[发明专利]大口径楔板光学元件超精密复合成形磨削装置及加工方法

说明书

本发明涉及大口径楔板光学元件超精密复合成形磨削装置及加工方法，包括床身，X方向传动机构沿X轴方向固定于床身上；工作台沿X轴方向与X方向传动机构可滑动连接；真空吸盘固定于工作台顶部，用于吸附固定元件；Y方向传动机构沿Y轴方向固定于床身上；Z方向传动机构沿Y轴方向可滑动于Y方向传动机构上；B轴旋转机构一端沿Z轴方向可滑动于Z轴方向传动机构上；主轴机构一端固定于B轴旋转机构另一端，且其轴线与B轴旋转机构轴线垂直；主轴机构另一端绕Y轴方向可摆动，磨削部固定于主轴机构另一端上，且与工作台位置对应；X方向传动机构、真空吸盘、Y方向传动机构、Z方向传动机构、B轴旋转机构及主轴机构均与控制系统电性连接。

技术领域

本发明涉及光学元件精密加工设备技术领域，更具体的说是涉及大口径楔板光学元件超精密复合成形磨削装置及加工方法。

背景技术

随着激光技术的不断发展，大型高功率激光装置作为现代激光技术的一个重要分支，在惯性约束聚变研究方面有着重要的应用，如美国的国家点火装置(NIF)、法国的兆焦耳装置(LMJ)等。作为世界上最大、最精密的光学系统，在大口径光学元件数量、质量方面，高功率激光装置所提出的要求比迄今为止任何光学系统都高出许多，大口径光学元件的批量化、高精度、低成本制造，是目前国际上光学加工领域普遍面临的工程技术问题。

而高功率激光装置上使用的大口径光学元件，其超精密加工的第一个流程就是坯片的精密成形，坯片的精密成形包括四条侧边的精密成形加工以满足指定的长宽尺寸和侧边垂直度要求，四条侧边之间的夹角的加工以达到指定的宽度、光学工作表面(一般为平面或斜面)的加工以满足指定的平面度和缺陷要求、所有棱边的成形加工以达到指定的宽度及满足指定的崩边要求。而目前采用已有的大口径光学元件精密成形技术，一般在坯料熔融成形后使用金刚石丝线进行锯切获得坯板，然后分别采用侧边铣磨机床对四条侧边进行铣磨加工至指定尺寸精度和垂直度精度，采用平面铣磨机床对工作表面进行铣磨加工至指定平面度要求，以及采用油石对元件的所有角、棱边进行手工修磨获得指定的倒边倒角宽度。由此可见现有技术中需要多种精密铣磨设备的硬件支持，元件装夹调整繁琐，人工操作效率和质量难以得到有效保证，已逐渐不能满足越来越大的工程应用需求。

因此，如何提供一种降低操作调整的复合成形磨削装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了大口径楔板光学元件超精密复合成形磨削装置，解决了现有技术中光学元件坯片精密成形加工时，需要多种精密铣磨设备的硬件支持，元件装夹调整繁琐，人工操作效率和质量难以得到有效保证的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

大口径楔板光学元件超精密复合成形磨削装置，包括：

床身，

X方向传动机构，X方向传动机构沿X轴方向固定于床身上；

工作台，工作台沿X轴方向与X方向传动机构可滑动连接；

真空吸盘，真空吸盘固定于工作台顶部，用于吸附固定元件；

Y方向传动机构，Y方向传动机构沿Y轴方向固定于床身上；

Z方向传动机构，Z方向传动机构沿Y轴方向可滑动于Y方向传动机构上；

B轴旋转机构，B轴旋转机构一端沿Z轴方向可滑动于Z轴方向传动机构上；

主轴机构，主轴机构一端固定于B轴旋转机构另一端，且其轴线与B轴旋转机构轴线垂直；主轴机构另一端绕Y轴方向可摆动，

磨削部，磨削部固定于主轴机构另一端上，且与工作台位置对应；

控制系统，X方向传动机构、真空吸盘、Y方向传动机构、Z方向传动机构、B轴旋转机构及主轴机构均与控制系统电性连接。