[发明专利]大口径复杂光学镜面精密研抛机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种超精密加工领域的装置，具体涉及一种适用于大口径复杂光学镜面等硬脆难加工材料的精密研抛机器人系统。

背景技术

近年来，大口径复杂光学镜面在高分辨率对地观测卫星的光学相机、对天观测卫星、深空科学探测等领域的应用越来越广泛，但由于镜面材料的硬脆特性，其加工精度高、难度大、周期长，严重影响其应用。在光学镜面加工工序中，研抛(研磨、抛光)是衔接磨削以及后续磁流变等的重要工序，其加工效率和质量极大地影响镜面加工的质量和效率。

不同于传统工业中的研抛加工，光学镜面精密研抛是定量研抛，对表面质量中的表面面形和粗糙度以及亚表面损伤深度要求极高。

在大口径复杂光学镜面加工设备的设计中，一方面应考虑机床结构随着镜面口径增大的复杂性，机床跨度的增大降低了结构的刚性，增加了占地和成本。另一方面应充分考虑镜面的收敛效率，提高后续工序的加工效率。现有的针对复杂光学镜面的精密研抛机床采用五轴加工方式，机床结构复杂，价格昂贵，并且结构刚度随着镜面口径的增大而减小；机床结构的固定性，双转子或平转动的研抛运动形式在加工过程中并不能调节，形成了固定的去除函数，这种双转子或平转动的研抛运动形式所对应的去除函数的收敛效率不高，导致最终镜面的粗糙度较大，需要后续加工工序的长时间去除，极大影响了加工效率；此外，现有的研抛机床对研抛加工状况不具有实时检测的能力，无法对研抛加工进行实时控制。

经对现有技术文献的检索发现，申请号为200610151060.9的中国专利公开了一种五轴联动并串联数控抛光机床，由四个并联的伸缩连杆带动运动平台的运动，通过运动平台上的砂轮对工件进行加工，但砂轮加工方式并不适合光学镜面等硬脆材料的研抛加工。

申请号为91216385.2的中国专利公开了一种镜面抛光机床，对聚晶金刚石等陶瓷进行表面光整加工，但只能对平面结构的光学镜面进行加工，无法实现对复杂面形镜面的加工。

申请号为200810051133.6的中国专利公开了一种用于光学元件数控抛光机床，由底座系统、立柱系统和横梁系统组成，底座系统包括底座、X轴进给系统、A轴翻转进给系统、C轴回转进给系统；横梁系统包括横梁、Y轴进给系统、Z轴进给系统、动力行星抛光头、抛光模，实现中大口径非球面光学元件的数控抛光。机床通过调节螺杆调整抛光模的位置获得不同公转半径，以适应不同工件的抛光要求，但这种固定的结构形式，使得在加工过程中去除函数始终是固定的，这种双转子形式对应的去除函数的收敛效率不高。

申请号为201010506393.5的中国专利公开了一种基于智能数控平台的铣磨抛光装置，包括工业机器人及其控制模块、驱动模块、人机交互界面、工作组件等。该发明克服了传统复杂光学镜面的研抛精密机床占地面积大、不灵活的缺点，但是其末端的旋转速度不满足研抛加工中研抛盘每秒两转以上转速的要求，需要额外的工作组件，集成度低，效率差，驱动模块无法实现对机器人轨迹和工作组件的集成控制，需要通过工业机器人的驱动系统实现对机器人轨迹的控制，且需要根据不同品牌型号的工业机器人和工作组件调整控制模块。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种高集成度、高效率及高收敛速度的复杂光学镜面研抛系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种大口径复杂光学镜面精密研抛机器人系统，包括：