[发明专利]一种局部压力可控的平面光学元件抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学元件抛光装置，尤其是涉及一种局部压力可控的大口径平面光学元件抛光装置。

背景技术

现代科学技术的不断发展对超精密表面的需求越来越多，所谓高精度表面通常是指精度为0.3～0.03μm的表面，与之相应的加工技术就称为高精度表面加工技术。目前，许多大型系统需要大量的大口径高精度平面光学元件就需要此类技术进行加工。在大口径高精度平面光学元件的加工中，抛光是一种非常重要的技术，但目前它还存在着一些问题，例如对操作者的经验依赖太强，加工效率不高，加工质量不稳定等。如何使高精度大口径平面元件实现高效批量化加工，是摆在光学制造领域的一个重要课题，也是对目前光学制造领域的一次严峻挑战。(参见文献：朱海波，“大口径平面元件的数控抛光技术研究，”[D].工学硕士学位论文，四川大学)

基于提高大口径光学表面面形精度和粗糙度的抛光加工技术目前还存在着上述问题，工件所受的抛光压强是影响抛光质量的重要因素。在一般抛光过程中，只是对工件施加一个负载以提供抛光压强，如中国专利CN2715915公开的环抛光机磨盘调平传力装置。由于工件表面形貌存在凸凹不平的情况，以及抛光过程中工件边缘应力突变的影响，在抛光过程中需要根据实际情况，对工件背面施加一个非均匀的压强分布，以保证抛光精度。

发明内容

本发明的目的在于针对大口径光学元件抛光过程中工件表面存在凹凸不平以及抛光过程中工件边缘应力突变影响最终加工精度的情况，提供一种可实现工件表面面形误差迅速收敛的局部压力可控的平面光学元件抛光装置。

本发明设有连接轴、底座、密封筒、磁流变装置盘、磁流变液、橡胶薄膜、嵌入式控制装置以及夹爪；连接轴一端固定在底座上表面，连接轴另一端可与机床抛光旋转轴连接，底座下表面设有4个夹爪固定槽，每个夹爪固定槽上设有用于固定夹爪的螺纹孔，密封筒固定在底座下表面，磁流变装置盘、磁流变液和橡胶薄膜设在密封筒内，所述区域磁场调节装置固定在磁流变装置盘内，每个区域磁场调节装置设有支座、隔磁套、磁芯对、线圈、丝杆组和微型电机，调节区域磁场调节装置内的线圈电流通断、线圈电流大小以及磁芯对间距离都可以改变相应区域内磁场的强度，区域磁场调节装置布满整个磁流变装置盘以保证磁流变装置盘下方任何区域的磁场皆可控，所述磁流变装置盘底面中心设有小孔，所述小孔与底座中心的导线通孔连接，区域磁场调节装置内连接线圈的导线及微型电机动力线穿过小孔和底座上的导线通孔与嵌入式控制装置连接，磁流变装置盘与密封筒底的橡胶薄膜密封一层磁流变液。抛光时，工件在夹爪的作用下工件背面紧贴橡胶薄膜。

所述连接轴一端通过键连接固定在底座上表面。

所述夹爪可采用方状夹爪或圆环状夹爪等。

所述密封筒通过螺纹连接固定在底座的下表面。

所述区域磁场调节装置，最好设有环状排列的至少2个区域磁场调节装置。

所述磁流变装置盘与密封筒形状配合，

所述区域磁场调节装置通过螺栓连接固定在磁流变装置盘内。

本发明利用磁流变液在磁场作用下可以产生缎带凸起的原理，用嵌入式控制装置控制磁流变装置盘中各个区域的区域磁场调节装置内的线圈电流通断、线圈电流大小以及磁芯对间距离，改变磁流变装置盘下方各个区域的磁场，使得磁流变液在磁场作用下形成位置、形状以及压力可控的缎带凸起对紧贴工件背面的橡胶薄膜局部形成挤压，采取控制工件背面压力不均匀分布以保证工件局部去除率不均匀的抛光策略，实现对平面抛光过程中工件背面局部压力的控制。因此本发明具有以下突出优点：

1)局部压力可控

利用磁流变液在磁场作用下可以产生缎带凸起的原理，用嵌入式控制装置控制磁流变装置盘中各个区域的区域磁场调节装置内的线圈电流通断、线圈电流大小以及磁芯对间距离，改变磁流变装置盘下方各个区域的磁场，使得磁流变液在磁场作用下形成位置、形状以及压力可控的缎带凸起对紧贴工件背面的橡胶薄膜局部形成挤压，实现对工件背面局部压力的控制。

2)控制精确度高、稳定性好

通过嵌入式控制装置控制磁流变装置盘利用磁流变效应在局部产生位置、形状以及压力可控的缎带凸起来控制工件背面局部的压力，精确度高，用直流电来形成磁场，稳定性好。

3)结构操作操作、简单

可以通过连接轴实现该抛光装置与抛光机床的连接，操作简单、方便。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构组成示意图。

图2为本发明实施例的工作原理示意图。

图3为本发明实施例的区域磁场调节装置的排列图。

图4为本发明实施例的区域磁场调节装置结构示意图。