[发明专利]一种快速简便自动研磨非球面的工装和方法

说明书

技术领域

本发明涉及夹具，特别是一种简便工装。

背景技术

随着光学制造业的快速发展，以及航天航空领域对光学非球面镜的需求不断提高，高精度的非球面加工遇到的瓶颈也日益突出。虽然高精度铣磨机精度越来越高，但其加工带来的中、高频和亚表面损伤层不可避免影响到后续高精度抛光。如何发明去除铣磨机产生的中、高频和亚损伤层尤其重要，本发明不但能有效改善非球面的粗糙度和亚表面损伤层，而且能显著改善中、高频。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速简便自动研磨非球面的工装及方法，不但能有效改善非球面的粗糙度和亚表面损伤层，而且能显著改善中高频。

本发明的技术方案是：一种快速简便自动研磨非球面的工装，包括连接二轴研磨抛光机的万能转向装置，所述万能转向装置包括顶部与二轴研磨抛光机连接的安装件和底座；

所述安装件底部为凸球结构；所述底座为圆台结构，圆台结构的小圆部分为凹球结构，凹球结构与凸球为间隙配合，形成万向转动连接；

包括研磨盘，所述研磨盘由尼龙工装表面粘结聚氨酯而成；所述研磨盘与非球面镜的非球面接触面形状为非球面的最佳拟合球面；

所述圆台结构的大圆部分与研磨盘固定安装。

进一步的，所述聚氨酯厚度为1±0.1mm。

本发明还提供根据快速简便自动研磨非球面的工装实现的研磨方法，具体步骤如下：把万能转向装置的底座安装在带有聚氨酯的研磨盘上，万能转向装置的安装件连接在二轴研磨抛光机的摆轴上，非球面镜安放在二轴研磨抛光机的转盘上，在聚氨酯表面加W20金刚石，研磨盘随摆轴前后摆动，非球面镜随二轴研磨抛光机的转盘旋转，由于增加万能转向装置，使得研磨盘始终沿着非球面法向加工，不破坏已有的面型，为非球面研磨示意图，经过2小时左右时间，有效改善表面粗糙度和亚表面损伤层，而且显著改善铣磨机留下的中、高频，达到抛光前的要求。

进一步的，研磨盘始终沿着非球面法向加工时间为1.5-2.5小时。

本发明的有益效果是：本发明方法，经济实用，操作人员可轻而易举地完成高要求的表面质量。

减少抛光加工时间，提高了抛光加工精度。

由于聚氨酯表面有很多孔隙，起到很好的容砂效果，节约了金刚砂，基本实现了自动化加工，节约了人力成本。

此方法对操作者的技能要求不高，使得非球面研磨不再是高难度活，尤其适合研磨经验不多的操作工。

附图说明

图1为万能转向装置；

图2为非球面研磨示意图。

图中：1为万能转向装置，2为研磨盘，3为非球面镜，4为安装件，5为底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

以产品材料为熔石英为例，直径320mm非球面镜3，厚度35mm,要求面型≤1/6WAVE。

根据工艺要求铣磨机加工非球面后再研磨，经过前期加工经验得出，用研磨盘加W20#金刚砂研磨，能改善粗糙度，减少亚表面损伤层和铣磨机留下的高频和中频刀纹，且不易破坏铣磨机加工后的面型，在此发明前，通常劳尔加工后直接使用Zeeko IRP600七轴数控大口径抛光机，但效果不理想，难以去除铣磨机留下的刀纹，特别是中、高频。

通过改进，如图1所示，设计一种快速简便自动研磨非球面的工装，包括连接二轴研磨抛光机的万能转向装置1，万能转向装置1包括顶部与二轴研磨抛光机连接的安装件4和底座5。安装件4底部为凸球结构。底座5为圆台结构，圆台结构的小圆部分为凹球结构，凹球结构与凸球为间隙配合，形成万向转动连接。还包括研磨盘2，研磨盘2由尼龙工装表面粘结1mm聚氨酯而成。研磨盘2与非球面镜3的非球面接触面形状为非球面的最佳拟合球面。圆台结构的大圆部分与研磨盘2固定安装。

粘结聚氨酯时，把尼龙研磨盘上平面清洁干净，待研磨盘干燥以后，粘结1mm厚的聚氨酯，此时如图2所示，把万能转向装置的底座安装在带有聚氨酯的研磨盘上，万能转向装置的安装件连接在二轴研磨抛光机的摆轴上，非球面镜安放在二轴研磨抛光机的转盘上，在聚氨酯表面加W20金刚石，研磨盘随摆轴前后摆动，非球面镜随二轴研磨抛光机的转盘旋转，由于增加万能转向装置，使得研磨盘始终沿着非球面法向加工，不破坏已有的面型，如图2，为非球面研磨示意图，经过2小时左右时间，有效改善表面粗糙度和亚表面损伤层，而且显著改善铣磨机留下的中、高频，达到抛光前的要求。

通过与改进前的方法作比较，优势如下：

1.减少抛光加工时间，提高了抛光加工精度。