CN203171383U - 一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置 - Google Patents

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张川
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Abstract

本实用新型公开了一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置，它包括工具柄和磨抛盘基体，所述工具柄用于连接磨抛盘基体并可安装在数控加工设备的工具轴上，所述磨抛盘基体上粘贴有抛光膜，所述磨抛盘基体可以是仿形磨抛盘基体或筒形磨抛盘基体；本实用新型应用在中国专利（ ZL200810103309.8 ）中提到的数控磨床上，与专有的工艺软件配合使用，能够达到提高加工精度及加工效率、降低生产成本的目的。

Description

一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置
技术领域
本实用新型涉及一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置。
背景技术
光学元件的应用遍布在人们的生活中各个角落，大到天文望远镜，小到微型摄像头均可见到光学元件的身影。球面及平面光学元件是应用得最为广泛的光学元件，具有加工成本低、易于加工、加工成品率高等特点。
传统的球面、平面光学元件的抛光加工工艺多采用准球心法进行高速抛光，其加工设备造价低廉，且操作简单。但是这种设备对于磨抛盘与工件之间接触压力的控制较为模糊，浮动范围大，因此不容易实现确定量加工。而且，在传统的抛光方法中，一种曲率半径、口径的工件就需要一个磨抛盘基体，同口径不同曲率半径或者同曲率半径不同口径的工件都需要不同的磨抛盘，这就造成了加工成本的提升。
发明内容
本实用新型目的是：提供一种提供一种适用于球面及平面光学元件数控磨抛加工的磨抛装置，在中国专利（ZL 200810103309.8）中提到的数控磨床上，与专有的工艺软件配合使用，能够达到提高加工精度及加工效率、降低生产成本的目的。
本实用新型的技术方案是：一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置，其特征在于：它包括工具柄和磨抛盘基体，所述工具柄用于连接磨抛盘基体并可安装在数控加工设备的工具轴上，或者将筒形磨抛盘基体与工具柄合为一个整体，作为一个独立的抛光装置，所述磨抛盘基体上粘贴有抛光膜，所述磨抛盘基体可以是仿形磨抛盘基体或筒形磨抛盘基体。
优选的，所述工具柄底部有突出的磨抛盘连接杆，用于跟所述磨抛盘基体顶部凹陷的磨抛盘定位接口进行配合，将工具柄和磨抛盘基体连接固定后，所述磨抛盘连接杆被压入磨抛盘定位接口中，两者之间不出现空隙。从而保证所述筒形磨抛盘基体、工具柄的同轴度。
优选的，所述工具柄和磨抛盘基体上都设有螺纹接口，两者通过螺钉连接固定。所述螺钉优选为内六角螺钉。既保证两者间的连接可靠性，又方便安装维护。
优选的，所述仿形磨抛盘基体的外形为一回转体，其母线为一圆弧，曲率半径为r 1 ；在仿形磨抛盘基体的一端设有一个磨抛盘定位接口，用于将所述仿形磨抛盘基体安装在工具柄上，使用之前将抛光膜贴附于仿形磨抛盘基体的回转面上，精确修整后的抛光膜的母线为一圆弧，曲率半径为r 2 ；选用的抛光膜厚度为h，满足r 2 =r 1 +h。
优选的，所述筒形磨抛盘基体的外形为圆筒形，其一端为圆弧状，圆弧曲率半径为r 3 ；另一端设有一个磨抛盘定位接口，用于将所述筒形磨抛盘基体安装在工具柄上，使用之前将抛光膜贴附在筒形磨抛盘基体下方圆弧端，精确修整后的抛光膜的截面曲线为一精确的圆弧，圆弧曲率半径为r 4 ；选用的抛光膜厚度为h，满足r 4 =r 3 +h。
本实用新型的优点是：
1. 本实用新型装置中的抛光膜表面的曲率半径可以实现在位精确修整。
本实用新型中独立的工具柄具有通用性，从而降低了装置的加工成本。
传统的球面磨抛工艺采用准球心法抛光，磨抛盘与工件是面接触方式，采用仿形法进行抛光加工，本实用新型的磨抛盘与工件为线接触方式，即在整个加工过程中，磨抛盘与工件表面的接触轨迹为一条闭合的或非闭合的曲线，由于工件的旋转，从而得到所需表面。
本实用新型的磨抛盘，特别是筒形磨抛盘具有通用性，依靠对抛光膜形状的修整，使同一外形尺寸的磨抛盘可适用于多种曲率半径的工件的磨抛加工。
附图说明
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
图 1 是本实用新型磨抛装置的第一实施例的结构图；
图 2 是图1 中工具柄的结构图；
图 3 是图1 中仿形磨抛盘基体的结构图；
图 4 是对第一实施例进行抛光膜修整的示意图；
图 5 是采用第一实施例对凸面元件进行外抛加工的示意图；
图 6 是本实用新型磨抛装置的第二实施例的结构图；
图 7 是图6 中仿形磨抛盘基体的结构图；
图 8 是采用第二实施例对凹面元件进行外抛加工的示意图；
图 9 是本实用新型磨抛装置的第三实施例的结构图；
图 10 是图9 中筒形磨抛盘基体的结构图；
图 11 是采用第三实施例对凸面元件进行抛光加工的示意图；
图 12 是采用第三实施例对凹面元件进行抛光加工的示意图；
图 13 是采用第三实施例对平面元件进行抛光加工的示意图。
其中：1、工具柄；2、仿形磨抛盘基体；3、抛光膜；4、磨抛盘连接杆；5、磨抛盘定位接口；6、螺钉；7、筒形磨抛盘基体；8、修整砂轮；9、待加工工件；100、磨抛装置。
具体实施方式
实施例一：如图1所示，工具柄1下部设有磨抛盘连接杆4，可压入仿形磨抛盘基体2上部的磨抛盘定位接口5中。安装时，将磨抛盘连接杆4压入磨抛盘定位接口5中，并与仿形磨抛盘基体2固定，使得磨抛盘连接杆4与磨抛盘定位接口5之间不出现间隙。其中，工具柄1通过任意一种扳手接口，如内三角、内四角、内六角、双孔接口等与仿形磨抛盘基体2紧固，由此既保证两者间的连接可靠性，又方便安装维护。该形状的仿形磨抛盘适用于凸面元件的抛光加工。
仿形磨抛盘基体 2的回转面用于粘贴抛光膜3。抛光膜3可依据待加工工件9的材料进行选取，抛光膜3裁剪形状可任意，以粘贴方便、紧固为准则。采用粘结剂将抛光膜3粘贴于仿形磨抛盘基体2的回转面上，粘贴高度以粘贴紧固且覆盖整个回转面为准则。
装配时，首先将磨抛盘连接杆4压入磨抛盘定位接口5中，优选地通过内六角螺钉6与仿形磨抛盘2固定，使得磨抛盘连接杆4与磨抛盘定位接口5之间不出现间隙；再在裁剪好的抛光膜3一面涂抹粘结剂粘贴于仿形磨抛盘基体2的回转面上，待粘结剂凝固后，即完成加工准备。
按照上述结构并装配后，即可对磨抛装置100进行抛光膜3的修整。如图4所示为对第一实施例进行抛光膜3修整的示意图。将磨抛装置100安装在数控加工设备的工件轴（图未示）上，磨抛装置100可绕工件轴轴线旋转，并绕数控加工设备的工件轴摆动中心B 摆动，且可在水平方向上进给；将修整砂轮8安装在数控加工设备的工具轴（图未示）上，修整砂轮8可绕工具轴轴线旋转，且可在竖直方向上进给。采用点接触方式对抛光膜3圆弧曲率半径进行修整。经过修整后的抛光膜3的表面，其圆弧曲率半径处处一致，提高了抛光加工时的定位精度及加工精度。
如图5所示为采用本实用新型磨抛装置100第一实施例对凸面元件进行抛光加工的示意图。在使用过程中，磨抛装置100安装在数控设备的工具轴（图未示）上，可绕工具轴轴线转动，及绕工具轴摆动中心B 点摆动，而且磨抛装置100可在水平方向上进给；待加工工件9安装在数控设备的工件轴上，可绕工件轴轴线转动，工件可在竖直方向上进给。在抛光的加工过程中，首先将待加工非球面的相关参数及磨抛装置100的尺寸数据输入工艺软件，并生成数控NC 文件，磨抛装置100及待加工工件9即可在数控设备的控制下，使得在任意加工位置上，磨抛装置100与待加工工件9均为线接触，且接触轨迹完全吻合于待加工球面工件的子午截面曲线。
实施例二：如图6所示为本实用新型磨抛装置100第二实施例的结构示意图，实施例二的工具柄1、仿形磨抛盘基体2的结构分别如图2、图7所示。在该实施例中，磨抛装置100包括：一工具柄1，用于安装仿形磨抛盘基体2；一仿形磨抛盘基体2，用于贴附抛光膜3；一抛光膜3，用于与待加工工件9（图未示）接触实现抛光加工。该形状的仿形磨抛盘基体2适用于凹面元件的抛光加工。其装配流程及对抛光膜3的修整与第一实施例相同，在此不再赘述。
如图8所示为采用第二实施例对凹面元件进行外抛加工的示意图，第二实施例的使用与第一实施例的使用方法相同，在此不再赘述。
实施例三：如图9所示为本实用新型磨抛装置100第三实施例的结构图，实施例三的工具柄1、筒形磨抛盘基体7的结构分别如图2、图10所示。在该实施例中，磨抛装置100包括：一工具柄1，用于安装筒形磨抛盘基体7；一筒形磨抛盘基体7，用于贴附抛光膜3；一抛光膜3，用于与待加工工件9（图未示）接触实现抛光加工。本实施例的装配流程及对抛光膜3的修整与第一实施例相同，在此不再赘述。
本实施例中，筒形磨抛盘基体7采用了筒形外观，此外形的优点在于同一尺寸的磨抛盘适用于多种口径多种曲率半径的工件面形加工。因其加工原理与球面的铣磨原理相同，均是范成法加工，抛光膜3与工件的接触轨迹为一包络圆。
如图 11、图12 及图13所示，分别为采用本实用新型磨抛装置第三实施例对凸面元件、凹面元件、平面元件进行抛光加工的示意图。
当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置，其特征在于：它包括工具柄（1）和磨抛盘基体，所述工具柄（1）用于连接磨抛盘基体并可安装在数控加工设备的工具轴上，所述磨抛盘基体上粘贴有抛光膜（3），所述磨抛盘基体可以是仿形磨抛盘基体（2）或筒形磨抛盘基体（7）。
2.根据权利要求1所述的一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置，其特征在于：所述工具柄（1）底部有突出的磨抛盘连接杆（4），用于跟所述磨抛盘基体顶部凹陷的磨抛盘定位接口（5）进行配合，将工具柄（1）和磨抛盘基体连接固定后，所述磨抛盘连接杆（4）被压入磨抛盘定位接口（5）中，两者之间不出现空隙。
3.根据权利要求1所述的一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置，其特征在于：所述工具柄（1）和磨抛盘基体上都设有螺纹接口，两者通过螺钉（4）连接固定。
4.根据权利要求1所述的一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置，其特征在于：所述仿形磨抛盘基体（2）的外形为一回转体，其母线为一圆弧，曲率半径为r1；在仿形磨抛盘基体（2）的一端设有一个磨抛盘定位接口（5），用于将所述仿形磨抛盘基体（2）安装在工具柄（1）上，使用之前将抛光膜（3）贴附于仿形磨抛盘基体（2）的回转面上，精确修整后的抛光膜（3）的母线为一圆弧，曲率半径为r2；选用的抛光膜（3）厚度为h，满足r2=r1+h。
5.根据权利要求1所述的一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置，其特征在于：所述筒形磨抛盘基体（7）的外形为圆筒形，其一端为圆弧状，圆弧曲率半径为r3；另一端设有一个磨抛盘定位接口（5），用于将所述筒形磨抛盘基体（7）安装在工具柄（1）上，使用之前将抛光膜（3）贴附在筒形磨抛盘基体（7）下方圆弧端，精确修整后的抛光膜（3）的截面曲线为一精确的圆弧，圆弧曲率半径为r4；选用的抛光膜（3）厚度为h，满足r4=r3+h。
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