[发明专利]用于超大口径光学加工的静压支撑装置

说明书

技术领域

本发明属于静压支撑技术领域，具体涉及一种用于超大口径光学加工的静压支撑装置。

背景技术

为节约制造和运载成本，大口径光学遥感器的镜头一般被设计成具有较大径厚比的轻量化薄壁结构，并将其通过若干个支撑点与光机系统连接，这种结构特点导致其镜面不同位置的抗弯刚度不同。当磨头压在镜面薄弱处时，镜面塌陷，无法实现去除，而镜面较厚处或镜头支撑点位置则发生材料去除；待磨头撤离，则薄弱处回弹形成鼓包，此为复印效应。光学加工的复印效应无可避免，但只要能将其复印效应抑制在一定的精度范围内（一般为面形RMS≤λ/50≈13nm），依旧可将其装调成性能较优的光学系统。

现有解决复印效应的方法有弹簧支撑、镜背腔体充气、镜体浸泡式和静压支撑等方案。弹簧支撑难以保证所有弹簧初始长度和变形量一致，容易对镜体造成过约束；充气方法需要针对不同的轻量化孔形式设计不同的密封方案，浸液方法对每一个镜体都需要采用不同的周边支撑，这两种方案都缺少通用性，且增加了机床加工平台的设计难度。相比之下，静压支撑结构在超大口径光学加工领域的应用最为广泛。

静压支撑使用一系列静压缸支撑反射镜，在光学加工时控制静压缸内的支撑力实现对待加工元件的支撑，必要时可将静压缸串联以减少压强控制元件。静压支撑结构用于许多大口径镜体的加工支撑，尽管应用广泛，但现有静压支撑结构依旧存在结构复杂、活动部件平衡性差、定位性能差、控制策略复杂和结构不易于标准化、不能批量化生产等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的静压支撑装置结构复杂、活动部件平衡性差、定位性能差、不能批量化生产的问题，而提供一种用于超大口径光学加工的静压支撑装置。

本发明提供一种用于超大口径光学加工的静压支撑装置，该装置包括活塞、垫片、滚动膜片、膜片压片、缸体盖、缸体径向限位结构、丝堵、受力体径向限位结构、密封圈和缸体上限位结构，所述的活塞侧表面设置水平竖直式中心孔，缸体径向限位结构为凸台通孔结构，缸体径向限位结构与活塞的水平竖直式中心孔中的垂直中心孔连接，活塞与垫片相接触，垫片与缸体盖通过滚动膜片连接，滚动膜片上设置膜片压片，活塞通过螺孔与滚动膜片和膜片压片连接，缸体盖顶部中心从上到下依次设置沉孔、螺纹盲孔和排气孔，受力体径向限位结构设置在缸体盖的沉孔内并与缸体盖柱面配合，缸体上限位结构与垫片的下端面连接，丝堵设置在螺纹盲孔内，用于压紧置于螺纹盲孔中的密封圈，所述的活塞的水平竖直式中心孔、垫片的中心、缸体径向限位结构中心的凸孔与缸体盖的沉孔在一个同心轴上，所述的活塞、滚动膜片、膜片压片、缸体盖、丝堵和密封圈构成密闭腔体。

优选的是，所述的滚动膜片上还设置膜片保护片。

优选的是，所述的膜片保护片为铜片。

优选的是，所述的缸体上限位结构的个数为3个。

优选的是，所述的滚动膜片为F型、FC型、D型、DC型、OB型或者P型膜片。

优选的是，所述的密封圈为O型密封圈。

本发明的工作原理

本发明提供的用于超大口径光学加工的静压支撑装置，该装置中的活塞侧表面设置水平竖直式中心孔，水平竖直式中心孔的水平端与液压管道相连，竖直端与缸体径向限位结构连接，活塞、膜片、膜片压片、缸体盖、丝堵和密封圈构成密闭腔体，通过液压管向上述密闭腔体内注入液体，当密闭腔体内液体压强达到一定大小时，缸体盖向上浮动可支撑待加工光学元件；通过丝堵和密封圈的松紧循环排除密闭腔体和供液管路中的气泡后拧紧丝堵，保证较高的流-固耦合结构刚度；该装置中缸体径向限位结构可在供液加压的前期限制缸体的径向位置；受力体径向限位结构可在供液加压的后期限制缸体盖相对工件的径向位置，二者共同保证定点支撑精度、确保总体输出力沿缸体盖的轴线方向；缸体上限位结构与垫片的下端面连接，保证了该装置的平衡性。

本发明的有益效果

本发明提供的用于超大口径光学加工的静压支撑装置，自平衡性好，质心在回转结构的轴心上，输出力精度可控，且无需反馈调节，可精确作用于指定镜背位置，具备较好的刚度，同时又提供一定范围的自由行程，具有较高的光学加工支撑精度；该静压支撑装置便于批量化生产，成本低，安装方便，互换性好。

附图说明

图1为本发明用于超大口径光学加工的静压支撑装置的剖面图。

图2为本发明用于超大口径光学加工的静压支撑装置的丝堵与密封圈的局部放大图。

图3为本发明用于超大口径光学加工的静压支撑装置的整体结构示意图。