CN220029676U - 一种磁流变抛光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超精密光学原件加工领域，尤其涉及一种磁流变抛光装置，包括磁流变抛光机体，磁流变抛光机体包括Y方向导轨、X方向导轨和Z方向导轨，在X方向导轨上设有摇篮转台，在摇篮转台上设有磁流变设备转台，磁流变设备转台上安装有待抛光的光学元件；测头和抛光轮均与Z方向导轨连接；在磁流变抛光机体上还安装有信号接收器；该磁流变抛光装置增加了摇篮转台，并可利用可升降的测头对光学工件进行初始坐标标定，利用该磁流变抛光装置可直接对待加工的光学元件在进行坐标标定后进行抛光加工，不需要对工件反复装夹标定；摇篮转台可提供相对现有技术的抛光设备而言更加丰富的运动轨迹，使得光学元件的抛光具有更高的精度。

Description

一种磁流变抛光装置

技术领域

本实用新型涉及超精密光学原件加工技术领域，尤其涉及一种磁流变抛光装置。

背景技术

目前磁流变抛光技术在光学生产中的高精度加工领域中应用愈发广泛，相对于传统加工而言，磁流变加工确定性高，面型收敛效果更好，不会对表面有二次损伤且能极大地提高镜面粗糙度。磁流变加工前需要光学元件相对于设备转台同心来确定空间位置坐标系，还需要测量光学元件和磁流变抛光轮的间隙。

为了提高光学元件加工的精准度，一般使用百分表来确认光学元件是否相对于转台同心，使用塞尺来测量光学元件与抛光轮之间的间隙，而如果采用测头可以同时标定出光学元件的坐标系和塞尺与抛光轮之间的间隙；现有技术使用百分表和塞尺进行标定和测量，不仅耗时久，而且塞尺会对光学元件表面有一定的损伤。所以，为了调高效率和标定精度，磁流变加工前的标定策略必然需要进行改良。经检索发现，现有技术中，有如下专利涉及对磁流变抛光设备的标定方法或校准方法：

1、公开号为“CN115365941A”，名称为“一种用于光学抛光的工件位姿自动校准方法”的专利，公开了一种用于光学抛光的工件位姿自动校准方法，通过对工件进行离散化建模，建立适合工件加工的工件坐标系，并在工件待加工面的边缘上标记有用于确定加工相位的标志斑点；通过探针测量工件XYZ三个方向上的偏移，随后通过工件位姿调节装置完成偏移量调整，使工件坐标系的原点与机床坐标系的原点重合；通过相机对工件上标志斑点进行捕获，通过转动机床C轴，使工件标志斑点的质心在机床坐标系X轴与Y轴上坐标值与其在工件坐标系X轴与Y轴上坐标值一致；通过探针测量工件待加工面的高度差计算出XY两个方向上的倾斜量，据此调整加工坐标系倾角，完成工件倾斜校准。该现有技术方案可以完成工件坐标标定，但该磁流变抛光装置的结构较为复杂，且运动轨迹较为简单，抛光工件时难以对工件曲面充分抛光。

2、公开号为“CN102632435A”，名称为“双柔性磨头磁流变抛光装置”的专利，公开了一种双柔性磨头磁流变抛光装置，装置中床身的竖直龙门和X轴均固定在水平底座上，工作台固定在X轴的滑块上，Y轴固定在竖直龙门的横梁上，第一Z轴、第二Z轴并排设置Y轴上，大柔性磨头安装在第一Z轴上，小柔性磨头安装在第二Z轴上。该现有技术方案在抛光装置上并不能直接完成标定，且工件的运动轨迹较为简单。

3、公开号为“CN115284079A”，名称为“磁流变抛光标定方法”的专利，公开了一种磁流变抛光标定方法，包括：S1、基于激光跟踪仪与加工设备的工具坐标系建立激光跟踪仪的测量坐标系；S2、基于激光跟踪仪的球拟合功能或圆拟合功能测得测头在测量坐标系中的空间坐标，以及基于激光跟踪仪的球拟合功能测得磁流变抛光轮在测量坐标系中的空间坐标；S3、数据处理器通过获取测头的空间坐标与磁流变抛光轮的空间坐标并相减，获得测头与磁流变抛光轮之间的空间位置转换关系。该现有技术方案虽然可以实现工件坐标的标定，但其标定过程需要经过球拟合功能或圆拟合功能，算法较为复杂并且工件的运动轨迹较为简单。

综上所述，如何设计一种能够直接对工件坐标进行标定且具有较为丰富的工件运动轨迹的磁流变抛光装置，是当下亟需解决的问题。

实用新型内容

为达到上述目的，本实用新型提出一种磁流变抛光装置，不需要对工件进行反复装夹标定，可提供相对现有技术的抛光设备而言更加丰富的运动轨迹，使得光学元件的抛光具有更高的精度。

为达到上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种磁流变抛光装置，包括磁流变抛光机体，磁流变抛光机体包括Y方向导轨，在Y方向导轨上滑动连接有X方向导轨，在X方向导轨上连接有摇篮转台，在摇篮转台上连接有磁流变设备转台，磁流变设备转台上安装有待抛光的光学元件；在磁流变抛光机体上还包括Z方向导轨，测头和抛光轮均与Z方向导轨连接；在磁流变抛光机体上还安装有信号接收器。

进一步的，Z方向导轨上连接有转接板，测头和抛光轮均活动安装在转接板上。

进一步的，测头和抛光轮均通过转接支架活动安装于转接板上。

进一步的，转接板上开设有多个螺栓孔，转接板包括相互垂直固定连接的立板和横板，在横板和立板之间固定连接有支撑板；立板通过螺栓和转接板的螺栓孔活动安装。

上述磁流变抛光装置，摇篮转台通过活动基座连接于X方向导轨上。

进一步的，摇篮转台包括与活动基座可拆卸连接的摇篮支座，摇篮支座内侧铰接有摇篮摆座，摇篮摆座上安装有转台底座，摇篮摆座可以铰接轴为轴相对摇篮支座摆动。

进一步的，转台底座通过内部芯轴连接有磁流变设备转台，磁流变设备转台可以芯轴为轴心转动

进一步的，活动基座顶面开设有T型槽，底面固定连接有与X方向导轨配合的滑轨槽。

进一步的，测头包括与横板连接的零点底座，零点底座下方卡合连接有零点拉片，零点拉片下方固定连接有探针底座和探针。

进一步的，横板和零点底座之间还包括垫圈。

与现有技术相比，本实用新型能够取得如下有益效果：本实用新型中的磁流变抛光装置增加了摇篮转台，并可利用可升降的测头对光学工件进行初始坐标标定，利用该磁流变抛光装置可直接对待加工的光学元件在进行坐标标定后进行抛光加工，不需要对工件反复装夹标定，且摇篮转台可提供相对现有技术抛光设备更加丰富的运动轨迹，使得光学元件的抛光具有更高的精度。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例提供的磁流变抛光装置的整体结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例提供的磁流变抛光装置的正视结构图；

图3是根据本实用新型实施例提供的测头的分体结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例提供的摇篮转台的整体结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例提供的摇篮转台的侧视结构图。

附图标记：光学元件1、磁流变设备转台2、测头3、零点底座31、零点拉片32、探针底座33、探针34、垫圈35、磁流变抛光轮4、信号接收器5、摇篮转台6、转台底座61、摇篮支座62、摇篮摆座63、活动基座64、T型槽641、滑轨槽65、磁流变抛光机体7、X方向导轨71、Y方向导轨72、Z方向导轨73、机体立柱74、机体基座75、转接板8、转接支架9、立板91、支撑板92、横板93。

具体实施方式

在下文中，将参考附图1-5描述本实用新型的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-5及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，而不构成对本实用新型的限制。

如图1和图2所示，一种磁流变抛光装置，包括磁流变抛光机体7，磁流变抛光机体7包括Y方向导轨72，在Y方向导轨72上滑动连接有X方向导轨71，在X方向导轨71上连接有摇篮转台6，在摇篮转台6上连接磁流变设备转台2，磁流变设备转台2上安装有待抛光的光学元件1；在磁流变抛光机体7上还包括Z方向导轨73，测头3和抛光轮均与Z方向导轨73连接；在磁流变抛光机体7上还安装有信号接收器5。

摇篮转台6可以驱动其上安装的磁流变设备转台2以及光学元件1摆动，在抛光过程中可以丰富光学元件1的运动轨迹；而和Z方向导轨73连接的测头3配合三个方向的导轨，可以对光学元件1的初始坐标进行标定。

Z方向导轨73上连接有转接板8，测头3和抛光轮均活动安装在转接板8上；测头3和抛光轮均通过转接支架9活动安装于转接板8上；转接板8上开设有多个螺栓孔，转接板8包括相互垂直固定连接的立板91和横板93，在横板93和立板91之间固定连接有支撑板92；立板91通过螺栓和转接板8的螺栓孔活动安装。转接板8的设置可以使得测头3和抛光轮相对光学元件1的初始高度可调，调节初始高度时将立板91卸下根据需要连接至其他螺栓孔即可。

如图4和图5所示，摇篮转台6通过活动基座64连接于X方向导轨71上；活动基座64的设置使得本实施例中的摇篮转台6整体可拆卸，在不需要摇篮转台6时卸下即可。摇篮转台6包括与活动基座64可拆卸连接的摇篮支座62，摇篮支座62内侧铰接有摇篮摆座63，摇篮摆座63上安装有转台底座61，摇篮摆座63可以铰接轴为轴相对摇篮支座62摆动；摇篮摆座63的摆动可丰富光学元件1的运动轨迹，配合三个方向的导轨，可以全方位的对光学元件1表面进行抛光，且控制较为简单精度较高。

转台底座61通过内部芯轴(图中未示出)连接磁流变设备转台2，磁流变设备转台2可以芯轴为轴心转动；芯轴的设置使得安装于磁流变设备转台2上的光学元件1可自转，进一步丰富了光学元件1的运动轨迹，使得抛光的效率大大提高。

一种典型的实现活动基座64和摇篮转台6之间的可拆卸连接实施方式可以为在活动基座64顶面开设T型槽641，底面固定连接与X方向导轨71配合的滑轨槽65，摇篮转台6则整体以活动基座64为基础通过滑轨槽65和X方向导轨71配合实现X方向移动。

测头3的固定方式以及具体结构如图3所示，测头3包括与横板93连接的零点底座31，零点底座31下方卡合连接有零点拉片32，零点拉片32下方固定连接有探针底座33和探针34，横板93和零点底座31之间还包括垫圈35。

利用本实施例实现光学元件1标定出示坐标的具体流程如下：光学元件1固定在磁流变设备转台2上，磁流变抛光轮4固定在磁流变设备的Z方向导轨73上，测头3信号接收器5固定在磁流变设备X、Y、Z方向导轨73移动不会受到影响的位置，且和测头3中间没有干扰物，测头3固定在磁流变抛光轮4旁边。

测头3通过移动Z方向导轨73移动到光学元件1上方的安全距离，然后移动X方向导轨71，和Y方向导轨72将测头3移动到光学元件1大概中间的位置，缓慢移动磁流变设备Z方向导轨73接触光学元件1表面，测头3信号接收器5得到反馈后，磁流变设备Z方向导轨73上升到安全距离，然后移动磁流变设备X方向导轨71移动到光学元件1口径内边缘的上方，分别在光学元件1的X+和X-方向，通过缓慢移动磁流变设备Z方向导轨73接触光学元件1的表面，测头3信号接收器5得到反馈后，磁流变设备Z方向导轨73上升到安全距离，然后移动磁流变设备Y方向导轨72移动到光学元件1口径内边缘上方，分别在光学元件1Y+和Y-方向，通过缓慢移动磁流变设备Z方向导轨73接触光学元件1的表面，测头3信号接收器5得到反馈后，磁流变设备Z方向导轨73上升到安全距离，从而完成测头3对光学元件1的测量。

测头3通过移动Z方向导轨73移动到光学元件1上方的安全距离，然后移动X方向导轨71，和Y方向导轨72使测头3分别移动的光学元件1X+侧边和X-侧边低于光学元件1表面mm位置，在光学元件1X+和X-通过移动磁流变设备X方向导轨71缓慢的接触光学元件1的侧边，测头3信号接收器5得到反馈后，磁流变设备X方向导轨71回退到安全距离，然后磁流变设备Z方向导轨73上升到安全距离。然后移动X方向导轨71，和Y方向导轨72使测头3分别移动的光学元件1Y+侧边和Y-侧边低于光学元件1表面2mm位置，在光学元件1Y+和Y-通过移动磁流变设备Y方向导轨72缓慢的接触光学元件1的侧边，测头3信号接收器5得到反馈后，磁流变设备Y方向导轨72回退到安全距离，然后磁流变设备Z方向导轨73上升到安全距离,从而完成测头3对光学元件1的标定。

测头3接触后通过磁流变设备G代码中的#10001＝#5041，#10002＝#5042，#10003＝#5043，#10004＝#5044，#10005＝#5045从而记录磁流变设备之前接触光学元件1时候的磁流变设备坐标系，通过坐标系分别可以算出光学元件1和磁流变设备转台2的位置关系和光学元件1表面和磁流变抛光轮4的位置关系。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁流变抛光装置，其特征在于，包括磁流变抛光机体(7)，所述磁流变抛光机体(7)包括Y方向导轨(72)，在Y方向导轨(72)上滑动连接有X方向导轨(71)，在X方向导轨(71)上连接有摇篮转台(6)，在摇篮转台(6)上连接有磁流变设备转台(2)，磁流变设备转台(2)上安装有待抛光的光学元件(1)；在磁流变抛光机体(7)上还包括Z方向导轨(73)，测头(3)和抛光轮均与Z方向导轨(73)连接；在磁流变抛光机体(7)上还安装有信号接收器(5)。

2.如权利要求1所述的磁流变抛光装置，其特征在于，所述Z方向导轨(73)上连接有转接板(8)，测头(3)和抛光轮均活动安装在转接板(8)上。

3.如权利要求2所述的磁流变抛光装置，其特征在于，测头(3)和抛光轮均通过转接支架(9)活动安装于转接板(8)上。

4.如权利要求3所述的磁流变抛光装置，其特征在于，转接板(8)上开设有多个螺栓孔，转接板(8)包括相互垂直固定连接的立板(91)和横板(93)，在横板(93)和立板(91)之间固定连接有支撑板(92)；立板(91)通过螺栓和转接板(8)的螺栓孔活动安装。

5.如权利要求1-4中任一项所述的磁流变抛光装置，其特征在于，所述摇篮转台(6)通过活动基座(64)连接于X方向导轨(71)上。

6.如权利要求5所述的磁流变抛光装置，其特征在于，所述摇篮转台(6)包括与活动基座(64)可拆卸连接的摇篮支座(62)，摇篮支座(62)内侧铰接有摇篮摆座(63)，摇篮摆座(63)上安装有转台底座(61)，摇篮摆座(63)可以铰接轴为轴相对摇篮支座(62)摆动。

7.如权利要求6所述的磁流变抛光装置，其特征在于，转台底座(61)通过内部芯轴连接磁流变设备转台(2)，磁流变设备转台(2)可以芯轴为轴心转动。

8.如权利要求7所述的磁流变抛光装置，其特征在于，活动基座(64)顶面开设有T型槽(641)，底面固定连接有与X方向导轨(71)配合的滑轨槽(65)。

9.如权利要求4所述的磁流变抛光装置，其特征在于，所述测头(3)包括与横板(93)连接的零点底座(31)，零点底座(31)下方卡合连接有零点拉片(32)，零点拉片(32)下方固定连接有探针底座(33)和探针(34)。

10.如权利要求9所述的磁流变抛光装置，其特征在于，横板(93)和零点底座(31)之间还包括垫圈(35)。