[发明专利]一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置及方法

权利要求书

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。

6.一种球面及平面光学元件的线接触磨抛方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将磨抛盘连接杆（4）压入磨抛盘定位接口（5）中，并通过螺钉（6）将两者固定，使磨抛盘连接杆（4）与磨抛盘定位接口（5）之间不出现间隙；

（2）采用粘结剂将抛光膜（3）粘贴于磨抛盘基体下部，待粘贴剂凝固后对抛光膜（3）的圆弧曲率半径进行修整；

（3）修整时，将磨抛装置（100）安装在数控加工设备的工件轴上，将修整砂轮（8）安装在数控加工设备的工具轴上，采用点接触方式对抛光膜（3）的圆弧曲率半径进行修整，使抛光膜（3）上的圆弧曲率半径处处一致；

（4）使用时，将磨抛装置（100）安装在数控设备的工具轴上，待加工工件（9）安装在数控设备的工件轴上，在磨抛的加工过程中，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，在加工过程中，仿形磨抛盘基体（2）与待加工工件（9）的接触轨迹为工件的子午截面曲线的一部分，属于仿形法加工；筒形磨抛盘基体（7）与工件的接触轨迹为一包络圆，属于范成法加工。

7.根据权利要求6所述的一种球面及平面光学元件的线接触磨抛方法，其特征在于：使用时，磨抛装置（100）安装在数控设备的工具轴上，可绕工具轴轴线转动，以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，待加工工件（9）可在竖直方向上进给，由数控加工设备控制各个加工位置上磨抛盘基体的进给速度及待加工工件（9）的转速。

8.根据权利要求6所述的一种球面及平面光学元件的线接触磨抛方法，其特征在于：所述仿形磨抛盘基体（2）上的抛光膜（3）粘贴在仿形磨抛盘基体（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；所述筒形磨抛盘基体（7）的抛光膜（3）粘贴在筒形磨抛盘基体（7）的圆弧状底端。

9.根据权利要求6所述的一种球面及平面光学元件的线接触磨抛方法，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，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；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，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。