[发明专利]一种双自由度连续旋转面形自适应抛光装置及方法

说明书

本发明公开了一种双自由度连续旋转面形自适应抛光装置，包括力位控制器和力位控制器连接，力位控制器连接器固定有公转电机，减速器的被动轴连接有旋转支座，力位控制器连接器和的旋转支座之间设有360°旋转装置，旋转支座上设有可以实现绕Z轴做连续旋转的公转同时绕自身的旋转轴自转的柔性抛光轮；在加工过程中，力位控制器提供柔性抛光轮一定的载荷或进给量，通过抛光皮与工件表面柔性接触，实现材料去除。对一些复杂的异形面进行抛光具有面形自适应性，材料去除函数是旋转对称的类高斯分布函数，可以使表面误差快速收敛，抑制中、高频误差，实现均匀光滑表面纹理性能，合理地控制加工参数降低亚表面损伤，提高表面完整性和加工效率。

技术领域

本发明涉及一种机械制造领域的自由曲面抛光装置，尤其涉及一种双自由度连续旋转面形自适应抛光装置及方法。

背景技术

近年来，随着光电通讯、生物医疗、天文光学等技术的飞速发展，超精密加工技术也相应的飞速发展，加工精度向着纳米与原子级别发展，如何提高抛光精度以及如何对自由曲面、复杂异型面进行抛光成为了必须被攻克的课题。例如复杂的大型望远镜反射镜，光刻掩膜，人工生物植入，低刚性钛合金航空发动机叶片，自由形状光学镜头等。

传统的加工技术已经可以制造出面形精度非常高的平面镜或球面镜，但也正因为光学系统是由球面镜构成，其成像质量也受到了或多或少的限制。若要消除球面镜的像差特性就需要增加镜片的数量，这也就不可避免的增加了镜头的体积和重量。如果在传统的球面镜上更改局部的曲率，就可以消除球面镜像差，提高聚焦和校准精度。在众多精密与超精密加工技术中，抛光工艺通常作为最后一道工序。因此抛光技术直接关系着表面质量是否达到所要求的精度。我国对复杂自由曲面的精密制造依然受制于抛光周期长、成本高、设备简单与表面质量差。目前亟待解决在提高抛光精度的同时如何对自由曲面、复杂异型面进行抛光。

发明内容

针对上述现有技术中存在加工精度低、效率不高和表面纹理差的问题，提供了一种双自由度连续旋转面形自适应抛光装置及方法，该装置具有气囊抛光的面形自适应性，也具有双轴砂轮抛光实现均匀光滑表面纹理性能。本发明可以针对球面或非球面等任意曲面光学元件进行加工，获得超光滑的表面和低损伤的亚表面。基于现有抛光工艺存在的问题，可以对一些复杂的异形面进行抛光，具有实现均匀光滑表面纹理性能，材料去除函数是旋转对称的类高斯分布函数，表面误差收敛速度快，同时可以抑制中、高频误差，实现均匀光滑表面纹理性能，通过合理地控制加工参数降低亚表面损伤，提高表面完整性和加工效率。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种双自由度连续旋转面形自适应抛光装置，包括力位控制器，所述力位控制器连接有力位控制器连接器和用于连接气泵管路和力位控制器的旋转接头，所述力位控制器连接器固定有所述第一电机，所述第一电机的输出端相连有减速器，所述减速器的被动轴连接有旋转支座，所述力位控制器连接器和所述的旋转支座之间设有用于防止电机线路和气泵管路缠绕的360°旋转装置，所述旋转支座上设有柔性抛光轮，所述柔性抛光轮由第二电机驱动，所述柔性抛光轮在所述第一电机驱动下实现绕Z轴做连续旋转的公转，同时在第二电机的带动下绕自身的旋转轴自转。

进一步讲，本发明所述的双自由度连续旋转面形自适应抛光装置，其中：

所述力位控制器用于控制所述柔性抛光轮的Z向进给量及所述的柔性抛光轮施加给工件的载荷。

该装置通过所述力位控制器连接器与设备或是动平台或是机器人相连。

所述减速器的输出端与连接轴的一端相连，所述的360°旋转装置设置在所述的连接轴上，所述的旋转支座设置在所述连接轴的另一端，所述的360°旋转装置包括定子和转子，所述的定子与所述的连接轴固连，所述的转子与所述的旋转支座固连。