[发明专利]一种球面及平面光学元件的面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面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面接触磨抛装置，其特征在于：它包括工具柄和筒形磨抛盘基体，所述工具柄用于连接筒形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，所述筒形磨抛盘基体上粘贴有抛光膜。

优选的，所述工具柄底部有突出的磨抛盘连接杆，用于跟所述筒形磨抛盘基体顶部凹陷的磨抛盘定位接口进行配合，将工具柄和筒形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，所述工具柄和筒形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，所述筒形磨抛盘基体外形为圆筒形，底端为圆弧状，所述筒形磨抛盘基体包括顶部向下凹陷的磨抛盘定位接口，筒形磨抛盘基体下部圆弧处用于粘贴抛光膜。所述抛光膜可依据待加工工件的材料进行选取，抛光膜裁剪形状可任意，以粘贴方便、紧固为准则。

优选的，所述筒形磨抛盘基体圆弧状底端的圆弧曲率半径为r₁，使用前，对贴附在筒形磨抛盘基体圆弧端的抛光膜进行修整，使其表面截面曲线为一精确的圆弧，圆弧曲率半径为r₂，抛光膜厚度为h，满足r₂=r₁+h。

一种球面及平面光学元件的面接触磨抛方法，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筒形磨抛盘基体下部圆弧处，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表面的曲率半径进行修整，使抛光膜上的圆弧曲率半径处处一致，并且使经过修整的抛光膜表面曲率半径与待加工的球面或平面工件的曲率半径大小相同，符号相反；

（4）在使用过程中，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，在磨抛加工过程中，首先将待加工工件面形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精确定位控制下，使得在任意加工位置上，抛光膜的曲率中心与待加工工件的曲率中心时刻重合，磨抛装置与待加工工件表面成环面接触，实现抛光加工。

优选的，使用时，磨抛装置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，而且磨抛装置可在水平方向上进给；待加工工件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的转速。即可以保证在各个加工位置上磨抛盘与工件之间的接触压力恒定，保证了恒定的去除量，进而实现确定量加工。