[发明专利]一种抛光复合机床及抛光方法

说明书

技术领域

本发明属于光学元件超精密加工领域，具体涉及一种抛光复合机床及抛光方法。

背景技术

磁流变抛光是一种重要的光学元件超精密加工手段，具有加工效率高、亚表面损伤小的优势，但是较难加工非球面工件尤其是高陡度非球面表面，同时加完后的工件中容易嵌入抛光颗粒。射流抛光是另一种超精密抛光方式，具有高面形精度、可加工高陡度曲面、可以清洗工件表面的优点。

对于磁流变抛光技术，中国专利文献库公布了发明专利CN 101323097A，该专利公开了一种完整的磁流变抛光机床设备及抛光轮方案，可用于加工超大口径的光学元件；发明专利CN101249637A对抛光液循环系统进行了改进，采用离心泵作为动力泵，有效地降低了抛光液供给的脉动。作为一种改进措施，发明专利CN 102229067A公开了一种用于公自转磁流变抛光的循环系统，注液嘴、注液槽和刮板需要随抛光轮做公转运动，而循环系统相对于抛光轮机构独立出来，不需要一起公转。

对于射流抛光技术，中国专利文献库公布了发明专利CN102689246A，该专利公开了一种可用于加工大尺度超精密光学玻璃的可控式混合磨料射流抛光设备，该设备将高速旋转的抛光工具和与混合磨料高压射流弹性喷射结合，实现了大玻璃的精密加工。发明专利CN102120314A公开了一种全淹没射流抛光装置及方法，该方法将射流喷嘴浸没在抛光液当中对工件表面进行抛光；发明专利CN102120313A公开了一种射流抛光材料去除函数的优化方法。

可见，磁流变抛光与射流抛光属于光学加工中两种重要的途径，各自具有一定的优势。若将磁流变与射流两种抛光方式结合可以解决加工面形精度匹配、复杂面形同步加工、抛光与清洗复合的难题。但是，现有技术中仅有单个机床的技术方案，若是分别在两个机床上进行加工存在装卸调试频繁、容易划伤污染工件的问题。将两种抛光方式进行集成是一种新的解决思路，但在集成的过程中需要解决运动复合方式、循环系统一体化以及复合加工方法匹配的技术问题，目前未见有将磁流变与射流两种抛光方式进行复合与集成的相关公开专利。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种抛光复合机床，本发明要解决的另一个技术问题是提供了一种抛光复合机床的多级抛光方法，本发明要解决的再一个技术问题是提供了一种抛光复合机床的抛光清洗复合方法。

本发明的抛光复合机床，其特点是，包括运动平台、循环系统、磁流变抛光装置、射流抛光装置和控制器，光学元件安装在运动平台上，在运动平台的带动下，光学元件在水平面上移动，磁流变抛光装置或射流抛光装置在控制器的控制下对光学元件的表面抛光，循环系统为磁流变抛光装置循环提供抛光液A，为射流抛光装置循环提供抛光液B或水；所述的控制器控制运动平台的运动和磁流变循环系统、射流循环系统的工作顺序。

所述的磁流变抛光装置和射流抛光装置的一种安装方式是磁流变抛光装置和射流抛光装置分别固定在Z1轴和Z2轴上，在控制器的控制下沿Z向上下运动，分别移动至抛光位置。

所述的磁流变抛光装置和射流抛光装置的另一种安装方式是射流抛光装置固定在磁流变抛光装置上的支撑横梁上，磁流变抛光装置和射流抛光装置分别固定在Z1轴和Z2轴上，磁流变抛光装置带动射流抛光装置沿Z1轴方向运动，射流抛光装置独立沿Z2轴方向和支撑横梁的水平方向运动，磁流变抛光装置和射流抛光装置在控制器的控制下移动至抛光位置。

所述的磁流变抛光装置上安装有磁流变抛光头，能够在磁场作用下形成抛光缎带，从而对光学元件进行抛光。所述的射流抛光装置上安装有射流喷嘴，能够形成具有一定压力的射流束，从而对光学元件表面进行抛光或清洗。

所述元件工装位于机床的中部，用于夹持待加工的光学元件。元件工装四周围绕有回收罩。所述回收罩为一上大下小的曲面，环绕于待加工的元件的四周。回收罩底部开有回收口，抛光液B或水喷射至回收罩上后会在重力作用下到达回收口。

所述的运动平台采用通用的数控机床构架，具有X轴、Y轴和旋转轴，光学元件在运动平台的水平面上进行X、Y方向平移和绕Z向旋转运动。

所述的循环系统包括磁流变循环系统和射流循环系统，所述的磁流变循环系统和射流循环系统共用清水池和废液池，磁流变循环系统还包括磁流变储液罐，射流循环系统还包括射流储液罐。磁流变储液罐中储存有抛光液A，射流储液罐中储存有抛光液B。所述的抛光液A为水、铁粉和磨粒的混合物；所述的抛光液B为水和磨粒的混合物；所述的磨粒为金刚石、碳化硅、氧化铝或氧化铈的一种或二种以上，磨粒的粒径范围为100nm~10000nm。