一種用于加工非球面的柔性自適應型拋光小工具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于計算機控制光學表面成形技術領域，具體涉及到計算機控制小工具加工非球面時所需的自適應型柔性拋光小工具。
【背景技術】
[0002]現代光學加工對光學元件表面質量的低中高頻誤差都提出了嚴格的要求，而傳統的計算機控制小工具加工技術所使用的剛性小工具無法滿足非球面元件的曲率變化，因此，在對低頻面型誤差進行修正的同時也在引入新的中高頻誤差成分。為了有效抑制這些中高頻誤差，美國Arizona大學使用應力盤技術進行了光順加工，這種主動式應力盤技術，其底盤四周均勻分布著12個著力點，每個點連接有鋼絲繩，使用12個電機拉扯鋼絲，通過在應力盤邊緣施加力和力矩獲得不同的磨頭面形，使應力盤在工件表面不同坐標處總能與非球面面形相吻合，從而實現全口徑的平滑效果。但是，這種應力盤拋光技術的局部修拋能力弱，且設備成本高，轉速慢，效率低。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是克服現有的技術不足，提供一種能夠實時滿足非球面曲率變化的，簡單而又高效的柔性自適應型拋光小工具。
[0004]為解決上述問題，本發明提出的技術方案為一種用于加工非球面的柔性自適應型拋光小工具，包括金屬底盤、彈性材料層和拋光膠，所述的彈性材料層置于金屬底盤和拋光膠之間。
[0005]上述柔性自適應型拋光小工具中，所述的彈性材料層通過703硅膠固定在所述的金屬底盤上。
[0006]上述柔性自適應型拋光小工具中，所述的彈性材料層使用硅橡膠類材料制成，既有很好的可塑性又不失回彈性。
[0007]上述柔性自適應型拋光小工具中，所述的彈性材料層和拋光材料層的厚度可根據不同非球面光學元件的頂點曲率大小進行調整。
[0008]上述柔性自適應型拋光小工具的工作原理是:進行拋光加工時，將所述柔性自適應型拋光小工具與機床的球頭軸相連。在機床提供的正向壓力的作用下，所述柔性拋光小工具的彈性材料層會產生形變，所述拋光膠也會隨著所述彈性材料層的形變而變化，直至所述拋光膠與拋光區域內的非球面表面完全貼合。當所述拋光小工具沿著加工路徑移動時，在機床壓力的作用下，所述彈性材料層會因不同位置的非球面面形產生不同大小的形變，從而實現拋光小工具自適應不同位置處的非球面面形的曲率變化。
[0009]與現有技術相比，本發明的優點在于:本發明柔性自適應型拋光小工具的結構簡單，制作方便。本發明通過增加彈性材料層，利用機床提供的壓力，從而實現拋光小工具自適應非球面的面形，并且有效抑制了由于拋光盤無法與非球面表面吻合所產生的中高頻誤差，同時也不會對低頻面形造成破壞。此外，本發明柔性自適應型拋光小工具中的彈性材料層和拋光膠的厚度可以根據不同的非球面元件進行調整。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明實施例中柔性自適應型拋光小工具的整體結構示意圖。
[0011]圖2是本發明實施例中柔性自適應型拋光小工具的拋光膠的結構圖。
[0012]圖例說明:
[0013]1、金屬底盤；2、彈性材料層；3拋光膠
【具體實施方式】
[0014]下面結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0015]參閱圖1，圖1為本發明一種用于加工非球面的柔性自適應型拋光小工具的整體結構示意圖，包括金屬底盤1、彈性材料層2和拋光膠3。為使拋光小工具能夠吻合非球面表面面形，故在金屬底盤I和拋光膠3之間增加了一層彈性材料層2，起變形作用。本實施例中金屬底盤I的直徑為30mm，約為非球面口徑的1/6 ;彈性材料層2則通過703硅膠固定在金屬底盤I上。
[0016]本實施例中所使用的彈性材料層2是使用硅橡膠類材料制成，既有很好的可塑性又不失回彈性。本實施例中所使用的拋光膠3則是使用瀝青材料制成。
[0017]參閱圖2，圖2為本發明一種用于加工非球面的柔性自適應型拋光小工具的拋光膠的結構圖。拋光膠3采用方形開槽結構，槽寬約為2mm，其有助于拋光磨料的流動。
[0018]本實施例中，根據所需加工的非球面元件的頂點曲率半徑大小，所設計的柔性自適應型拋光小工具的彈性材料層2厚度為7mm，拋光膠3厚度為3mm。在本實施例加工過程中，在機床的壓力作用下，該柔性自適應型拋光小工具能夠實時滿足非球面各個表面的曲率變化，實現非球面各處表面面形的自適應吻合。
[0019]本發明一種用于加工非球面的柔性自適應型拋光小工具，該工具結構簡單，制作方便，不僅能夠有效解決非球面光學元件變曲率加工的問題，而且能夠在保證低頻面型的前提下，提高加工精度和加工效率。
【主權項】
1.一種用于加工非球面的柔性自適應型拋光小工具，其特征在于:包括金屬底盤(1)、彈性材料層(2)和拋光膠(3);所述的彈性材料層(2)置于所述的金屬底盤(I)和拋光膠(3)之間。
2.根據權利要求1所述的柔性自適應型拋光小工具，其特征在于:所述的拋光膠(3)采用方形開槽結構，槽寬為2mm。
3.根據權利要求1所述的柔性自適應型拋光小工具，其特征在于:所述的彈性材料層(2)通過703硅膠固定在所述的金屬底盤(I)上。
4.根據權利要求1?3任一所述的柔性自適應型拋光小工具，其特征在于:所述的彈性材料層(2)由硅橡膠類材料制成。
5.根據權利要求1?3任一所述的柔性自適應型拋光小工具，其特征在于:所述的彈性材料層(2)和拋光膠(3)的厚度根據不同非球面光學元件的頂點曲率大小進行調整。
6.根據權利要求5所述的柔性自適應型拋光小工具，其特征在于:所述的彈性材料層(2)的厚度為7mm，拋光膠(3)的厚度為3mm。
【專利摘要】本發明公開了一種用于加工非球面的柔性自適應型拋光小工具，包括金屬底盤、彈性材料層和拋光膠，彈性材料層使用硅橡膠類材料制成，既有很好的可塑性又不失回彈性。本發明結構簡單，制作方便，加工時拋光小工具下的拋光區域會隨著工件表面形狀的變化而變化，并在保證低頻面型的同時，有效的解決了非球面光學元件變曲率加工的問題，能夠有效提高非球面光學元件的加工精度和加工效率。
【IPC分類】B24B13-01
【公開號】CN104772668
【申請號】CN201510149319
【發明人】魏朝陽, 張逸中, 邵建達
【申請人】中國科學院上海光學精密機械研究所
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月1日