[实用新型]一种力/位可控面型自适应磨抛装置

说明书

本实用新型公开了一种力/位可控面型自适应磨抛装置，包括固定支座，固定支座上固定有步进电机和减速器；减速器的输出端带动一个回转气缸，回转气缸设有供气孔和排气孔；回转气缸连接有旋转支座，旋转支座侧面固定有一驱动电机，旋转支座内支撑有一弹性磨抛轮，驱动电机的输出轴连接有皮带传动机构，皮带传动机构的主动带轮设置在驱动电机输出轴上，被动带轮设置在旋转轮轴的一端上，旋转轮轴的另一端设有中心通气孔，旋转轮轴的中段的同一个横截面上设有多个径向孔，中心通气孔自旋转轮轴的端面至与多个径向孔连通；旋转轮轴的轴线与回转气缸的轴线垂直相交。本实用新型既能调高研磨/抛光效率、降低工具的磨损，又能适应自由曲面的加工需求。

技术领域

本实用新型涉及一种自由曲面研磨抛光装置，尤其涉及一种力/位可控面型自适应磨抛装置。

背景技术

随着科学及技术的发展，大口径离轴非球面、复杂自由曲面广泛应用于现代光学系统及机械制造装备中，并且元件表面的加工质量很大程度上决定了光学系统的使用性能和设备的应用水平。但是，由于离轴非球面和自由曲面元件的尺寸规格大、表面曲率变化复杂、表面质量要求高等因素的限制，传统的加工手段已经不能满足现代生产加工的需求，尤其是对一些大口径离轴非球面光学表面、自由曲面等加工需要专用的加工设备和很长的加工周期。目前，对于大口径离轴非球面光学表面的工艺过程更是复杂，毛坯经过磨削、铣磨表面成型后，再经过研磨加工，以去除磨削表面形成的面形误差及残余应力等，然后应用专用设备进行精密研磨修整加工，修整之后进行粗抛、半精抛、精密抛光，在此加工过程中，需要根据不同的工艺阶段，使用不同的加工设备，反复测量并规划工艺路线及方法。而且对于大曲率、自由曲面的加工则需采用专用设备，如气囊抛光机床、射流抛光机床、磁流变抛光机床、等离子抛光机床等昂贵的专业化涉笔，从而造成制造成本高昂，难以得到广泛应用和推广。因此，针对复杂自由曲面开发出高效率、高质量、低成本的精密加工技术已经成为国内外先进制造领域研究的热点。

传统的轮式抛光是直接将抛光皮粘接到金属抛光轮外侧，且抛光皮与待加工表面直接接触，在接触区域外部供给抛光液，依靠抛光轮与工件表面的相互作用以去除工件表面材料。在实际加工过程中，由于抛光轮只有单向旋转，很容易在工件表面形成误差复刻现象；而且在加工过程中抛光轮在工件表面上是刚性进给过程，很容易造成工件表面上二次损伤。此外，应用传统的轮式抛光工具与工件的作用区域是切线式，虽然作用区域小，但是加工离轴非球面表面的时候，容易受到抛光轮曲率和尺寸的影响，难以满足小曲率表面的加工需求。

气囊抛光是在半球形柔性气囊工具的外侧包覆一层聚氨酯抛光垫，抛光时候将工具与工件表面直接接触，并通过调节气囊内的气压、工具转速和气囊工具与工件表面的姿态来控制抛光过程中工件表面材料的去除量。在气囊抛光过程中，半球形抛光工具与工件表面是接触区域小，抛光作用区域可控且材料去除率高，因此气囊抛光是为数不多的几种应用于自由曲面加工的抛光方法之一。但是，气囊抛光在加工过程中存在工具磨损的现象，磨粒浓度分布受到多方面因素影响不易预测，这些情况都会对抛光稳定性产生一定影响。另外，气囊抛光工具本身结构尺寸小，作用区域有限，因此在加工大尺寸及大口径光学元件表面时，工具表面易磨损、加工效率低。从而导致加工周期长；

实用新型内容

针对上述现有技术，为了改变现有的研磨抛光加工工艺复杂和效率不高的问题，一方面需要改进传统的加工工艺，另一方面需要设计高效的、多功能的加工装置。本实用新型在传统轮式抛光的技术原理基础上，实用新型设计一种力/位可控面型自适应磨抛装置，该装置能够对磨削后表面进行快速研磨、抛光加工。该装置的抛光轮外侧包覆有一定曲率的弹性橡胶层，橡胶层外侧粘接有抛光皮或研磨垫，抛光轮内部的气压可调，抛光轮在转动的同时也可以在其垂直方向上自由摆动。既能调高研磨/抛光效率、降低工具的磨损，又能适应自由曲面的加工需求。