[发明专利]一种底面驱动预应力加工支撑系统

摘要

本发明公开了一种底面驱动预应力加工支撑系统，属于先进光学制造领域，适用于大口径弯月型离轴非球面反射镜的精密加工，该系统由面形检测装置、待加工反射镜、力促动器、定位支撑、柔性侧支撑、计算机和基座构成。受到轴向刚度限制，目前常用的边缘驱动预应力加工装置无法在球面研磨、抛光过程中保持预设的变形，从而无法实现预定的材料去除，严重影响了预应力加工技术的加工精度。本发明公开的预应力加工支撑系统采用底面驱动的结构形式，在完成预设变形后，将支撑装置在轴向进行锁紧，能够有效保证支撑装置的轴向刚度和预设变形的稳定性，提高预应力加工技术的加工精度。

主权项

1.一种底面驱动预应力加工支撑系统，其特征在于：含有面形检测装置(1)、待加工反射镜(2)、多个力促动器(3)、定位支撑(4)、多个柔性侧支撑(5)、基座(6)和计算机(7)，其中：面形检测装置(1)位于待加工反射镜(2)上方，用于检测待加工反射镜(2)的面形，获取待加工反射镜(2)的面形数据；力促动器(3)分布在待加工反射镜(2)底部，上端与待加工反射镜(2)固定连接，下端与基座(6)固定连接，用于向待加工反射镜(2)施加沿被加工反射镜光轴方向(以下简称轴向)的载荷，使镜面产生预定变形；力促动器(3)包括力分解器(31)、力传感器(32)、锁紧机构(33)、弹簧组件(34)、步进电机(35)和步进电机驱动器(36)；力分解器(31)具有除轴向外的五个自由度，用于消除由于镜面变形所产生的耦合力；锁紧机构(33)位于弹簧组件(34)和力传感器(32)之间，在镜面变形阶段不起作用，在球面加工阶段对力促动器(3)进行轴向锁紧，用以提高支撑的刚度和稳定性；弹簧组件(34)用于将线性位移转化为线性力输出；步进电机(35)带动弹簧组件(34)做运动，产生轴向的推力或拉力，经过力传感器(32)和力分解器(31)传递到待加工反射镜(2)底面；定位支撑(4)是镜面变形、球面加工以及镜面回弹的基准，位于待加工反射镜(2)底面中心处，与待加工反射镜(2)同轴；定位支撑(4)顶端与待加工反射镜(2)底面固定连接，底端与基座(6)采用轴套连接；柔性侧支撑(5)均布在待加工反射镜(2)边缘，轴向刚度较小，通过变形消减镜面变形所产生的约束反力，径向刚度较大，用于限制待加工反射镜(2)的扭转；计算机(7)分别与面形检测装置(1)、力传感器(32)、步进电机驱动器(36)相连，接收带有面形检测数据的数字面形信号和监测到支撑力的数字力传感信号，输出控制步进电机驱动器(36)的脉冲信号；计算机(7)根据面形检测数据，分析计算各个力促动器(3)所需的支撑力，再将支撑力转化为脉冲信号输入到步进电机驱动器(36)中，在镜面变形过程中，力传感器(32)实时将监测到的支撑力信号传递回计算机与步进电机控制信号形成力闭环，保证输出力的准确性。