[发明专利]一种针对深矢高非球面元件自适应柔性低应力装夹装置及装夹方法

权利要求书

1.一种针对深矢高非球面元件自适应柔性低应力装夹装置，其特征在于，所述装夹装置包括真空吸附基体(1)、若干柔性支撑单元(2)、双通道旋转接头(3)、气管(4)、顶圈(6)、密封圈(7)、自定心卡盘(8)和高精度数控回转台(9)；其中，

所述真空吸附基体(1)通过所述自定心卡盘(8)固定于所述高精度数控回转台(9)上，且所述真空吸附基体(1)的外侧壁均匀分布有矩阵排列的若干柔性支撑单元(2)；所述柔性支撑单元(2)的表面与深矢高非球面元件(5)表面的曲面方程一致；

所述真空吸附基体(1)沿轴线方向设有通孔(1-1)，及所述通孔(1-1)与所述柔性支撑单元(2)之间的间隙(2-1)形成真空吸附通道；所述通孔的一端通过螺纹I(1-3)与所述双通道旋转接头(3)的通道I(3-1)连接，用于深矢高非球面元件(5)的真空吸附；所述通孔(1-1)的内壁上均匀布设有沿径向的放射性通孔(1-2)，及所述放射性通孔(1-2)与所述双通道旋转接头的通道II(3-2)连接；

所述柔性支撑单元(2)为中空结构，所述柔性支撑单元(2)的材料为柔性材料，及所述柔性支撑单元(2)的四周密封固定在所述真空吸附基体(1)的外表面，且所述柔性支撑单元(2)与所述放射性通孔(1-2)形成通路；

采用恒压压缩空气对所述柔性支撑单元(2)进行充气，以保证所述柔性支撑单元(2)的表面与所述深矢高非球面元件(5)的表面完全贴合，并将所述密封圈(7)放置于所述顶圈(6)内，使所述密封圈(7)与所述深矢高非球面元件(5)的端面贴紧，以保证真空吸附不漏气，最终通过“吸+撑”方式来实现所述深矢高非球面元件(5)自适应柔性低应力装夹。

2.根据权利要求1所述的一种针对深矢高非球面元件自适应柔性低应力装夹装置，其特征在于，所述真空吸附基体(1)与所述自定心卡盘(8)的接触面轮廓为圆形或3n边形，n为正整数，且所述接触面的上部设有螺纹。

3.根据权利要求1或2所述的一种针对深矢高非球面元件自适应柔性低应力装夹装置，其特征在于，所述真空吸附基体(1)和所述顶圈(6)的材料为低热膨胀系数且高硬度的金属材料，及所述金属材料的热膨胀系数小于9，硬度大于80HRB。

4.根据权利要求1所述的一种针对深矢高非球面元件自适应柔性低应力装夹装置，其特征在于，所述放射性通孔(1-2)的夹角为30°～60°，且所述放射性通孔(1-2)的间距为所述深矢高非球面元件(5)高度的1/3～1/8。

5.根据权利要求1所述的一种针对深矢高非球面元件自适应柔性低应力装夹装置，其特征在于，所述顶圈(6)通过内壁圆周面上的螺纹II(6-2)与所述真空吸附基体(1)上的螺纹连接，且所述顶圈(6)的端面设有下沉宽3mm～5mm、深3mm～5mm的沉孔(6-1)，及所述顶圈(6)的圆周面上设有3个～6个螺纹孔。

6.根据权利要求1所述的一种针对深矢高非球面元件自适应柔性低应力装夹装置，其特征在于，所述双通道旋转接头(3)为一端固定，另一端可绕轴线自由旋转的器件，及所述双通道旋转接头具有互不影响且不漏气的两个通道。

7.根据权利要求1所述的一种针对深矢高非球面元件自适应柔性低应力装夹装置，其特征在于，所述柔性支撑单元(2)之间的间隙为3mm～5mm，高度为所述深矢高非球面元件(5)高度的1/3～1/8。

8.根据权利要求1所述的一种针对深矢高非球面元件自适应柔性低应力装夹装置，其特征在于，所述深矢高非球面元件(5)为长径比大于等于0.5:1、壁厚小于等于12mm、母线方程为曲线或复合曲线的光学元件，且所述深矢高非球面元件(5)的材料为氟化镁、硫化锌等红外光学材料。

9.一种如权利要求1～8中任一权利要求所述的针对深矢高非球面元件自适应柔性低应力装夹装置的装夹方法，其特征在于，所述装夹方法具体包括如下步骤：

步骤一、安装元件：将压缩空气气管(10)、真空吸附气管(11)与所述双通道旋转接头(3)相连，将所述深矢高非球面元件(5)扣在所述装夹装置上，使元件非加工面与所述柔性支撑单元(2)完全贴合；

步骤二、密封：在真空吸附基体细牙螺纹上布满密封剂，螺杆通过所述顶圈(6)轴线旋转使所述密封圈(7)与所述深矢高非球面元件(5)紧密接触；

步骤三、固定安装：采用所述自定心卡盘(8)将所述真空吸附基体(1)与所述高精度数控回转台(9)连接稳固；

步骤四、自适应柔性装夹：抽走所述柔性支撑单元(2)间隙中的空气，使所述柔性支撑单元(2)与元件紧密贴合，通过对所述柔性支撑单元(2)充气使其表面与元件完成贴合，从而实现深矢高非球面元件(5)的加工装夹。