[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置及方法。

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

本发明目的是：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加工工艺及与之相对应的磨抛装置，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。

本发明的技术方案是：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r₁；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r₂；选用的抛光膜厚度为h，满足r₂=r₁+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r₃；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r₄；选用的抛光膜厚度为h，满足r₄=r₃+h。

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）将磨抛盘连接杆压入磨抛盘定位接口中，并通过螺钉将两者固定，使磨抛盘连接杆与磨抛盘定位接口之间不出现间隙；

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

（3）修整时，将磨抛装置安装在数控加工设备的工件轴上，将修整砂轮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的圆弧曲率半径进行修整，使抛光膜上的圆弧曲率半径处处一致；

（4）使用时，将磨抛装置安装在数控设备的工具轴上，待加工工件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的尺寸数据输入工艺软件，并生成数控NC文件，磨抛装置及待加工工件即可在数控设备的控制下，使得在任意加工位置上，磨抛装置与待加工工件均为线接触，在加工过程中，仿形磨抛盘基体与待加工工件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；筒形磨抛盘基体与工件的接触轨迹为一包络圆，属于范成法加工。