CN106239312B - 一种基于平行四边形机构的磨头连接装置 - Google Patents

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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

Abstract

本发明公开了一种基于平行四边形机构的磨头连接装置，属于精密光学加工装置技术领域。该装置包括由芯轴、磨头盘面、立杆、球头、上三角板和下三角板；芯轴垂直安装在上三角板和下三角板上，三根立杆通过球面关节轴承与上三角板和下三角板上的顶角部位连接，形成三个平行四边形机构，立杆的下端通过球头与磨头盘面球面铰接后形成一个空间几何结构，空间几何结构使磨头盘面绕两个垂直于芯轴的两个方向旋转，同时限制磨头盘面相对于芯轴轴线的旋转和垂直于主轴轴线方向的平动。本发明能够保证磨头与主轴之间具备加工所要求的自由度，同时具备较高的刚度和强度。

Description

一种基于平行四边形机构的磨头连接装置
技术领域
本发明涉及一种加工曲面镜的连接装置，具体涉及一种利用十字轴及平行四边形机构实现加工磨头与反射镜镜面贴合的连接装置，属于精密光学加工技术领域。
背景技术
大口径的非球面反射镜在现代光学系统中占有重要的地位，但是大口径非球面对加工手段的材料去除效率又很高的要求，而常用的小工具抛光效率低，难以满足要求。美国Arizona大学发明了应力盘技术用以提高大口径非球面的加工效率，采用主动变形的方法，使用大口径的磨头提高大口径反射镜的加工效率，国内中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国科学院光电技术研究所和中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所也先后进行了应力盘抛光技术的研究。但应力盘的连接装置一直遵循国外的方法，结构复杂，难以控制，刚度及强度难以保证。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于平行四边形机构的磨头连接装置，能够保证磨头与主轴之间具备加工所要求的自由度，同时具备较高的刚度和强度。
一种基于平行四边形机构的磨头连接装置，该装置包括由芯轴、磨头盘面、立杆、球头、上三角板和下三角板；所述芯轴垂直安装在上三角板和下三角板上，所述三根立杆通过球面关节轴承与上三角板和下三角板上对应部位连接，形成三个平行四边形机构，所述立杆的下端通过球头与磨头盘面球面铰接后形成一个空间几何结构，所述空间几何结构使磨头盘面绕两个垂直于芯轴的两个方向旋转，同时限制磨头盘面相对于芯轴轴线的旋转和垂直于主轴轴线方向的平动。
进一步地，所述空间几何结构还包括两个十字轴；所述两个十字轴将上三角板和下三角板安装在芯轴上，所述十字轴使上三角板和下三角板具有绕十字轴的两条互相垂直轴线旋转的自由度，同时使上三角板和下三角板具有绕芯轴转动的自由度。
进一步地，所述芯轴的一端具有与机床主轴连接的法兰结构。
工作原理：本装置用于大口径磨头的连接，基于平行四边形机构的原理，同时利用十字轴结构，在限制磨头盘面绕主轴轴线转动及垂直于主轴轴线方向的平动自由度的同时，保证磨头盘面在十字轴(垂直于主轴的两个轴线)的转动自由度上可以自由运动。
有益效果：
本发明通过三个平面平行四边形机构构成的空间几何机构来实现对磨头盘面自由度的限制，进而实现对磨头自由度的控制，该空间几何机构能严格限制磨头盘面绕主轴轴线转动及垂直于主轴轴线方向的平动，同时利用十字轴和球头与磨头盘面的配合结构实现了磨头盘面在垂直于主轴的两个轴线方向的转动自由度；上述结构能够提高磨头与芯轴之间连接结构的承载能力及定位精度，进而提高大口径反射镜在光学加工中的效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图(半剖图)；
图2为本发明的运动原理图。
其中，其中：1、芯轴，2、上三角板，3、立杆，4、下三角板，5、磨头盘面，6、球面关节轴承Ⅰ，7、十字轴Ⅰ，8、十字轴Ⅱ，9、球面关节轴承Ⅱ，10、球头。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1所示，本发明提供了一种基于平行四边形机构的磨头连接装置，该装置包括芯轴1、上三角板2、立杆3、下三角板4、磨头盘面5、球面关节轴承Ⅰ6、十字轴Ⅰ7、十字轴Ⅱ8、球面关节轴承Ⅱ9和球头10；
所述十字轴Ⅰ7和十字轴Ⅱ8沿轴向安装在芯轴1上，所述十字轴Ⅰ7与上三角板2配合连接，上三角板2具有绕十字轴Ⅰ7的两条互相垂直轴线旋转的自由度，上三角板2还具有绕芯1轴转动的自由度；十字轴Ⅱ8与下三角板4配合连接，下三角板4具有绕十字轴Ⅱ8两条互相垂直轴线旋转的自由度，下三角板4还具有绕芯1轴转动的自由度；所述立杆3为三根，三根立杆3分别对应上三角板2和下三角板4相应的位置并贯穿三角板2和下三角板4，立杆3与上三角板2和下三角板4分别通过球面关节轴承Ⅰ6和球面关节轴承Ⅱ9实现连接，各连接点与芯轴1的距离相等，形成三个平行四边形机构；立杆3对应下三角板4的一端通过球头10与磨头盘面5活动连接，磨头盘面5、立杆3、上三角板2、下三角板4形成空间几何机构；
如附图2所示，该几何机构中，立杆3与上三角板2和下三角板4的连接点在球面关节轴承Ⅰ6和球面关节轴承Ⅱ9的限制下，上三角板2和下三角板4仅具有绕球面关节轴承Ⅰ6和球面关节轴承Ⅱ9中心转动的自由度，球头10与磨头盘面5之间的连接点具有自由转动的自由度，整个空间几何机构保证磨头盘面5可以在绕两个垂直于芯轴1的两个方向旋转，同时，上三角板2中心的十字轴Ⅰ7及下三角板中心的十字轴Ⅱ8可以限制磨头盘面5绕芯轴1轴线的旋转。芯轴1的一端具有与机床主轴连接的法兰结构，
实际的加工过程中，用于对工件进行加工的磨头固定安装在磨头盘面5的下方，整个连接装置通过芯轴1连接机床主轴上，在机床主轴的驱动下带动磨头旋转对工件进行加工。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于平行四边形机构的磨头连接装置，其特征在于，该装置包括芯轴、磨头盘面、立杆、球头、上三角板和下三角板；所述芯轴垂直安装在上三角板和下三角板上，三根立杆通过球面关节轴承与上三角板和下三角板上对应的部位连接，形成三个平行四边形机构，所述立杆的下端通过球头与磨头盘面球面铰接后形成一个空间几何结构，所述空间几何结构使磨头盘面绕两个垂直于芯轴的两个方向旋转，同时限制磨头盘面相对于芯轴轴线的旋转和垂直于主轴轴线方向的平动；所述空间几何结构还包括两个十字轴；所述两个十字轴将上三角板和下三角板安装在芯轴上，所述十字轴使上三角板和下三角板具有绕十字轴Ⅰ的两条互相垂直轴线旋转的自由度，同时使上三角板和下三角板具有绕芯轴转动的自由度。
2.如权利要求1所述的基于平行四边形机构的磨头连接装置，其特征在于，所述芯轴的一端具有与机床主轴连接的法兰结构。
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