[发明专利]光学元件磨削用金刚石砂轮离线电解修整装置及其修整方法

说明书

本发明提供一种低成本的非球面光学元件磨削用金刚石砂轮离线电解修整装置。光学元件磨削用金刚石砂轮离线电解修整装置，包括主轴、设置有修整头的电解液槽、修整距离微调系统和控制器，金刚石砂轮安装在主轴上，所述主轴在控制器的控制下旋转从而带动金刚石砂轮作旋转运动；所述修整距离微调系统支撑电解液槽，并对电解液槽的高度进行精密微调，以调节电解液槽中的修整头与金刚石砂轮表面之间的距离。本发明修整效率高，砂轮表面磨粒凸出性好；通过调节砂轮转速、电解电压或电流、修整头与砂轮表面的距离，可实现砂轮的快速修整和精密修整，既保证磨粒具有良好的凸出性，也保证结合剂对磨粒具有较强的把持性。

技术领域

本发明涉及光学元件超精密加工领域，特别涉及一种大口径非球面光学元件成型磨削加工阶段金刚石砂轮的离线电解修整装置及其修整方法。

背景技术

随着激光技术的不断发展，大口径高功率激光驱动器作为激光技术的一个重要分支，在惯性约束核聚变方面有着重要的应用，如美国的NIF装置。作为世界上最大的光学工程，在大口径光学元件数量、质量方面，高功率激光驱动器所提出的要求比迄今为止任何光学系统都高出许多。而光学元件的超精密加工，是获得大批量、高性能光学元件的重要手段。

磨削加工作为大口径非球面激光光学元件超精密加工的重要成型工序，其使用固结金刚石砂轮获得光学非球面元件的快速成型，并获得一定面形精度与表面质量。金刚石砂轮在使用过程中，由于金刚石颗粒与光学材料的相互作用，使得原本凸出的磨粒逐渐钝化、磨损、脱落，进一步增大磨削力，降低了元件的表面质量和加工精度，严重者导致元件产生较大崩边、裂纹，最终使得元件不合格或报废。因此在金刚石砂轮使用一段时间后，需要对其进行电解修整，使表面的金刚石颗粒凸出，达到一定的锐利度与形状精度。

实现非球面光学元件高效磨削加工的设备，是一种高精度的三轴联动超精密磨削机床。目前国际上仅日本Nagase公司、Okamoto公司、瑞士Magerle集团等具有生产能力，而国内也处于高校、科研院所等研制阶段，设备投入成本达到数百甚至上千万人民币。因此，采用超精密磨削机床实现金刚石砂轮在位修整，会增加元件的制造成本，延长加工工时，降低总体生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本的非球面光学元件磨削用金刚石砂轮离线电解修整装置。

本发明还要提供一种采用上述修整装置的修整方法。

本发明解决技术问题所采用的解决方案是：光学元件磨削用金刚石砂轮离线电解修整装置，包括主轴、设置有修整头的电解液槽、修整距离微调系统和控制器，金刚石砂轮安装在主轴上，所述主轴在控制器的控制下旋转从而带动金刚石砂轮作旋转运动；所述修整距离微调系统支撑电解液槽，并对电解液槽的高度进行精密微调，以调节电解液槽中的修整头与金刚石砂轮表面之间的距离。

所述电解液槽用于容纳电解质修整液，设置在电解液槽内的修整头与电解直流电源阴极相连，用于进行修整电解反应。

所述修整头利用过盈配合的圆柱孔实现与直流电源阴极的电导通。

所述金刚石砂轮与电解直流电源阳极相连，修整头与金刚石砂轮表面等距离贴合且与直流电源阴极相连，输出电解电压连续可调。

还包括支撑底座，所述支撑底座保证所有部件的安装可靠，所述支撑底座下方设置有高度可调的四个脚。

所述主轴与金刚石砂轮之间不绝缘，具有电流导通能力。

所述主轴安装金刚石砂轮的位置设计为锥形轴，锥度与金刚石砂轮的法兰孔一致，所述金刚石砂轮、法兰、主轴之间可以导电。

所述修整头按金刚石砂轮的磨削刃形状分为直线磨削刃修整头以及圆弧磨削刃修整头。

还包括防护罩，所述防护罩对修整区域进行包裹。

在所述防护罩上还设置有换气系统。