
本实施例中所使用的弹性材料层2是使用硅橡胶类材料制成，既有很好的可塑性又不失回弹性。本实施例中所使用的抛光胶3则是使用沥青材料制成。
参阅图2，图2为本发明一种用于加工非球面的柔性自适应型抛光小工具的抛光胶的结构图。抛光胶3采用方形开槽结构，槽宽约为2mm，其有助于抛光磨料的流动。
本实施例中，根据所需加工的非球面元件的顶点曲率半径大小，所设计的柔性自适应型抛光小工具的弹性材料层2厚度为7mm，抛光胶3厚度为3mm。在本实施例加工过程中，在机床的压力作用下，该柔性自适应型抛光小工具能够实时满足非球面各个表面的曲率变化，实现非球面各处表面面形的自适应吻合。
本发明一种用于加工非球面的柔性自适应型抛光小工具，该工具结构简单，制作方便，不仅能够有效解决非球面光学元件变曲率加工的问题，而且能够在保证低频面型的前提下，提高加工精度和加工效率。

Claims (6)

1.一种用于加工非球面的柔性自适应型抛光小工具，其特征在于：包括金属底盘(1)、弹性材料层(2)和抛光胶(3)；所述的弹性材料层(2)置于所述的金属底盘(1)和抛光胶(3)之间。
2.根据权利要求1所述的柔性自适应型抛光小工具，其特征在于：所述的抛光胶(3)采用方形开槽结构，槽宽为2mm。
3.根据权利要求1所述的柔性自适应型抛光小工具，其特征在于：所述的弹性材料层(2)通过703硅胶固定在所述的金属底盘(1)上。
4.根据权利要求1～3任一所述的柔性自适应型抛光小工具，其特征在于：所述的弹性材料层(2)由硅橡胶类材料制成。
5.根据权利要求1～3任一所述的柔性自适应型抛光小工具，其特征在于：所述的弹性材料层(2)和抛光胶(3)的厚度根据不同非球面光学元件的顶点曲率大小进行调整。
6.根据权利要求5所述的柔性自适应型抛光小工具，其特征在于：所述的弹性材料层(2)的厚度为7mm，抛光胶(3)的厚度为3mm。
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