ZHANG CHUAN (CN)
CHEN XIAOYAN (CN)
RES INST OF XI AN JIAOTONG UNIVERSITY IN SUZHOU (CN)
CHEN YAOLONG (CN)
ZHANG CHUAN (CN)
CHEN XIAOYAN (CN)
| CN103144005A | 2013-06-12 | |||
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| O 2014/146620 权 利 要 求 书 PCT/CN2014/076076 1. 一种光学元件的磨抛装置， 其特征在于， 包括工具柄 （ 1) 和 筒形磨抛盘基体 （2)， 所述工具柄 （ 1) 用于连接筒形磨抛盘基体 （2) 并可安装在数控加工设备的工具轴上， 所述筒形磨抛盘基体 （2) 上粘 贴有抛光膜 （3)。 2.根据权利要求 1所述的光学元件的磨抛装置， 其特征在于， 所 述工具柄 （ 1) 底部有突出的磨抛盘连接杆 （ 11)， 用于跟所述筒形磨 抛盘基体 （2) 顶部凹陷的磨抛盘定位接口 （21) 进行配合， 将工具柄 ( 1) 和筒形磨抛盘基体 （2) 连接固定后， 所述磨抛盘连接杆 （ 11) 被压入磨抛盘定位接口 （21) 中， 两者之间不出现空隙； 所述工具柄 （ 1) 和筒形磨抛盘基体 （2) 上都设有螺纹接口， 两 者通过螺钉 （4) 连接固定。 3. 根据权利要求 1所述的光学元件的磨抛装置， 其特征在于， 所 述筒形磨抛盘基体 （2) 外形为圆筒形， 底端为圆弧状， 所述筒形磨抛 盘基体 （2) 包括顶部向下凹陷的磨抛盘定位接口 （21)， 筒形磨抛盘 基体 （2) 下部圆弧处用于粘贴抛光膜 （3); 所述筒形磨抛盘基体 （2) 圆弧状底端的圆弧曲率半径为 Γι， 使用 前， 对贴附在筒形磨抛盘基体 （2) 圆弧端的抛光膜 （3) 进行修整， 使其表面截面曲线为一精确的圆弧， 圆弧曲率半径为 r2， 抛光膜 （3) 厚度为 h， 满足 ^=^+11。 4.一种基于权利要求 1-3任意一项的球面及平面光学元件的面接 触磨抛方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 1) 将磨抛盘连接杆 （ 11) 压入磨抛盘定位接口 （21) 中， 并通过 螺钉 （4) 将两者固定， 使磨抛盘连接杆 （ 11) 与磨抛盘定位接口 （21) 之间不出现间隙； 2) 采用粘结剂将抛光膜 （3) 粘贴于筒形磨抛盘基体 （2) 下部圆 弧处， 待粘贴剂凝固后对抛光膜 （3) 的圆弧曲率半径进行修整； 3) 修整时， 将磨抛装置 （ 100) 安装在数控加工设备的工件轴上， 将修整砂轮 （5) 安装在数控加工设备的工具轴上， 采用点接触方式对 抛光膜 （3) 的圆弧表面的曲率半径进行修整， 使抛光膜 （3) 上的圆 弧曲率半径处处一致， 并且使经过修整的抛光膜 （3) 表面曲率半径与 待加工的球面或平面工件的曲率半径大小相同， 符号相反； 4) 在使用过程中， 磨抛装置 （ 100) 安装在数控设备的工具轴上， 待加工工件 （6) 安装在数控设备的工件轴上， 在磨抛加工过程中， 首 先将待加工工件 （6) 面形的相关参数及磨抛装置 （ 100) 的尺寸数据 输入工艺软件， 并生成数控 NC文件， 磨抛装置 （ 100) 及待加工工件 (6) 即可在数控设备的精确定位控制下， 使得在任意加工位置上， 抛 光膜 （3) 的曲率中心与待加工工件 （6) 的曲率中心时刻重合， 磨抛 装置 （ 100) 与待加工工件 （6) 表面成环面接触， 实现抛光加工。 5.根据权利要求 4所述的球面及平面光学元件的面接触磨抛方 法， 其特征在于， 使用时， 磨抛装置 （ 100) 安装在数控设备的工具轴 上， 可绕工具轴轴线转动， 以及绕工具轴摆动中心 B点摆动， 而且磨 抛装置 （ 100) 可在水平方向上进给； 待加工工件 （6) 安装在数控设 备的工件轴上， 可绕工件轴轴线转动， 待加工工件 （6) 可在竖直方向 上进给， 由数控加工设备控制各个加工位置上磨抛盘基体的进给速度 及待加工工件 （6) 的转速； 所述筒形磨抛盘基体 （2) 圆弧状底端的圆弧曲率半径为 rl， 使 用前， 对贴附在筒形磨抛盘基体 （2) 圆弧端的抛光膜 （3) 进行修整， 使其表面截面曲线为一精确的圆弧， 圆弧曲率半径为 r2， 抛光膜 （3) 厚度为 h， 满足 r2=rl+h。 6.—种光学元件的磨抛装置， 其特征在于， 包括工具柄 （ 1) 和磨 抛盘基体， 所述工具柄 （ 1) 用于连接磨抛盘基体并可安装在数控加工 设备的工具轴上， 所述磨抛盘基体上粘贴有抛光膜 （3)， 所述磨抛盘 基体可以是仿形磨抛盘基体 （7) 或筒形磨抛盘基体； 所述工具柄 （ 1) 底部有突出的磨抛盘连接杆 （ 11)， 用于跟所述磨抛盘基体顶部凹陷的 磨抛盘定位接口 （21) 进行配合， 将工具柄 （ 1) 和磨抛盘基体连接固 定后， 所述磨抛盘连接杆 （ 11) 被压入磨抛盘定位接口 （21) 中， 两 者之间不出现空隙。 7. 根据权利要求 6所述的光学元件的磨抛装置， 其特征在于， 所 述工具柄 （ 1) 和磨抛盘基体上都设有螺纹接口， 两者通过螺钉 （4) 连接固定； 所述仿形磨抛盘基体 （7) 的外形为一回转体， 其母线为一 圆弧， 曲率半径为 r1; 在仿形磨抛盘基体 （7) 的一端设有一个磨抛盘 定位接口 （21)， 用于将所述仿形磨抛盘基体 （7) 安装在工具柄 （ 1) 上， 使用之前将抛光膜 （3) 贴附于仿形磨抛盘基体 （7) 的回转面上， 精确修整后的抛光膜 （3) 的母线为一圆弧， 曲率半径为 r2; 选用的抛 光膜 （3) 厚度为 h， 满足 Γ2=Γι+ΐ!; 所述筒形磨抛盘基体的外形为圆筒 形， 其一端为圆弧状， 圆弧曲率半径为 r3; 另一端设有一个磨抛盘定 位接口 （21)， 用于将所述筒形磨抛盘基体安装在工具柄 （ 1) 上， 使 用之前将抛光膜 （3) 贴附在筒形磨抛盘基体下方圆弧端， 精确修整后 的抛光膜 （3) 的截面曲线为一精确的圆弧， 圆弧曲率半径为 r4; 选用 的抛光膜 （3) 厚度为 h， 满足 r4=r3+h。 8. 一种基于权利要求 6或 7的球面及平面光学元件的线接触磨抛 方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 1) 将磨抛盘连接杆 （ 11) 压入磨抛盘定位接口 （21) 中， 并通过 螺钉 （4) 将两者固定， 使磨抛盘连接杆 （ 11) 与磨抛盘定位接口 （5) 之间不出现间隙； 2) 采用粘结剂将抛光膜 （3) 粘贴于磨抛盘基体下部， 待粘贴剂 凝固后对抛光膜 （3) 的圆弧曲率半径进行修整； 3) 修整时， 将磨抛装置 （ 100) 安装在数控加工设备的工件轴上， 将修整砂轮 （5) 安装在数控加工设备的工具轴上， 采用点接触方式对 抛光膜 （3) 的圆弧曲率半径进行修整， 使抛光膜 （3) 上的圆弧曲率 半径处处一致； 4) 使用时， 将磨抛装置 （ 100) 安装在数控设备的工具轴上， 待 加工工件 （6) 安装在数控设备的工件轴上， 在磨抛的加工过程中， 首 先将待加工非球面的相关参数及磨抛装置 （ 100) 的尺寸数据输入工艺 软件， 并生成数控 NC文件， 磨抛装置 （ 100) 及待加工工件 （6) 即可 在数控设备的控制下， 使得在任意加工位置上， 磨抛装置 （ 100) 与待 加工工件 （6) 均为线接触， 在加工过程中， 仿形磨抛盘基体 （7) 与 待加工工件 （6) 的接触轨迹为工件的子午截面曲线的一部分， 属于仿 形法加工； 筒形磨抛盘基体与工件的接触轨迹为一包络圆， 属于范成 法加工。 9. 根据权利要求 8 所述的球面及平面光学元件的线接触磨抛方 法， 其特征在于： 使用时， 磨抛装置 （ 100) 安装在数控设备的工具轴 上， 可绕工具轴轴线转动， 以及绕工具轴摆动中心 B 点摆动， 而且磨 抛装置 （ 100) 可在水平方向上进给； 待加工工件 （6) 安装在数控设 备的工件轴上， 可绕工件轴轴线转动， 待加工工件 （6) 可在竖直方向 上进给， 由数控加工设备控制各个加工位置上磨抛盘基体的进给速度 及待加工工件 （6) 的转速。 10. 根据权利要求 8所述的球面及平面光学元件的线接触磨抛方 法， 其特征在于： 所述仿形磨抛盘基体 （7) 上的抛光膜 （3) 粘贴在 仿形磨抛盘基体 （7) 的回转面上， 粘贴高度以粘贴紧固且覆盖整个回 转面为准则； 所述筒形磨抛盘基体的抛光膜 （3) 粘贴在筒形磨抛盘基 体的圆弧状底端。 11. 根据权利要求 8所述的球面及平面光学元件的线接触磨抛方 法， 其特征在于： 所述仿形磨抛盘基体 （7) 的外形为一回转体， 其母 线为一圆弧， 曲率半径为 Γι， 精确修整后的抛光膜 （3) 的母线为一圆 弧， 曲率半径为 r2， 选用的抛光膜 （3) 厚度为 h， 满足 r2=ri+h; 所述 筒形磨抛盘基体的外形为圆筒形， 其一端为圆弧状， 圆弧曲率半径为 r3, 精确修整后的抛光膜 （3) 的截面曲线为一精确的圆弧， 圆弧曲率 半径为 r4; 选用的抛光膜 （3) 厚度为 h， 满足 r4=r3+h。 12. 一种光学元件的磨抛装置， 其特征在于， 包括工具柄 （ 1) 和 磨抛盘基体， 所述工具柄 （ 1) 用于连接磨抛盘基体并可安装在数控加 工设备的工具轴上， 所述磨抛盘基体上粘贴有抛光膜 （3)， 所述磨抛 盘基体可以是碗形磨抛盘基体 （ 12) 或球形磨抛盘基体 （8)。 13. 根据权利要求 12所述的光学元件的磨抛装置， 其特征在于： 所述工具柄 （ 1) 底部有突出的磨抛盘连接杆 （ 11)， 用于跟所述磨抛 盘基体顶部凹陷的磨抛盘定位接口进行配合， 将工具柄 （ 1) 和磨抛盘 基体连接固定后， 所述磨抛盘连接杆 （ 11) 被压入磨抛盘定位接口中， 两者之间不出现空隙。 14. 根据权利要求 12所述的光学元件的磨抛装置， 其特征在于： 所述工具柄 （ 1) 和磨抛盘基体上都设有螺纹接口， 两者通过螺钉 （4) 连接固定。 15. 根据权利要求 12所述的光学元件的磨抛装置， 其特征在于： 所述磨抛盘基体可以是碗形磨抛盘基体 （ 12)， 外形为圆筒形， 底端为 圆弧状， 所述碗形磨抛盘基体 （ 12) 包括顶部向下凹陷的碗形磨抛盘 定位接口（21)，碗形磨抛盘基体（ 12)下部圆弧处用于粘贴抛光膜（3)， 所述碗形磨抛盘基体 （ 12) 底端圆弧的曲率半径为 ， 修整后的抛光 膜（3)表面截面曲线为一精确的圆弧， 圆弧曲率半径为 r2， 抛光膜（3) 厚度为 h， 满足 r2= n+ho 16. 根据权利要求 12所述的光学元件的磨抛装置， 其特征在于： 所述磨抛盘基体可以是球形磨抛盘基体 （8)， 外形为球形或是球的一 部分， 所述球形磨抛盘基体 （8) 包括顶部向下凹陷的球形磨抛盘定位 接口 （21)， 所述抛光膜 （3) 粘贴在球面上， 所述球形磨抛盘基体 （8) 的球面曲率半径为 r3， 修整后的抛光膜 （3) 球面曲率半径为 r4， 抛光 膜 （3) 厚度为 h， 满足 r4= r3+h。 17. 一种基于权利要求 12-16 任意一项的非球面光学元件的点接 触抛光方法， 其特征在于包括以下步骤： 1)将磨抛盘连接杆（ 11)压入磨抛盘定位接口中， 并通过螺钉（4) 将两者固定， 使磨抛盘连接杆 （ 11) 与磨抛盘定位接口之间不出现间 隙； 2) 采用粘结剂将抛光膜 （3) 粘贴于磨抛盘基体下部的圆弧处， 待粘贴剂凝固后对抛光膜 （3) 的圆弧曲率半径进行修整； 3) 修整时， 将磨抛装置 （ 100) 安装在数控加工设备的工件轴上， 将修整砂轮 （5) 安装在数控加工设备的工具轴上， 采用点接触方式对 抛光膜 （3) 的圆弧曲率半径进行修整， 使抛光膜 （3) 上的圆弧曲率 半径处处一致； 4) 使用时， 将磨抛装置 （ 100) 安装在数控设备的工具轴上， 待 加工工件 （6) 安装在数控设备的工件轴上， 在磨抛的加工过程中， 首 先将待加工非球面的相关参数及磨抛装置 （ 100) 的尺寸数据输入工艺 软件， 并生成数控 NC 文件， 磨抛装置 （ 100) 及待加工工件 （6) 即 可在数控设备的控制下， 使得在任意加工位置上， 磨抛装置 （ 100) 与 待加工工件 （6)均在 P 点处实现接触， 且 P点相对于待加工工件 （6) 的运动轨迹完全吻合于待加工非球面的子午截面曲线。 18. 根据权利要求 17 所述的一种非球面光学元件的点接触抛光 方法， 其特征在于： 若待加工工件 （6) 为凸面且采用外抛方式进行磨 抛加工， 则只需对抛光膜 （3) 的外侧圆弧 （31) 进行修整； 若待加工 工件 （6) 为凸面且采用内抛方式进行磨抛加工， 则只需对抛光膜 （3) 的内侧圆弧 （32) 进行修整； 若待加工工件 （6) 为凹面， 则只需对抛 光膜 （3) 的外侧圆弧 （31) 进行修整； 也可同时对抛光膜 （3) 的外 侧圆弧 （31) 及内侧圆弧 （32) 进行修整。 19. 根据权利要求 17 所述的一种非球面光学元件的点接触抛光 方法， 其特征在于： 使用时， 磨抛装置 （ 100) 安装在数控设备的工具 轴上， 可绕工具轴轴线转动， 以及绕工具轴摆动中心 B点摆动， 而且 磨抛装置 （ 100) 可在水平方向上进给； 待加工工件 （6) 安装在数控 设备的工件轴上， 可绕工件轴轴线转动， 待加工工件 （6) 可在竖直方 向上进给， 由数控加工设备控制各个加工位置上磨抛盘基体的进给速 度及待加工工件 （6) 的转速。 20. 根据权利要求 17 所述的一种非球面光学元件的点接触抛光 方法， 其特征在于： 所述碗形磨抛盘基体 （ 12) 底端圆弧的曲率半径 为 Γι， 修整后的抛光膜 （3) 表面截面曲线为一精确的圆弧， 圆弧曲率 半径为 r2， 抛光膜 （3) 厚度为 h， 满足 r2= n+h; 所述球形磨抛盘基 体 （8) 的球面曲率半径为 r3， 修整后的抛光膜 （3) 球面曲率半径为 r4， 抛光膜 （3) 厚度为 h， 满足 r4= r3+h。 |
本发明涉及光学元件加工， 尤其是光学元件磨抛装置及方法 背景技术
传统的球面、 平面光 元件的抛光加工工艺多采用准球心法进 行 速抛光， 其加工设备 价低廉， 且操作简单。 但是这种设备对 于磨抛盘与工件之间接触压力的控制较为模糊 ， 浮动范围大 因此 不容易实现确定量加工。 而且， 在传统的抛光方法中， '种 率半 径 口径的工件就需要一 抛盘基体， 同口径不同曲 ：半 或者 同曲率半径不同口径的工件都需要不同的磨抛 盘， 这就 ：成 加工 成本的提升。
非球面光学元件相对于球面光学元 具有巨大的优势 在现代 社会的各个领域都对非球面光学元件具 巨大的需求。 因此， 如何 高精度高效率地进行非球面元件的加工成为当 今社会亟待解决的问 目前， 成熟的非球面光学元件数控抛光技术主要应用 在大口径 径了曲 的光学元件加工中， 诸如 小研抛盘工具的数控光学表面成形技 术、 应力盘抛光技术、 离子束抛光技术、 磁流变抛光技术等等。 如 上所述的数控加工技术， 其加工的面形精度非常高， 均能达到优于 λ / 10 的精度， 但是其加工成本对于应用范围越来越广泛的非 球面 光学元件加工而言， 却是无法承受的。 大口径非球面光学元件的加 工已经基本上摆脱了手工加工的方式。
对于中小口径的非球面光学元件， 现阶段仍是手工加工及数控 加工的并存状态。 手工加工对工人的经验有较高的要求， 加工精度 较高， 具有丰富经验的加工工人加工出来的元件的面 形精度同样能 达到 λ / 10 的程度， 但是加工效率低下， 很难适应社会对非球面光 学元件的需求； 而中小口径非球面光学元件的数控加工技术普 遍采 用模压成形、 注塑成形等技术， 这些数控技术的加工效率相当高， 但是因为其加工原理均属于复制加工范畴， 加工精度在很大程度上 受限模具的精度， 而且其可加工材料也有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学元件的磨抛装 置及方法， 其能 够达到提高加工精度及加工效率、 降低生产成本。
本发明的核心是磨抛方法： 磨抛过程中抛光工具的抛光皮修整 成球面、 圆环面、 圆柱面、 圆锥面或平面。 抛光皮与工件之间的接 触根据工件被抛光的表面形状形成理论上的点 接触， 线接触和面接 触。 抛光工具与工件之间的抛光压力取决于抛光皮 的弹性模量， 工 件与抛光工具的几何形状以及抛光工具的压入 深度 （相当于磨削时 的切削深度）， 抛光压力大小受抛光工具相对工件的运动轨迹 控制。 抛光工具相对于工件的运动轨迹与磨削时相同 ， 采用轨迹控制， 以 确保抛光工具的压入深度与需求的抛光压力相 对应。 材料的去除机 理与传统的抛光过程相同， 取决于抛光压力、 相对线速度、 抛光皮 和工件特性以及抛光液的特性。
本发明提出的第一种技术方案是：
一种球面及平面光学元件的面接触磨抛装置， 其特征在于： 它 包括工具柄和筒形磨抛盘基体， 所述工具柄用于连接筒形磨抛盘基 体并可安装在数控加工设备的工具轴上， 或者将筒形磨抛盘基体与 工具柄合为一个整体， 作为一个独立的抛光装置， 所述筒形磨抛盘 基体上粘贴有抛光膜。
优选的， 所述工具柄底部有突出的磨抛盘连接杆， 用于跟所述 筒形磨抛盘基体顶部凹陷的磨抛盘定位接口进 行配合， 将工具柄和 筒形磨抛盘基体连接固定后， 所述磨抛盘连接杆被压入磨抛盘定位 接口中， 两者之间不出现空隙。 从而保证所述筒形磨抛盘基体、 工 具柄的同轴度。
优选的， 所述工具柄和筒形磨抛盘基体上都设有螺纹接 口， 两 者通过螺钉连接固定。 所述螺钉优选为内六角螺钉。 既保证两者间 的连接可靠性， 又方便安装维护。
优选的， 所述筒形磨抛盘基体外形为圆筒形， 底端为圆弧状， 所述筒形磨抛盘基体包括顶部向下凹陷的磨抛 盘定位接口， 筒形磨 抛盘基体下部圆弧处用于粘贴抛光膜。 所述抛光膜可依据待加工工 件的材料进行选取， 抛光膜裁剪形状可任意， 以粘贴方便、 紧固为 准则。
优选的， 所述筒形磨抛盘基体圆弧状底端的圆弧曲率半 径为 使用前， 对贴附在筒形磨抛盘基体圆弧端的抛光膜进行 修整， 使其 表面截面曲线为一精确的圆弧，圆弧曲率半径 为 r 2 ，抛光膜厚度为 h， 满足 o
一种球面及平面光学元件的面接触磨抛方法， 包括以下步骤：
( 1 ) 将磨抛盘连接杆压入磨抛盘定位接口中， 并通过螺钉将两 者固定， 使磨抛盘连接杆与磨抛盘定位接口之间不出现 间隙；
( 2 ) 采用粘结剂将抛光膜粘贴于筒形磨抛盘基体下 部圆弧处， 待粘贴剂凝固后对抛光膜的圆弧曲率半径进行 修整；
( 3 ) 修整时， 将磨抛装置安装在数控加工设备的工件轴上， 将 修整砂轮安装在数控加工设备的工具轴上， 采用点接触方式对抛光 膜的圆弧表面的曲率半径进行修整， 使抛光膜上的圆弧曲率半径处 处一致， 并且使经过修整的抛光膜表面曲率半径与待加 工的球面或 平面工件的曲率半径大小相同， 符号相反；
( 4 ) 在使用过程中， 磨抛装置安装在数控设备的工具轴上， 待 加工工件安装在数控设备的工件轴上， 在磨抛加工过程中， 首先将 待加工工件面形的相关参数及磨抛装置的尺寸 数据输入工艺软件， 并生成数控 NC文件，磨抛装置及待加工工件即可在数控设 的精确 定位控制下， 使得在任意加工位置上， 抛光膜的曲率中心与待加工 工件的曲率中心时刻重合， 磨抛装置与待加工工件表面成环面接触， 实现抛光加工。
优选的， 使用时， 磨抛装置安装在数控设备的工具轴上， 可绕 工具轴轴线转动， 以及绕工具轴摆动中心 B 点摆动， 而且磨抛装置 可在水平方向上进给； 待加工工件安装在数控设备的工件轴上， 可 绕工件轴轴线转动， 待加工工件可在竖直方向上进给， 由数控加工 设备控制各个加工位置上磨抛盘基体的进给速 度及待加工工件的转 速。 即可以保证在各个加工位置上磨抛盘与工件之 间的接触压力恒 定， 保证了恒定的去除量， 进而实现确定量加工。
优选的， 所述修整工具可以是切削刃几何形状不确定的 砂轮或 者切削刃几何形状确定的铣刀盘。
优选的， 所述筒形磨抛盘基体圆弧状底端的圆弧曲率半 径为 使用前， 对贴附在筒形磨抛盘基体圆弧端的抛光膜进行 修整， 使其 表面截面曲线为一精确的圆弧，圆弧曲率半径 为 r 2 ，抛光膜厚度为 h， 满足 o
本发明提出的第二种技术方案是：
一种球面及平面光学元件的线接触磨抛装置， 其特征在于： 它 包括工具柄和磨抛盘基体， 所述工具柄用于连接磨抛盘基体并可安 装在数控加工设备的工具轴上， 或者将筒形磨抛盘基体与工具柄合 为一个整体， 作为一个独立的抛光装置， 所述磨抛盘基体上粘贴有 抛光膜， 所述磨抛盘基体可以是仿形磨抛盘基体或筒形 磨抛盘基体。
优选的， 所述工具柄底部有突出的磨抛盘连接杆， 用于跟所述 磨抛盘基体顶部凹陷的磨抛盘定位接口进行配 合， 将工具柄和磨抛 盘基体连接固定后， 所述磨抛盘连接杆被压入磨抛盘定位接口中， 两者之间不出现空隙。 从而保证所述筒形磨抛盘基体、 工具柄的同 轴度。
优选的， 所述工具柄和磨抛盘基体上都设有螺纹接口， 两者通 过螺钉连接固定。 所述螺钉优选为内六角螺钉。 既保证两者间的连 接可靠性， 又方便安装维护。
优选的， 所述仿形磨抛盘基体的外形为一回转体， 其母线为一 圆弧， 曲率半径为 r 1 ; 在仿形磨抛盘基体的一端设有一个磨抛盘定 位接口， 用于将所述仿形磨抛盘基体安装在工具柄上， 使用之前将 抛光膜贴附于仿形磨抛盘基体的回转面上， 精确修整后的抛光膜的 母线为一圆弧， 曲率半径为 r 2 ; 选用的抛光膜厚度为 h，满足 r 2 = r i +h。
优选的， 所述筒形磨抛盘基体的外形为圆筒形， 其一端为圆弧 状， 圆弧曲率半径为 r 3 ; 另一端设有一个磨抛盘定位接口， 用于将 所述筒形磨抛盘基体安装在工具柄上， 使用之前将抛光膜贴附在筒 形磨抛盘基体下方圆弧端， 精确修整后的抛光膜的截面曲线为一精 确的圆弧， 圆弧曲率半径为 r 4 ; 选用的抛光膜厚度为 h，满足 r 4 =r 3 +h。 一种球面及平面光学元件的线接触磨抛方法， 其特征在于包括 以下步骤：
1 ) 将磨抛盘连接杆压入磨抛盘定位接口中， 并通过螺钉将两者 固定， 使磨抛盘连接杆与磨抛盘定位接口之间不出现 间隙；
2 ) 采用粘结剂将抛光膜粘贴于磨抛盘基体下部， 待粘贴剂凝固 后对抛光膜的圆弧曲率半径进行修整；
3 ) 修整时， 将磨抛装置安装在数控加工设备的工件轴上， 将修 整砂轮安装在数控加工设备的工具轴上， 采用点接触方式对抛光膜 的圆弧曲率半径进行修整， 使抛光膜上的圆弧曲率半径处处一致；
4 ) 使用时， 将磨抛装置安装在数控设备的工具轴上， 待加工工 件安装在数控设备的工件轴上， 在磨抛的加工过程中， 首先将待加 工非球面的相关参数及磨抛装置的尺寸数据输 入工艺软件， 并生成 数控 NC文件， 磨抛装置及待加工工件即可在数控设备的控制 下， 使 得在任意加工位置上， 磨抛装置与待加工工件均为线接触， 在加工 过程中， 仿形磨抛盘基体与待加工工件的接触轨迹为工 件的子午截 面曲线的一部分， 属于仿形法加工； 筒形磨抛盘基体与工件的接触 轨迹为一包络圆， 属于范成法加工。
优选的， 使用时， 磨抛装置安装在数控设备的工具轴上， 可绕 工具轴轴线转动， 以及绕工具轴摆动中心 B 点摆动， 而且磨抛装置 可在水平方向上进给； 待加工工件安装在数控设备的工件轴上， 可 绕工件轴轴线转动， 待加工工件可在竖直方向上进给， 由数控加工 设备控制各个加工位置上磨抛盘基体的进给速 度及待加工工件的转 速。 即可以保证在各个加工位置上磨抛盘与工件之 间的接触压力恒 定， 保证了恒定的去除量， 进而实现确定量加工。
优选的， 所述修整工具可以是切削刃几何形状不确定的 砂轮或 者切削刃几何形状确定的铣刀盘。
优选的， 所述仿形磨抛盘基体上的抛光膜粘贴在仿形磨 抛盘基 体的回转面上， 粘贴高度以粘贴紧固且覆盖整个回转面为准则 ； 所 述筒形磨抛盘基体的抛光膜粘贴在筒形磨抛盘 基体的圆弧状底端。 所述抛光膜可依据待加工工件的材料进行选取 ， 抛光膜裁剪形状可 任意， 以粘贴方便、 紧固为准则。
优选的， 所述仿形磨抛盘基体的外形为一回转体， 其母线为一 圆弧， 曲率半径为 精确修整后的抛光膜的母线为一圆弧， 曲率 半径为 r 2 ， 选用的抛光膜厚度为 h， 满足 r 2 = r i +h ; 所述筒形磨抛盘 基体的外形为圆筒形， 其一端为圆弧状， 圆弧曲率半径为 r 3 ， 精确 修整后的抛光膜的截面曲线为一精确的圆弧， 圆弧曲率半径为 r 4 ; 选用的抛光膜厚度为 h， 满足 r 4 =r 3 +h。
本发明提出的第三种方式是：
本发明的技术方案是： 一种非球面光学元件的点接触抛光装置， 包括工具柄和磨抛盘基体， 所述工具柄用于连接磨抛盘基体并可安 装在数控加工设备的工具轴上， 或者将磨抛盘基体与工具柄合为一 个整体， 作为一个独立的抛光装置， 所述磨抛盘基体上粘贴有抛光 膜， 所述磨抛盘基体可以是碗形磨抛盘基体或球形 磨抛盘基体。
优选的， 所述工具柄底部有突出的磨抛盘连接杆， 用于跟所述 磨抛盘基体顶部凹陷的磨抛盘定位接口进行配 合， 将工具柄和磨抛 盘基体连接固定后， 所述磨抛盘连接杆被压入磨抛盘定位接口中， 两者之间不出现空隙。 从而保证所述磨抛盘基体、 工具柄的同轴度。
优选的， 所述工具柄和磨抛盘基体上都设有螺纹接口， 两者通 过螺钉连接固定。 所述螺钉优选为内六角螺钉。 既保证两者间的连 接可靠性， 又方便安装维护。
优选的， 所述磨抛盘基体可以是碗形磨抛盘基体， 外形为圆筒 形， 底端为圆弧状， 所述碗形磨抛盘基体包括顶部向下凹陷的碗形 磨抛盘定位接口， 碗形磨抛盘基体下部圆弧处用于粘贴抛光膜； 所 述碗形磨抛盘基体底端圆弧的曲率半径为 ， 修整后的抛光膜表面 截面曲线为一精确的圆弧， 圆弧曲率半径为 r 2 ， 抛光膜厚度为 h， 满 足 r 2 = ri+h o
优选的， 所述磨抛盘基体可以是球形磨抛盘基体， 外形为球形 或是球的一部分， 所述球形磨抛盘基体包括顶部向下凹陷的球形 磨 抛盘定位接口， 所述抛光膜粘贴在球面上； 所述球形磨抛盘基体的 球面曲率半径为 r 3 ， 修整后的抛光膜球面曲率半径为 r 4 ， 抛光膜厚 度为 h， 满足 r 4 = r 3 +h。
一种非球面光学元件的点接触抛光方法， 其特征在于包括以下 步骤：
( 1 ) 将磨抛盘连接杆压入磨抛盘定位接口中， 并通过螺钉将两 者固定， 使磨抛盘连接杆与磨抛盘定位接口之间不出现 间隙；
( 2 ) 采用粘结剂将抛光膜粘贴于磨抛盘基体上， 待粘贴剂凝固 后对抛光膜的圆弧曲率半径进行修整；
( 3 ) 修整时， 将磨抛装置安装在数控加工设备的工件轴上， 将 修整砂轮安装在数控加工设备的工具轴上， 采用点接触方式对抛光 膜的圆弧曲率半径进行修整， 使抛光膜上的圆弧曲率半径处处一致；
( 4 ) 使用时， 将磨抛装置安装在数控设备的工具轴上， 待加工 工件安装在数控设备的工件轴上， 在磨抛的加工过程中， 首先将待 加工非球面的相关参数及磨抛装置的尺寸数据 输入工艺软件， 并生 成数控 NC文件， 磨抛装置及待加工工件即可在数控设备的控制 下， 使得在任意加工位置上， 磨抛装置与待加工工件均在 P 点处实现接 触， 且 P 点相对于待加工工件的运动轨迹完全吻合于待 加工非球面 的子午截面曲线。
优选的， 若待加工工件为凸面且采用外抛方式进行磨抛 加工， 则只需对抛光膜的外侧圆弧进行修整； 若待加工工件为凸面且采用 内抛方式进行磨抛加工， 则只需对抛光膜的内侧圆弧进行修整； 若 待加工工件为凹面， 则只需对抛光膜的外侧圆弧进行修整； 也可同 时对抛光膜的外侧圆弧及内侧圆弧进行修整。 所述修整工具可以是 切削刃几何形状不确定的砂轮或者切削刃几何 形状确定的铣刀盘。 所述抛光膜可依据待加工工件的材料进行选取 ， 抛光膜裁剪形状可 任意， 以粘贴方便、 紧固为准则。
优选的， 使用时， 磨抛装置安装在数控设备的工具轴上， 可绕 工具轴轴线转动， 以及绕工具轴摆动中心 B 点摆动， 而且磨抛装置 可在水平方向上进给； 待加工工件安装在数控设备的工件轴上， 可 绕工件轴轴线转动， 待加工工件可在竖直方向上进给， 由数控加工 设备控制各个加工位置上磨抛盘基体的进给速 度及待加工工件的转 速。 即可以保证在各个加工位置上磨抛盘与工件之 间的接触压力恒 定， 保证了恒定的去除量， 进而实现确定量加工。
优选的， 所述碗形磨抛盘基体底端圆弧的曲率半径为 修整 后的抛光膜表面截面曲线为一精确的圆弧， 圆弧曲率半径为 r 2 ， 抛 光膜厚度为 h， 满足 r 2 = ri +h ; 所述球形磨抛盘基体的球面曲率半径 为 r 3 ， 修整后的抛光膜球面曲率半径为 r 4 ， 抛光膜厚度为 h， 满足 r 4 = r 3 +h。
本发明具有以下有益效果：
1. 本发明装置中的抛光膜表面的曲率半径可以实 现在位精确 修整。
2. 本发明中独立的工具柄具有通用性， 从而降低了装置的加工 成本。
3. 传统的球面及平面光学元件的抛光工艺是使磨 抛盘与工件 的整个表面接触， 是球面或平面接触， 依靠磨抛盘的摆动来实现乱 序抛光； 本发明的磨抛盘采用筒形的外观， 抛光过程中为环面接触， 依靠对抛光膜形状的修整， 使同一外形尺寸的磨抛盘可适用于多种 曲率半径的工件的磨抛加工。
4.传统的球面磨抛工艺采用准球心法抛光， 磨抛盘与工件是面 接触方式， 采用仿形法进行抛光加工， 本发明的磨抛盘与工件为线 接触方式， 即在整个加工过程中， 磨抛盘与工件表面的接触轨迹为 一条闭合的或非闭合的曲线， 由于工件的旋转， 从而得到所需表面。
5.本发明的磨抛盘， 特别是碗形磨抛盘具有通用性， 依靠对抛 光膜形状的修整， 使同一外形尺寸的磨抛盘可适用于多种曲率半 径 的工件的磨抛加工。
6. 本发明由数控加工设备控制各个加工位置上磨 抛盘基体的 进给速度及待加工工件的转速， 即可以保证在各个加工位置上磨抛 盘与工件之间的接触压力恒定， 保证了恒定的去除量， 进而实现确 定量加工。
附图说明 图 1 是本发明方案一中磨抛装置的第一实施例的结 构图； 图 2 是本发明中工具柄 1 的结构图；
图 3 是图 1 中筒形磨抛盘基体的结构图；
图 4 是方案一中对实施例一的结构进行抛光膜修整 的示意图； 图 5 是方案一中采用实施例一的结构对凹面元件进 行磨抛加 工的示意图；
图 6 是本发明方案一中磨抛装置的实施例二的结构 图； 图 7 是图 6中筒形磨抛盘基体的结构图；
图 8 是方案一中采用实施例二的结构对凸面元件进 行磨抛加 工的示意图；
图 9 是本发明方案一中磨抛装置的实施例三的结构 图； 图 10 是图 9中筒形磨抛盘基体的结构图；
图 11 是方案一中采用实施例三的结构对平面元件进 行磨抛加 工的示意图。
图 12 是本发明磨抛装置方案二中的实施例四的结构 图； 图 13是图 12中仿形磨抛盘基体的结构图；
图 14是对方案二中实施例四进行抛光膜修整的示 图； 图 15是方案二中采用实施例四的结构对凸面元件 行外抛加工 的示意图；
图 16是本发明磨抛装置方案二中的实施例五的结 图； 图 17是图 16中碗形磨抛盘基体 12的结构图；
图 18是方案二中采用实施例五的结构对凹面元件 行外抛加工 的示意图；
图 19是本发明磨抛装置方案二中的实施例六的结 图； 图 20 是图 19中筒形磨抛盘基体的结构图；
图 21是方案二中采用实施例六的结构对凸面元件 行抛光加工 的示意图；
图 22是方案二中采用实施例六的结构对凹面元件 行抛光加工 的示意图；
图 23是方案二中采用实施例六的结构对平面元件 行抛光加工 的示意图；
图 24为本发明磨抛装置方案三的第七实施例的结 图； 图 25为筒形磨抛盘基体的结构图；
图 26 是筒形磨抛盘进行抛光膜修整的示意图；
图 27 是采用第七实施例对凸非球面光学元件进行外 抛加工的 示意图；
图 28是采用第七实施例对凸非球面光学元件进行 抛加工的示 意图；
图 29 是采用第七实施例对凹非球面光学元件进行磨 抛加工的 示意图；
图 30 是本发明磨抛装置方案三的第八实施例的结构 图； 图 3 1是图 30中球形磨抛盘基体的结构图；
图 32 是方案三采用第八实施例对凸非球面光学元件 进行磨抛 加工的示意图；
图 33 是方案三中采用第八实施例对凹非球面光学元 件进行磨 抛加工的示意图。
其中： 1、 工具柄； 2、 筒形磨抛盘基体； 3、 抛光膜； 4、 螺钉； 5、 修整砂轮； 6、 待加工工件； 7、 仿形磨抛盘基体； 8、 球形磨抛 盘基体； 9、 螺钉； 1 1、 磨抛盘连接杆； 12、 碗形磨抛盘基体； 21、 磨抛盘定位接口； 3 1、 外侧圆弧； 32、 内侧圆弧； 100、 磨抛装置。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一歩说明 。
首先介绍本发明的方案一参见图 1- 1 1 :
方案一是一种球面及平面光学元件的面接触磨 抛装置： 实施例一：
如图 1 -图 5所示， 工具柄 1下部设有磨抛盘连接杆 1 1， 可压入 筒形磨抛盘基体 2上部的磨抛盘定位接口 21 中。 安装时， 将磨抛盘 连接杆 1 1压入磨抛盘定位接口 2 1 中， 并与筒形磨抛盘基体 2固定， 使得磨抛盘连接杆 1 1与磨抛盘定位接口 21之间不出现间隙。 其中， 工具柄 1 通过任意一种扳手接口， 如内三角、 内四角、 内六角、 双 孔接口等与筒形磨抛盘基体 2 紧固， 由此既保证两者间的连接可靠 性， 又方便安装维护。
筒形磨抛盘基体 2下部圆弧处用于粘贴抛光膜 3。抛光膜 3可依 据待加工工件 7 的材料进行选取， 抛光膜 3 裁剪形状可任意， 以粘 贴方便、 紧固为准则。 采用粘结剂将抛光膜 3 粘贴于筒形磨抛盘基 体 2下部的圆弧处， 粘贴高度以粘贴紧固为准则。
装配时， 首先将磨抛盘连接杆 1 1 压入磨抛盘定位接口 2 1 中， 优选地通过内六角螺钉 4 与筒形磨抛盘基体 2 固定， 使得磨抛盘连 接杆 1 1 与磨抛盘定位接口 2 1 之间不出现间隙； 再在裁剪好的抛光 膜 3 —面涂抹粘结剂粘贴于筒形磨抛盘基体 2 下部的圆弧处， 待粘 结剂凝固后， 即完成加工准备。
按照上述结构并装配后， 即可对磨抛装置 100进行抛光膜 3 的 修整。 将磨抛装置 100 安装在数控加工设备的工件轴上， 将修整砂 轮 5 安装在数控加工设备的工具轴上， 采用点接触方式对抛光膜 3 的圆弧表面的曲率半径进行修整。 经过修整后的抛光膜 3 的曲率半 径处处一致， 并且使经过修整的抛光膜表面曲率半径与待加 工的球 面或平面工件的曲率半径大小相同， 符号相反， 提高了磨抛加工时 的定位精度及加工精度。
如图 5 所示为采用本发明磨抛装置第一实施例对凹面 元件进行 磨抛加工的示意图。 在使用过程中， 磨抛装置 100 安装在数控设备 的工具轴上， 可绕工具轴轴线转动， 及绕工具轴摆动中心 B 点摆动， 而且磨抛装置 100 可在水平方向上进给； 待加工工件 6 安装在数控 设备的工件轴上， 可绕工件轴轴线转动， 工件可在竖直方向上进给。 在磨抛加工过程中， 首先将待加工工件 6 面形的相关参数及磨抛装 置 100 的尺寸数据输入工艺软件， 并生成数控 NC 文件， 磨抛装置 100及待加工工件 6即可在数控设备的精确定位控制下，使得在 意 加工位置上， 磨抛装置与待加工工件 6 均能吻合接触， 实现抛光加 工。
实施例二： 如图 6所示为本发明磨抛装置 100第二实施例的结构图， 其工 具柄 1、 筒形磨抛盘基体 2的结构示意图分别如图 2、 图 7所示。 在 该实施例中， 磨抛装置 100 包括： 一工具柄 1， 用于安装筒形磨抛 盘； 一筒形磨抛盘基体 2， 用于贴附抛光膜 3 ; —抛光膜 3， 用于与 待加工工件 6 (图未示） 接触实现磨抛加工。 本实施例适用于凸面元 件的磨抛加工， 其装配流程及对抛光膜 3的修整与第一实施例相同， 在此不再赘述。
如图 8 所示为采用第二实施例对凸面元件进行磨抛加 工的示意 图， 第二实施例的使用与第一实施例的使用方法相 同， 在此不再赘 述。
实施例三：
如图 9 所示为本发明磨抛装置的第三实施例的结构图 ， 其工具 柄 1、 筒形磨抛盘基体 2 的结构示意图分别如图 2、 图 10所示。 在 该实施例中， 磨抛装置 100包括： 一工具柄 1， 用于安装筒形磨抛盘； 一筒形磨抛盘基体 2， 用于贴附抛光膜 3 ; —抛光膜 3， 用于与待加 工工件 6 (图未示） 接触实现磨抛加工。 本实施例适用于平面元件的 磨抛加工， 其装配流程及对抛光膜 3 的修整与第一实施例相同， 在 此不再赘述。 本实施例其实是第一、 第二实施例的特殊形式， 即当 第一、 第二实施例中磨抛盘基体圆弧端的曲率半径趋 近于无穷大时 的特例。
如图 1 1所示为采用第三实施例对平面元件进行磨抛 工的示意 图， 第三实施例的使用与第一实施例的使用方法相 同， 在此不再赘 述。
可以理解的是， 无论是采用第一实施例还是第二实施例还是第 三实施例， 由于抛光膜 3 与待加工工件 6 的接触面积较小， 因此抛 光膜 3 的磨损会较快， 但是该套磨抛装置 100 具有一定的普适性， 只需要对抛光膜 3 表面的曲率半径进行精确修整， 即可实现单一磨 抛装置 100对多口径多曲率半径的工件的磨抛加工。
本发明的方案二为：
方案二是一种球面及平面光学元件的线接触磨 抛装置： 实施例四：
如图 12- 14所示， 工具柄 1 下部设有磨抛盘连接杆 1 1， 可压入 仿形磨抛盘基体 7上部的磨抛盘定位接口 21 中。 安装时， 将磨抛盘 连接杆 1 1压入磨抛盘定位接口 21 中， 并与仿形磨抛盘基体 7固定， 使得磨抛盘连接杆 1 1与磨抛盘定位接口 21之间不出现间隙。 其中， 工具柄 1 通过任意一种扳手接口， 如内三角、 内四角、 内六角、 双 孔接口等与仿形磨抛盘基体 7 紧固， 由此既保证两者间的连接可靠 性， 又方便安装维护。 所述仿形磨抛盘基体 7 的外形为一回转体， 其母线为一圆弧， 曲率半径为 Γ ι ， 该形状的仿形磨抛盘适用于凸面 元件的抛光加工。
仿形磨抛盘基体 7 的回转面用于粘贴抛光膜 3。 抛光膜 3可依 据待加工工件 6 的材料进行选取， 抛光膜 3 裁剪形状可任意， 以粘 贴方便、 紧固为准则。 采用粘结剂将抛光膜 3 粘贴于仿形磨抛盘基 体 7的回转面上， 粘贴高度以粘贴紧固且覆盖整个回转面为准则 。
装配时， 首先将磨抛盘连接杆 1 1 压入磨抛盘定位接口 21 中， 优选地通过内六角螺钉 4 与仿形磨抛盘 7 固定， 使得磨抛盘连接杆 1 1与磨抛盘定位接口 21之间不出现间隙； 再在裁剪好的抛光膜 3— 面涂抹粘结剂粘贴于仿形磨抛盘基体 7 的回转面上， 待粘结剂凝固 后， 即完成加工准备。
按照上述结构并装配后， 即可对磨抛装置 100进行抛光膜 3 的 修整。 如图 14所示为对第一实施例进行抛光膜 3修整的示意图。 将 磨抛装置 100 安装在数控加工设备的工件轴 （图未示） 上， 磨抛装 置 100可绕工件轴轴线旋转，并绕数控加工设备的 工件轴摆动中心 B 摆动， 且可在水平方向上进给； 将修整砂轮 5 安装在数控加工设备 的工具轴 （图未示） 上， 修整砂轮 5 可绕工具轴轴线旋转， 且可在 竖直方向上进给。 采用点接触方式对抛光膜 3 圆弧曲率半径进行修 整。 经过修整后的抛光膜 3 的表面， 其圆弧曲率半径处处一致， 提 高了抛光加工时的定位精度及加工精度。
如图 15所示为采用本发明磨抛装置 100第一实施例对凸面元件 进行抛光加工的示意图。 在使用过程中， 磨抛装置 100 安装在数控 设备的工具轴 （图未示） 上， 可绕工具轴轴线转动， 及绕工具轴摆 动中心 B 点摆动， 而且磨抛装置 100可在水平方向上进给； 待加工 工件 6 安装在数控设备的工件轴上， 可绕工件轴轴线转动， 工件可 在竖直方向上进给。 在抛光的加工过程中， 首先将待加工非球面的 相关参数及磨抛装置 100的尺寸数据输入工艺软件， 并生成数控 NC 文件， 磨抛装置 100及待加工工件 6 即可在数控设备的控制下， 使 得在任意加工位置上， 磨抛装置 100与待加工工件 6 均为线接触， 且接触轨迹完全吻合于待加工球面工件的子午 截面曲线。
实施例五：
如图 17所示为本发明磨抛装置 100第五实施例的结构示意图， 实施例五的工具柄 1、 仿形磨抛盘基体 7 的结构分别如图 2和图 17 所示。 在该实施例中， 磨抛装置 100包括： 一工具柄 1， 用于安装仿 形磨抛盘基体 7 ; —仿形磨抛盘基体 7， 用于贴附抛光膜 3 ; —抛光 膜 3， 用于与待加工工件 6 (图未示） 接触实现抛光加工。 该形状的 仿形磨抛盘基体 7 适用于凹面元件的抛光加工。 其装配流程及对抛 光膜 3 的修整与第四实施例相同， 在此不再赘述。
如图 18所示为采用第五实施例对凹面元件进行外抛 工的示意 图， 第五实施例的使用与第四实施例的使用方法相 同， 在此不再赘 述。
实施例六：
如图 19和图 20所示为本发明磨抛装置 100实施例的结构图， 本实施例的工具柄 1、筒形磨抛盘基体 2的结构分别如图 2、20所示。 在该实施例中， 磨抛装置 100包括： 一工具柄 1， 用于安装筒形磨抛 盘基体 2 ; —筒形磨抛盘基体 2， 用于贴附抛光膜 3 ; —抛光膜 3， 用于与待加工工件 6 (图未示） 接触实现抛光加工。 本实施例的装配 流程及对抛光膜 3 的修整 （如图 24所示） 与第四实施例相同， 在此 不再赘述。
本实施例中， 筒形磨抛盘基体 2 采用了筒形外观， 此外形的优 点在于同一尺寸的磨抛盘适用于多种口径多种 曲率半径的工件面形 加工。 因其加工原理与球面的铣磨原理相同， 均是范成法加工， 抛 光膜 3与工件的接触轨迹为一包络圆。
如图 21、 图 22及图 23所示， 分别为采用本发明磨抛装置第六 实施例对凸面元件、 凹面元件、 平面元件进行抛光加工的示意图。
本发明的方案三为：
实施例七：
实施例七： 如图 2及图 24-25所示， 工具柄 1 下部设有磨抛盘 连接杆 1 1， 可压入筒形磨抛盘基体 2上部的筒形磨抛盘定位接口 21 中。 安装时， 将磨抛盘连接杆 1 1 压入筒形磨抛盘定位接口 21 中， 并与筒形磨抛盘基体 2固定， 使得磨抛盘连接杆 1 1与筒形磨抛盘定 位接口 21之间不出现间隙。其中，工具柄 1 通过任意一种扳手接口， 如内三角、 内四角、 内六角、 双孔接口等与筒形磨抛盘基体 2紧固， 由此既保证两者间的连接可靠性， 又方便安装维护。
筒形磨抛盘基体 2下部圆弧处用于粘贴抛光膜 3。抛光膜 3可依 据待加工工件 6 的材料进行选取， 抛光膜 3 裁剪形状可任意， 以粘 贴方便、 紧固为准则。 采用粘结剂将抛光膜 3 粘贴于筒形磨抛盘基 体 2下部的圆弧处， 粘贴高度以粘贴紧固为准则。
装配时， 首先将磨抛盘连接杆 1 1 压入筒形磨抛盘定位接口 21 中， 优选地通过内六角螺钉与筒形磨抛盘基体 2 固定， 使得磨抛盘 连接杆 1 1 与筒形磨抛盘定位接口 21 之间不出现间隙； 再在裁剪好 的抛光膜 3—面涂抹粘结剂粘贴于筒形磨抛盘基体 2下部的圆弧处， 待粘结剂凝固后， 即完成加工准备。
按照上述结构并装配后， 即可对磨抛装置 100进行抛光膜 3 的 修整。 将磨抛装置 100 安装在数控加工设备的工件轴上， 将修整砂 轮 5 安装在数控加工设备的工具轴上， 采用点接触方式对抛光膜 3 圆弧曲率半径进行修整。 若待加工工件 6 为凸面且采用外抛方式进 行磨抛加工， 则只需对抛光膜 3 的外侧圆弧 3 1进行修整； 若待加工 工件 6 为凸面且采用内抛方式进行磨抛加工， 则只需对抛光膜 3 的 内侧圆弧 32进行修整； 若待加工工件 6为凹面， 则只需对抛光膜 3 的外侧圆弧 3 1 进行修整； 也可同时对抛光膜 3 的外侧圆弧 3 1 及内 侧圆弧 32进行修整。 经过修整后的抛光膜 3 的圆弧曲率半径处处一 致， 提高了磨抛加工时的定位精度及加工精度。
如图 27所示为采用本实施例七对凸非球面光学元件 行外抛加 工的示意图。 在使用过程中， 磨抛装置 100 安装在数控设备的工具 轴上， 可绕工具轴轴线转动， 及绕工具轴摆动中心 B 点摆动， 而且 磨抛装置 100可在水平方向上进给； 待加工工件 6 安装在数控设备 的工件轴上， 可绕工件轴轴线转动， 工件可在竖直方向上进给。 在 外抛的加工方式中， P点位于抛光膜 3外侧区域。 在磨抛的加工过程 中， 首先将待加工非球面的相关参数及磨抛装置 100 的尺寸数据输 入工艺软件， 并生成数控 NC 文件， 磨抛装置 100 及待加工工件 6 即可在数控设备的控制下， 使得在任意加工位置上， 磨抛装置 100 与待加工工件 6均在 P点处实现接触， 且 P点相对于工件的运动轨 迹完全吻合于待加工非球面的子午截面曲线。
如图 28所示为采用本实施例七对凸非球面光学元件 行内抛加 工的示意图。 与外抛加工方式所不同的是， 在内抛的加工方式中， P 点位于抛光膜 3 的内侧区域。
如图 29所示为采用本实施例七对凹非球面光学元件 行磨抛加 工的示意图。
实施例八： 如图 2及图 30所示， 本实施例的磨抛装置 100包括 工具柄 1和球形磨抛盘基体 8， 所述工具柄 1与实施例一中的相同， 所述球形磨抛盘基体 8如图 3 1所示， 所述工具柄 1用于安装球形磨 抛盘基体 8 ; 所述球形磨抛盘基体 8用于贴附抛光膜 3 ; 所述抛光膜 3用于以 P点作为指定接触点与工件 （图未示） 接触实现磨抛加工。 本实施例的装配流程及对抛光膜的修整与第一 实施例相同。
本实施例中， 球形磨抛盘基体 8 采用了球形外观， 此外形的优 点在于指定接触点 P 的位置选择范围较第七实施例大， 因此 P 点的 线速度范围也较大， 有利于磨抛加工。 与第七实施例不同的是， 采 用第八实施例进行加工时， 凸面元件只能采用外抛的方式进行加工。
如图 32、图 33所示，分别为采用实施例八对凸非球面光学 件、 凹非球面光学元件进行磨抛加工的示意图。
可以理解的是， 无论是采用第七实施例还是第八实施例， 由于 是点接触的加工方式， 在指定接触点 P 处及其附近区域内会出现持 续的磨损， 在出现磨损后， 加工精度必然会出现下降。 此时， 可以 通过改变指定接触点 P在抛光膜 3 上的位置或重新对抛光膜 3进行 修整来恢复加工精度。 优选地采用更改接触点 P 的位置， 由于通过 修整， 抛光膜 3的圆弧形状是标准的圆， P点在圆弧上任意位置， 其 与圆弧中心的距离关系都是唯一确定的。 更改接触点 P 的位置可以 避免对抛光膜 3 的反复修整， 提高抛光膜 3 的利用率。 在多次更改 指定接触点 P 的位置后， 为了保证加工精度， 则必须对抛光膜 3 进 行再次修整。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及 特点， 其目的在 于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容 并据以实施， 并不能 以此限制本发明的保护范围。 凡根据本发明主要技术方案的精神实 质所做的修饰， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。