CN103350383B - 轴锥镜的抛光装置和抛光方法 - Google Patents

Abstract

一种轴锥镜的抛光装置和抛光方法，该装置主要由电机、转动块、转轴、调节螺杆、连杆、磨具架以及磨具构成，其位置关系是：电机带动转动块转动，转轴镶嵌在转动块中并设有调节螺杆，转轴通过螺栓与连杆相连，调节螺杆可以调节连杆在转动块上的位置，连杆与磨具架相连，磨具通过螺钉固定在磨具架上；进行抛光时，电机带动转动块转动，转动块带动转轴转动，转轴再带动连杆运动，连杆带动刀具架并带动刀具在水平方向上做往复伸缩运动，完成轴锥镜的母线抛光工作。本发明可实现轴锥镜的抛光工作，加工精度高，装置结构简单，抛光方法方便的优点。

Description

轴锥镜的抛光装置和抛光方法

技术领域

本发明专利涉及光学元件抛光加工领域，特别针对一种轴锥镜表面抛光的装置和方法，装置简单，操作方单，可以达到较高的面形精度和表面粗糙度。

背景技术

轴锥镜是一组工作表面为圆锥面的特殊光学元件，包括凹面轴锥镜和凸面轴锥镜两种，是一种焦线沿光轴方向的旋转对称光学元件。由于这种光学元件的焦深长而且横向宽度窄，所以它被广泛用于激光束整形、激光钻孔技术、光学检测以及激光谐振腔等领域。由于这些领域本身的精度要求非常高，这就对轴锥镜的面形精度和表面粗糙度提出了严格的要求。

由于轴锥镜的工作表面为圆锥面，所以其母线的加工精度和性质决定了整体的性能；另外，母线属于一维加工对象，所以不能按照传统的球面或者平面的全局表面化的加工模式；再者，由于母线的干涉条纹非常窄，所以轴锥镜的面形检测也非常困难，按照传统的干涉仪测量面形法则根本无法精确测量其加工精度，必须采用专门的检测方法才能完成。因此，鉴于轴锥镜的特殊性，世界上对于高精度轴锥镜加工和检测的报道非常少。目前，一只凸轴锥镜的加工价格约为一万美金，而且加工精度还不是很高，而凹轴锥镜的报道则更加稀少。因此，迫切需要研制加工轴锥镜的设备和检测装置。

发明内容

本发明的目的在于提出一种轴锥镜的抛光装置和抛光方法，以实现轴锥镜的高精度加工，能够依靠仪器进行轴锥镜的自动化式抛光工作，克服原来依靠经验的人工作业方式，减轻了劳动强度，达到加工稳定性好，效率高和精度高，该装置还应具有结构简单、操作性强和实用性强的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种轴锥镜的抛光装置，该装置自下而上依次是托板、底板、连杆、工作板和磨具架；一移动顶板比所述的托板窄，该移动顶板的一端与所述的托板一端通过螺钉连接为一整块平板，移动顶板与所述的托板的中心线重合；在所述的底板的两边与所述的移动顶板的另一端两侧对应位置设有调节螺钉座，供细调节螺钉旋设；所述的托板的另一端设有紧固螺钉，以便将整个装置固定在普通车床的小刀架上；

底板上表面的两长边设有导轨，该导轨上设有滑块，所述的工作板附着在滑块上；所述的托板和底板的重合端开一深孔，第三转轴穿过该深孔将托板和底板连接为一整体；第三转轴通过螺钉固定在托板上，第三转轴的上方设一轴盖加以保护，该轴盖通过螺钉固定在底板上；

所述的电机通过螺钉固定在电机座板上，电机座板上设一孔洞，便于电机驱动轴通过；电机座板固定在电机支撑板上，电机支撑板通过螺钉固定在所述的底板的另一端上；

所述的电机驱动的转动块的上部中间开一孔，电机的驱动轴伸入该孔并通过驱动轴的运动来驱动转动块转动；该转动块下部镶嵌第一转轴，第一转轴中间开一孔，一调节螺杆穿过该孔与第一转轴连接为一整体，第一转轴通过调节螺杆调节电机的驱动轴位置，进而调节电机驱动轴与底板的中心线偏离的距离，即偏心距e；第一转轴通过紧固螺栓与连杆的一端相连，该连杆的另一端通过第二转轴依次与工作板（5）及磨具架的一端相连，即磨具架在最上面，工作板居中，连杆在最下面，三者通过第二转轴连结在一起；磨具通过螺钉固定在磨具架的另一端上；磨具架靠近磨具的位置设有微调节螺钉，用来调节磨具角度，微调节螺钉设置在微调节螺钉座上，微调节螺钉座通过螺钉固定在工作板上；磨具在磨具架的带动下对轴锥镜进行母线抛光，轴锥镜通过轴锥镜夹具固定在普通车床的小刀架上。

利用上述轴锥镜的抛光装置进行轴锥镜抛光的方法，该方法包括下列步骤：

①首先将该装置通过紧固螺钉固定在一台普通车床，拆除刀架后的小刀架上，另外将待加工的轴锥镜的毛坯件通过轴锥镜夹具固定在该普通车床的加工位置；

②根据待加工轴锥镜的锥角不同，磨具的角度根据需要进行调节，调节过程分为粗调、细调和微调三个步骤：

首先释放紧固螺钉，转动托板并带动装置整体绕第三转轴转动以进行整体装置的宏观运动，实现整体装置的粗调，使磨具的聚氨酯抛光垫与待加工轴锥镜毛坯件的锥形作业面基本贴合，完成该操作后将位置固定，并通过紧固螺钉固定在普通车床上，粗调适合的角度范围在大角度＞5°时使用；

其次通过细调节螺钉调节移动顶板的角度，由于移动顶板与托板相连，从而带动托板的角度调节，继而带动工作板的细调，最终完成磨具的细调，使磨具的聚氨酯抛光垫进一步与待加工轴锥镜毛坯件的锥形作业面贴合，细调适合的角度范围在中角度0.5°～5°时使用；

最后通过微调节螺钉调节磨具架的角度进而带动磨具的微调，使磨具的聚氨酯抛光垫与待加工轴锥镜毛坯件的锥形作业面完全贴合，微调适合的角度范围在大角度中角度＜0.5°时使用；

③根据待加工轴锥镜的母线的长度，即工作板、磨具架和磨具的移动量为2e调整所述的调节螺杆的偏心距为e；

④启动普通车床，开动电机带动转动块转动，转动块带动拥有偏心距为e的第一转轴转动，第一转轴再带动连杆在水平方向上做往复运动，连杆带动工作板（5）在导轨上做往复运动，同时带动磨具架在水平方向上做往复运动；磨具上粘结有聚氨酯抛光垫，抛光时需要实时添加抛光粉；磨具架带动磨具在水平方向上做往复运动，进行轴锥镜毛坯件的母线抛光；

⑤在抛光过程中，通过调节微调节螺钉带动磨具实时进行微量调节以保持磨具的聚氨酯抛光垫与待加工轴锥镜毛坯件母线的完全贴合；抛光过程中，实时添加抛光粉；

⑥轴锥镜的抛光随时进行检测，达到抛光要求后结束。

本发明的优点是：

本发明可实现轴锥镜的抛光，有利于提高光学元件的加工面形精度和表面粗糙度，减少表面疵病。本发明采用电机驱动连杆机构方式，能够依靠仪器进行轴锥镜的自动化式抛光工作，加工精度高，加工效率高，装置稳定性好，克服了原来依靠经验的人工作业方式，减轻了劳动强度。

本发明装置结构简单，操作性强，可以根据工件需要进行改装，加工实用性较强。

附图说明

图1为本发明轴锥镜的抛光装置最佳实施例的结构示意图；

图1中：1-托板，2-紧固螺钉，3-底板，4-导轨，5-工作板，6-轴盖，7-移动顶板，8-细调节螺钉，9-电机支撑板，10-电机座板，11-转动块，12-侧盖，13-第一转轴，14-调节螺钉座，15-调节螺杆，16-电机，17-连杆，18-第二转轴，19-磨具架，20-第三转轴，21-微调节螺钉，22-磨具，23-轴锥镜，24-轴锥镜夹具，25-滑块，26-微调节螺钉座

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的变换范围。

先请参阅图1，图1是本发明轴锥镜的抛光装置的最佳实施例的结构示意图，由图可见，本发明轴锥镜的抛光装置，该装置自下而上依次是托板1、底板3、连杆17、工作板5和磨具架19；一移动顶板7比所述的托板1窄，该移动顶板7的一端与所述的托板1一端通过螺钉连接为一块平板，移动顶板7与所述的托板1的中心线重合；在所述的底板3的两边与所述的移动顶板7的另一端两侧对应位置设有调节螺钉座14，供细调节螺钉8旋设；所述的托板1另一端设有紧固螺钉2，将整个装置固定在普通车床（拆除刀架）的小刀架上；

所述的托板1上方设一底板3，底板3上表面的两长边设有导轨4，导轨4上设有滑块25，一工作板5附着在滑块25上沿导轨4做往复运动；所述的托板1和底板2的重合端开一深孔，第三转轴20穿过该深孔将托板1和底板2连接为一整体；第三转轴20下方通过螺钉固定在托板1上，上方设一轴盖6加以保护，轴盖6通过螺钉固定在底板3上；

所述的电机16通过螺钉固定在电机座板10上，电机座板10上设一孔洞，便于电机驱动轴通过；电机座板10固定在电机支撑板9上，电机支撑板通过螺钉固定在所述的底板3的另一端上；

所述的轴锥镜抛光装置包括一个由电机16驱动的转动块11，该转动块11上部中间开一孔，电机16的驱动轴伸入该孔并通过驱动轴的运动来驱动转动块11转动；该转动块11下部镶嵌第一转轴13，第一转轴13中间开一孔，一调节螺杆15穿过该孔与第一转轴13连接为一整体，第一转轴13通过调节螺杆15调节电机16的驱动轴位置，进而调节电机16驱动轴与底板3的中心线偏离的距离，即偏心距e；第一转轴13通过紧固螺栓与连杆17的一端相连，连杆17的另一端通过第二转轴18依次与工作板5及磨具架19的一端相连，即磨具架19在最上端，工作板5居中，连杆17在最下端，三者通过第二转轴18连结在一起；磨具22通过螺钉固定在磨具架19的另一端上；磨具架19靠近磨具22的位置设有微调节螺钉21，用来调节磨具角度，微调节螺钉21设置在微调节螺钉座26上，微调节螺钉座26通过螺钉固定在工作板5上；磨具22在磨具架19的带动下对轴锥镜23进行母线抛光，轴锥镜23通过轴锥镜夹具24固定在普通车床的小刀架上。

利用该装置进行轴锥镜抛光时，首先将该装置通过紧固螺钉2固定在一台普通车床（拆除刀架）的小刀架上，另外将待加工的轴锥镜23毛坯件通过轴锥镜夹具24固定在该普通车床的加工位置，并开机使其转动；接着，开动电机16带动转动块11转动，转动块11带动拥有偏心距为e的第一转轴13转动，第一转轴13再带动连杆17在水平方向上做往复运动，往复运动的最大距离由调节螺杆15确定的偏心距e确定；连杆17通过第二转轴18与工作板5和磨具架19的一端相连，连杆17的往复运动带动工作板5在导轨4上做往复运动，同时带动磨具架19在水平方向上做往复运动；磨具22通过螺钉固定在磨具架19的另一端上，磨具22上粘结有聚氨酯抛光垫，抛光时需要实时添加抛光粉；磨具架19带动磨具在水平方向上做往复运动，完成待加工轴锥镜23毛坯件的母线抛光工作。根据计算，如果调节螺杆15的偏心距为e，则工作板5、磨具架19和磨具22的移动量为2e。

所述的轴锥镜的抛光装置和抛光方法中，根据待加工轴锥镜的锥角不同，磨具22的角度可以根据需要进行调节，调节过程分为粗调、细调和微调三个步骤，过程如下：首先释放紧固螺钉2，转动托板1并带动装置整体绕第三转轴20转动以进行整体装置的宏观运动，实现整体装置的粗调，使磨具22的聚氨酯抛光垫与待加工轴锥镜23毛坯件的锥形作业面基本贴合，完后该操作后将位置固定，并通过紧固螺钉2固定在普通车床上，粗调适合的角度范围在大角度＞5°时使用；其次通过细调节螺钉8调节移动顶板7的角度，由于移动顶板7与托板1相连，从而带动托板1的角度调节，继而带动工作板5的细调，最终完成磨具22的细调，使磨具22的聚氨酯抛光垫进一步与待加工轴锥镜23毛坯件的锥形作业面贴合，细调适合的角度范围在中角度0.5°～5°时使用；最后通过微调节螺钉21调节磨具架19的角度进而带动磨具22的微调，使磨具22的聚氨酯抛光垫与待加工轴锥镜23毛坯件的锥形作业面完全贴合，微调适合的角度范围在大角度中角度＜0.5°时使用。另外，在抛光过程中，也可以通过调节微调节螺钉21带动磨具22的实时微量调节以保持磨具22的聚氨酯抛光垫与待加工轴锥镜毛坯件母线的完全贴合。

所述的轴锥镜的抛光装置，磨具22上粘结有聚氨酯抛光垫，抛光垫可以根据实际需要进行更换；抛光过程中，要实时添加抛光粉。

本发明可实现轴锥镜的抛光工作，有利于提高光学元件的加工面形精度和表面粗糙度，减少表面疵病。本发明采用连杆机构方式，实现了轴锥镜加工的机械化抛光，加工精度高，加工效率高，装置稳定性好，克服了原来依靠经验的人工作业方式，减轻了劳动强度。该装置结构简单，操作性强，可以根据工件需要进行改装，加工实用性较强。

Claims (2)

1.一种轴锥镜的抛光装置，该装置自下而上依次是托板(1)、底板(3)、连杆(17)、工作板(5)和磨具架(19)；一移动顶板(7)比所述的托板(1)窄，该移动顶板(7)的一端与所述的托板(1)一端通过螺钉连接为一整块平板，移动顶板(7)与所述的托板(1)的中心线重合；在所述的底板(3)的两边与所述的移动顶板(7)的另一端两侧对应位置设有调节螺钉座(14)，供细调节螺钉(8)旋设；所述的托板(1)的另一端设有紧固螺钉(2)，以便将整个装置固定在普通车床的小刀架上；

底板(3)上表面的两长边设有导轨(4)，该导轨(4)上设有滑块(25)，所述的工作板(5)附着在滑块(25)上沿导轨(4)做往复运动；所述的托板(1)和底板(3)的重合端开一深孔，第三转轴(20)穿过该深孔将托板(1)和底板(3)连接为一整体；第三转轴(20)通过螺钉固定在托板(1)上，第三转轴(20)的上方设一轴盖(6)加以保护，该轴盖(6)通过螺钉固定在底板(3)上；

电机(16)通过螺钉固定在电机座板(10)上，电机座板(10)上设一孔洞，便于电机驱动轴通过；电机座板(10)固定在电机支撑板(9)上，电机支撑板通过螺钉固定在所述的底板(3)的另一端上；

所述的电机(16)驱动的转动块(11)的上部中间开一孔，电机(16)的驱动轴伸入该孔并通过驱动轴的运动来驱动转动块(11)转动；该转动块(11)下部镶嵌第一转轴(13)，第一转轴(13)中间开一孔，一调节螺杆(15)穿过该孔与第一转轴(13)连接为一整体，第一转轴(13)通过调节螺杆(15)调节电机(16)的驱动轴位置，进而调节电机(16)驱动轴与底板(3)的中心线偏离的距离，即偏心距e；第一转轴(13)通过紧固螺栓与连杆(17)的一端相连，该连杆(17)的另一端通过第二转轴(18)依次与工作板(5)及磨具架(19)的一端相连，即磨具架(19)在最上面，工作板(5)居中，连杆(17)在最下面，三者通过第二转轴(18)连结在一起；磨具(22)通过螺钉固定在磨具架(19)的另一端上；磨具架(19)靠近磨具(22)的位置设有微调节螺钉(21)，用来调节磨具角度，微调节螺钉(21)设置在微调节螺钉座(26)上，微调节螺钉座(26)通过螺钉固定在工作板(5)上；磨具(22)在磨具架(19)的带动下对轴锥镜(23)进行母线抛光，轴锥镜(23)通过轴锥镜夹具(24)固定在普通车床的小刀架上。

2.利用权利要求1所述的轴锥镜的抛光装置进行轴锥镜抛光的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①首先将该装置通过紧固螺钉(2)固定在一台普通车床，拆除刀架后的小刀架上，另外将待加工的轴锥镜(23)的毛坯件通过轴锥镜夹具(24)固定在该普通车床的加工位置；

②根据待加工轴锥镜的锥角不同，磨具(22)的角度根据需要进行调节，调节过程分为粗调、细调和微调三个步骤：

首先释放紧固螺钉(2)，转动托板(1)并带动装置整体绕第三转轴(20)转动以进行整体装置的宏观运动，实现整体装置的粗调，使磨具(22)的聚氨酯抛光垫与待加工轴锥镜(23)毛坯件的锥形作业面基本贴合，完成该操作后将位置固定，并通过紧固螺钉(2)固定在普通车床上，粗调适合的角度范围在大角度＞5°时使用；

其次通过细调节螺钉(8)调节移动顶板(7)的角度，由于移动顶板(7)与托板(1)相连，从而带动托板(1)的角度调节，继而带动工作板(5)的细调，最终完成磨具(22)的细调，使磨具(22)的聚氨酯抛光垫进一步与待加工轴锥镜(23)毛坯件的锥形作业面贴合，细调适合的角度范围在中角度0.5°～5°时使用；

最后通过微调节螺钉(21)调节磨具架(19)的角度进而带动磨具(22)的微调，使磨具(22)的聚氨酯抛光垫与待加工轴锥镜(23)毛坯件的锥形作业面完全贴合，微调适合的角度范围在小角度＜0.5°时使用；

③根据待加工轴锥镜的母线的长度，即工作板(5)、磨具架(19)和磨具(22)的移动量为2e调整所述的调节螺杆(15)的偏心距为e；

④启动普通车床，开动电机(16)带动转动块(11)转动，转动块(11)带动拥有偏心距为e的第一转轴(13)转动，第一转轴(13)再带动连杆(17)在水平方向上做往复运动，连杆(17)带动工作板(5)在导轨(4)上做往复运动，同时带动磨具架(19)在水平方向上做往复运动；磨具(22)上粘结有聚氨酯抛光垫，抛光时需要实时添加抛光粉；磨具架(19)带动磨具(22)在水平方向上做往复运动，进行轴锥镜(23)毛坯件的母线抛光；

⑤在抛光过程中，通过调节微调节螺钉(21)带动磨具(22)实时进行微量调节以保持磨具(22)的聚氨酯抛光垫与待加工轴锥镜毛坯件母线的完全贴合；抛光过程中，实时添加抛光粉；

⑥轴锥镜的抛光随时进行检测，达到抛光要求后结束。