CN105598785B - 一种复合随机振动的小口径抛光装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合随机振动的小口径抛光装置，包括磁流变抛光装置和激振器，所述磁流变抛光装置和激振器均通过各自的支撑支架固定在装置固定板上，所述磁流变抛光装置和激振器连接在一起，所述磁流变抛光装置的抛光装置底板上安装有滑块，支撑磁流变抛光装置的装置固定板上固定有导轨固定座，导轨固定座上安装有导轨，所述磁流变抛光装置通过滑块安装在导轨上，激振器与功率放大器的电器接口相连接，激振器能够在功率放大器的带动下产生随机运动，由于激振器和磁流变抛光装置连接在一起，当激振器产生位移时磁流变抛光装置也在导轨上产生相同的位移。本发明装置能够产生随机路径，这种路径能够有效消除光学元件表面的中高频误差。

Description

一种复合随机振动的小口径抛光装置

技术领域

本发明涉及到计算机控制光学加工领域，并且特别涉及一种复合随机振动的小口径抛光装置。

背景技术

现代光学加工对镜面面形提出了更高的要求，评价镜面面形的一个很重要的指标是中高频误差，这种误差是由于加工时使用规则的加工路径形成的。但是中高频误差会对光学元件的成像质量造成非常大的影响，因此需要通过一定的手段控制中高频误差。国内很多高等院校和研究院所消除中高频误差的方式是规划光学加工过程中的路径，使用这种方式对消除光学元件表面的中高频误差会有一定的效果，但是并不能从根本上解决问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合随机振动的小口径抛光装置，该装置能够在加工的过程中产生随机的加工路径，使用该装置主要是为了消除光学元件表面的中高频误差，并且加工小口径、高陡度的光学元件。

本发明的技术方案是：

一种复合随机振动的小口径抛光装置，包括磁流变抛光装置和激振器，所述磁流变抛光装置和激振器均通过各自的支撑支架固定在装置固定板上，所述磁流变抛光装置和激振器连接在一起，所述磁流变抛光装置的抛光装置底板上安装有滑块，支撑磁流变抛光装置的装置固定板上固定有导轨固定座，导轨固定座上安装有导轨，所述磁流变抛光装置通过滑块安装在导轨上，激振器与功率放大器的电器接口相连接，激振器能够在功率放大器的带动下产生运动，由于激振器和磁流变抛光装置连接在一起，当激振器产生位移时磁流变抛光装置也在导轨上产生相同方向的位移。

功率放大器产生的是正弦形式的运动，由于抛光装置具有一定的质量和转动惯量，在频率为16Hz及以上的频率振动时，加减速特性表现的非常明显，因此在运动的过程中原本是正弦的运动形式会变成一个类似白噪声的运动。这种运动可以认为是一个随机振动。根据光学加工领域“路径越乱加工的元件表面质量越好”的普遍共识，激振器振动起来之后的路径能够消除光学元件表面的中高频误差。抛光装置的抛光轮尺寸为20mm，相比现在的抛光轮尺寸340mm或者200mm来讲已经非常小，因此该装置能够加工尺寸非常小的光学零件。

具体地，本发明所述磁流变抛光装置包括支撑单元、抛光单元和驱动单元，所述支撑单元包括溜板、抛光装置底板和支架，所述溜板与滑块之间通过螺钉固定在一块，溜板上方固定有抛光装置底板，抛光装置底板上支撑固定有支架，所述抛光单元安装在支架上由支架支撑；

所述抛光单元包括液磁流变液循环管路、抛光轮以及抛光轮驱动机构，磁流变液循环管路包括喷管、喷管固定销、喷管固定座、喷管支架、回收管、回收管固定座和回收管接头，喷管的入口端连接有M4管接头，喷管的中部通过喷管固定销与喷管固定座固定连接，喷管的出口端由喷管支架支撑到靠近抛光轮的一侧，回收管设置在抛光轮的另一侧，回收管由回收管固定座固定支撑，回收管的输出端连接有M6回收管接头，M6回收管接头和M4管接头之间通过液体输送管路连接，磁流变液被输送到M4管接头后，通过喷管将液体喷射到抛光轮上，在抛光轮的带动下液体被输送到回收管，液体流回回收管之后，通过M6回收管接头和液体输送管路，液体被重新回收循环利用；

所述抛光轮由伺服电机驱动，伺服电机的转动轴连接有大带轮，抛光轮连接有小带轮；伺服电机转动轴与大带轮通过A型键相连接，小带轮与大带轮之间通过同步带传递动力，小带轮与抛光轮之间通过过盈配合连接在一起，伺服电机通电之后带动抛光轮旋转。

所述抛光轮的内部设有左磁极和右磁极，左磁极和右磁极之间设有磁体，所述抛光轮的一侧设有连接小带轮的驱动轴，驱动轴通过轴承固定在轴承座上，轴承座固定在支架上，所述抛光轮的另一侧设有支撑抛光轮的托架，托架通过螺钉固定在滑板上，滑板通过螺钉连接磁场发生器支撑架，磁场发生器支撑架固定在支架上。左磁极、右磁极与抛光轮之间的间隙通过调整滑板的上下位置能够实现。

进一步地，所述磁流变抛光装置和激振器之间通过十字万向节连接，十字万向节一端连接激振器，十字万向节的另一端固定连接溜板。激振器可以通过螺母与磁流变抛光装置相连接，考虑到连接点的灵活性本发明使用十字万向节连接激振器和抛光装置。

进一步地，所述喷管包括喷管外管和喷管内管，喷管内管套在喷管外管内，喷管外管支撑保护喷管内管。更重要的是喷管外管能够对外界磁场起到屏蔽的作用，使喷管内管免受外界磁场的干扰。

本发明的有益效果

1、本发明的整个装置结构简单、质量小、安装方便实现方式简单，对机床的寿命不会产生影响；

2、该装置的可靠性高；

3、本发明装置能够产生随机路径，这种路径能够有效消除光学元件表面的中高频误差；

4、本发明产生的随机运动幅值可以通过调节功率放大器的输出进行调节；

5、本发明的所产生随机路径的频率通过调节功率放大器的输出频率进行调节；

6、抛光装置的整体尺寸很小，能够加工小口径的光学元件。

附图说明

图1是本发明的整体结构图；

图2是图1的主视图；

图3是图1的左视图，并对左视图进行了局部剖视；

图4是图3的局部视图；

图5是图1的俯视图。

图中各标号表示：

1、装置固定板 2、导轨固定座

3、导轨 4、滑块

5、溜板 6、抛光装置底板

7、支架 8、M4管接头

9、喷管外管 10、喷管内管

11、喷管固定销 12、喷管固定座

13、喷管支架 14、回收管

15、回收管固定座 16、M6回收管接头

17、十字万向节 18、激振器

19、小带轮 20、同步带

21、大带轮 22、伺服电机

23、磁场发生器支撑架 24、滑板

25、托架 26、左磁极

27、磁体 28、工件

29、抛光轮 30、左磁极

31、轴承 32、轴承座

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1-图5所示，本发明提供了一种复合随机振动的磁流变抛光装置，包括磁流变抛光装置和激振器18，所述磁流变抛光装置和激振器18均通过各自的支撑支架固定在装置固定板1上，所述磁流变抛光装置和激振器18通过十字万向节17连接在一起，所述磁流变抛光装置的抛光装置底板6上安装有滑块4，支撑磁流变抛光装置的装置固定板1上固定有导轨固定座2，导轨固定座2上安装有导轨3，所述磁流变抛光装置通过滑块4安装在导轨3上，激振器18与功率放大器的电器接口相连接，激振器18能够在功率放大器的带动下产生随机运动，具有随机运动的激振器18能够把运动传递到十字万向节17上，十字万向节17具有刚性，因此十字万向节能够产生与激振器18运动方向相同的运动。十字万向节17的另一端与磁流变抛光装置的溜板5刚性的连接在一起，溜板5与滑块4之间通过螺钉固定在一块，滑块4与导轨3之间能够产生相对运动。

具体地，本发明所述磁流变抛光装置包括支撑单元、抛光单元和驱动单元，所述支撑单元包括溜板5、抛光装置底板6和支架7，所述溜板5与滑块4之间通过螺钉固定在一块，溜板6上方固定有抛光装置底板6，抛光装置底板6上支撑固定有支架7，所述抛光单元安装在支架7上由支架7支撑；

所述抛光单元包括液磁流变液循环管路、抛光轮29以及抛光轮驱动机构。

如图2所示，磁流变液循环管路包括喷管、喷管固定销11、喷管固定座12、喷管支架13、回收管14、回收管固定座15和M6回收管接头16，所述喷管包括喷管外管9和喷管内管10，喷管内管10套在喷管外管9内，喷管外管9支撑保护喷管内管10。喷管的入口端连接有M4管接头8，喷管的中部通过喷管固定销11与喷管固定座12固定连接，喷管的出口端由喷管支架13支撑到靠近抛光轮29的一侧，回收管14设置在抛光轮29的一侧，回收管14由回收管固定座15固定支撑，回收管14的输出端连接有M6回收管接头16，M6回收管接头16和M4管接头8之间通过液体输送管路连接，磁流变液被输送到M4管接头8后，通过喷管将液体喷射到抛光轮29上，在抛光轮29的带动下液体被输送到回收管14，液体流回回收管14之后，通过M6回收管接头16和液体输送管路，液体被重新回收循环利用。

如图3和图4所示，所述抛光轮29由伺服电机22驱动，伺服电机22的转动轴连接有大带轮21，抛光轮29连接有小带轮19，伺服电机22转动轴与大带轮21通过A型键相连接，小带轮19与大带轮21之间通过同步带传递动力，小带轮19与抛光轮29之间通过过盈配合连接在一起，伺服电机通电之后带动抛光轮旋转，旋转方向如图2所示。

如图4所示，所述抛光轮29的内部设有左磁极26和右磁极30，左磁极26和右磁极30之间设有磁体27，所述抛光轮29的一侧设有连接小带轮的驱动轴，驱动轴通过轴承31固定在轴承座32上，轴承座32固定在支架7上，所述抛光轮29的另一侧设有支撑抛光轮29的托架25，托架25通过螺钉固定在滑板24上，滑板24通过螺钉连接磁场发生器支撑架23，磁场发生器支撑架23固定在支架7上。通过调节滑板24的上下高度能够调节左磁极、右磁极与抛光轮29之间的距离，这一距离的变化能够使抛光轮29外表面的磁感应强度发生变化。

如图2和图3所示，导轨固定座2固定在装置固定板1上，导轨固定座2与导轨3刚性的连接在一起，滑块4能够在导轨3上沿导轨3长度的方向运动，运动方向如图2所示。激振器18能够在功率放大器的带动下产生随机运动，具有随机运动的激振器18能够把运动传递到十字万向节17上，十字万向节17具有刚性，因此十字万向节能够产生与激振器18运动方向相同的运动。十字万向节17的另一端与溜板5刚性的连接在一起，溜板5与滑块4之间通过螺钉固定在一块，滑块4与导轨3之间能够产生相对运动，因此在激振器18的作用下溜板能够产生与激振器18同向的运动。由于溜板6与抛光装置底板6固连在一起，因此激振器18的运动能够产生让抛光装置的运动，并且运动方向与激振器的运动方向相同。因此根据图2所示，抛光装置不仅能够产生使抛光轮29旋转的运动，而且能够通过激振器18产生沿着与激振器运动方向相同的运动。

如图4-图5所示，工件28与机床之间通过固定架连接在一起，机床能够产生X方向和Y方向的运动如图5所示，X方向为水平方向，Y方向为竖直方向。

在具体实施中，本发明应通过以下几个步骤完成加工过程。

首先将被加工工件与机床上的固定架连接在一起，工件与固定架之间的连接方式可以采用胶水粘接。测量时把固定架和工件移动取下来放在激光干涉仪上进行测量。

然后把伺服电机22通电，伺服电机22通电之后抛光轮开始旋转，如果调节伺服电机22的速度可以通过调节驱动器完成。

接着把液体输送管道的出口接在M4管接头8上，把液体输送管道的入口接在M6管接头16上，完成液体循环管路的连接，通上磁流变液体完成液体的循环。

其次把抛光轮29与工件28之间的间隙调整到0.2mm。

再者为激振器18的功率放大器通电，激振器开始沿着图2所示的方向带着抛光装置运动。

最后开动机床，开始对工件28进行加工，在机床运动、抛光轮29的旋转运动和激振器18随机运动的共同作用下，实现加工工件并且去除元件表面中高频误差的目的。

以上包含了本发明优选实施例的说明，这是为了详细说明本发明的技术特征，并不是想要将发明内容限制在实施例所描述的具体形式中，依据本发明内容主旨进行的其他修改和变型也受本专利保护。本发明内容的主旨是由权利要求书所界定，而非由实施例的具体描述所界定。

Claims (4)

1.一种复合随机振动的小口径抛光装置，其特征在于：包括磁流变抛光装置和激振器，所述磁流变抛光装置和激振器均通过各自的支撑支架固定在装置固定板上，所述磁流变抛光装置和激振器连接在一起，所述磁流变抛光装置的抛光装置底板上安装有滑块，支撑磁流变抛光装置的装置固定板上固定有导轨固定座，导轨固定座上安装有导轨，所述磁流变抛光装置通过滑块安装在导轨上，激振器与功率放大器的电器接口相连接，激振器能够在功率放大器的带动下产生随机运动，由于激振器和磁流变抛光装置连接在一起，当激振器产生位移时磁流变抛光装置也在导轨上产生相同方向的位移；

所述磁流变抛光装置包括支撑单元、抛光单元和驱动单元，所述支撑单元包括溜板、抛光装置底板和支架，所述溜板与滑块之间通过螺钉固定在一块，溜板上方固定有抛光装置底板，抛光装置底板上支撑固定有支架，所述抛光单元安装在支架上由支架支撑；

所述抛光单元包括磁流变液循环管路、抛光轮以及抛光轮驱动机构，磁流变液循环管路包括喷管、喷管固定销、喷管固定座、喷管支架、回收管、回收管固定座和回收管接头，喷管的入口端连接有M4管接头，喷管的中部通过喷管固定销与喷管固定座固定连接，喷管的出口端由喷管支架支撑到靠近抛光轮的一侧，回收管设置在抛光轮的另一侧，回收管由回收管固定座固定支撑，回收管的输出端连接有M6回收管接头，M6回收管接头和M4管接头之间通过液体输送管路、流量计、离心泵和蠕动泵相连接，磁流变液被输送到M4管接头后，通过喷管将液体喷射到抛光轮上，在抛光轮的带动下液体被输送到回收管，液体流回回收管之后，通过M6回收管接头和液体输送管路，液体被重新回收循环利用；

所述抛光轮由伺服电机驱动，伺服电机的转动轴连接有大带轮，抛光轮上连接有小带轮；伺服电机转动轴与大带轮通过A型键相连接，小带轮与大带轮之间通过同步带传递动力，小带轮与抛光轮之间通过过盈配合连接在一起，伺服电机通电之后带动抛光轮旋转；

所述抛光轮的内部设有左磁极和右磁极，左磁极和右磁极之间设有磁体，所述抛光轮的一侧设有连接小带轮的驱动轴，驱动轴通过轴承固定在轴承座上，轴承座固定在支架上，所述抛光轮的另一侧设有支撑抛光轮的托架，托架通过螺钉固定在滑板上，滑板通过螺钉连接磁场发生器支撑架，磁场发生器支撑架固定在支架上。

2.根据权利要求1所述的复合随机振动的小口径抛光装置，其特征在于：所产生的随机运动的幅值通过调节功率放大器的输出电流进行调节；所产生随机运动的频率通过调节功率放大器的输出频率进行调节。

3.根据权利要求1所述的复合随机振动的小口径抛光装置，其特征在于：所述磁流变抛光装置和激振器之间通过十字万向节连接，十字万向节一端连接激振器，十字万向节的另一端固定连接溜板，因此激振器的运动能够同步传递到抛光装置上。

4.根据权利要求3所述的复合随机振动的小口径抛光装置，其特征在于：所述喷管包括喷管外管和喷管内管，喷管内管套在喷管外管内，喷管外管支撑保护喷管内管，喷管外管能够对外界磁场起到屏蔽的作用，使喷管内管免受外界磁场的干扰。