[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

说明书

本发明公开了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，所述装夹装置包括真空吸附基体、若干柔性支撑单元、双通道旋转接头、气管、顶圈、密封圈、自定心卡盘和高精度数控回转台；其中真空吸附基体通过自定心卡盘固定于高精度数控回转台上，其外侧壁均匀分布若干柔性支撑单元；真空吸附基体沿轴线方向设有通孔，通孔与柔性支撑单元之间的间隙形成真空吸附通道；通孔一端通过螺纹与双通道旋转接头的通道I连接；通孔的内壁上均匀布设有沿径向且与双通道旋转接头的通道II连接的放射性通孔。本发明通过“吸+撑”方式实现装夹，以解决现有深矢高非球面元件与装夹装置无法完全贴合、装夹精度低及存在装夹应力的问题。

技术领域

本发明属于光学超精密加工技术领域，具体涉及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。

背景技术

为了提高系统的空气动力学性能，使光学元件表面适应系统平台的外部形状，深矢高非球面元件应运而生。深矢高非球面元件安装于系统头部，可大幅度减小了系统在飞行过程中的空气阻力，使系统具有更优的机动性能。

深矢高非球面元件由于其大长径比、薄壁、非常规形状以及其材料为硬脆材料，给超精密加工和检测带来了极大的困难和挑战，在超精密加工中存在深度高、陡度大、工件易变形等问题，无法采用传统的表面直接装夹和中空粘结装夹。现有用于深矢高非球面元件加工的装夹装置和装夹方法，一是直接将元件内表面与装夹装置完全贴合，但元件内表面与装夹装置不可避免出现一定的面形误差，进而导致接触面为局部接触甚至电接触，产生应力集中，导致局部损伤；二是将固定元件与装夹装置用粘接胶固定后，采用低熔点石蜡和石膏填充装夹装置与元件之间的通槽和缝隙，但粘接胶导致元件取出困难，并且装夹元件和取出元件时需对低熔点石蜡和石膏进行加热融化，元件和装夹装置由于受热而变形，受热不均匀导致加工精度低。

综上，现有的针对深矢高非球面元件加工的装夹装置及装夹方法是将元件内表面与装夹装置完全贴合，采用粘结胶固定、低熔点石蜡和石膏填充装夹装置与元件之间的通槽和缝隙的方法，由于元件内表面和装夹装置不可避免具有一定的面形误差、元件受热不均匀而变形，从而导致元件取出困难和加工精度低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供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，以解决现有深矢高非球面元件与装夹装置无法完全贴合、装夹精度低及存在装夹应力的问题。

需要说明的是，本发明公开提供的技术是为解决现有的针对深矢高非球面元件加工的装夹装置因将元件内表面与装夹装置完全贴合，并采用粘结胶固定及利用低熔点石蜡和石膏填充装夹装置与元件之间的通槽与缝隙存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

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

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

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

采用恒压压缩空气对所述柔性支撑单元进行充气，以保证所述柔性支撑单元的表面与所述深矢高非球面元件的表面完全贴合，并将所述密封圈放置于所述顶圈内，使所述密封圈与所述深矢高非球面元件的端面贴紧，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自适应柔性低应力装夹。