(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911169239.0
(22)申请日 2019.11.26
(71)申请人 天津津航技术物理研究所
地址 300308 天津市东丽区空港经济区中
环西路58号
(72)发明人 白庆光 回长顺
(74)专利代理机构 中国兵器工业集团公司专利
中心 11011
代理人 刘二格
(51)Int.Cl.
B28D 1/00(2006.01)
B28D 7/04(2006.01)
B24B 13/00(2006.01)
B24B 41/06(2012.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种柱面镜快速加工设备，加
体安装在三爪卡盘上，抛光模基体配合布置在粘
接膜基体上，抛光模基体的外凸面上设置与顶针
配合的顶针孔；加工柱面镜凹面时，柱面镜粘接
在粘接膜基体凹面上，抛光膜粘接在抛光模基体
凸面上，抛光模基体安装在三爪卡盘上，粘接膜
基体配合布置在抛光模基体上，粘接膜基体的外
凸面上设置与顶针配合的顶针孔。本发明结构简
单，加工操作方便，可以有效加工半径1mm以上尺
寸的柱面镜。权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 110919865 A 2020.03.27
C N 110919865
A
1.一种柱面镜快速加工设备，其特征在于，包括床身工作台(1)、水盆(2)、抛光液喷管
(3)、顶针(4)、摆架(5)、主轴摆动转动转换装置(6)、抛光模基体(7)、粘接膜基体(8)、三爪卡盘(9)；加工柱面镜凸面时，柱面镜粘接在粘接膜基体(8)凸面上，抛光膜粘接在抛光模基体(7)凹面上，粘接膜基体(8)安装在三爪卡盘(9)上，抛光模基体(7)配合布置在粘接膜基体(8)上，抛光模基体(7)的外凸面上设置与顶针(4)配合的顶针孔；加工柱面镜凹面时，柱面镜粘接在粘接膜基体凹面上，抛光膜粘接在抛光模基体凸面上，抛光模基体安装在三爪卡盘(9)上，粘接膜基体配合布置在抛光模基体上，粘接膜基体的外凸面上设置与顶针(4)配合的顶针孔；水盆(2)布置在床身工作台(1)上，用来收集抛光液；三爪卡盘(9)连接主轴摆动转动转换装置(6)且由伺服电机驱动，三爪卡盘(9)一侧设置抛光液喷管(3)，对待加工工件实施抛光液自动循环供给；顶针(4)与摆架(5)连接，摆架(5)通过气压调节俯仰，对顶针(4)实施大小可调节的压力，顶针(4)通过顶针孔对所接触的粘接膜基体或抛光模基体施加压力。
2.如权利要求1所述的柱面镜快速加工设备，其特征在于，所述抛光液喷管(3)对抛光膜和柱面镜之间进行抛光液供给，通过水盆(2)后收集的抛光液自动循环由抛光液喷管3再次进行供给。
3.如权利要求2所述的柱面镜快速加工设备，其特征在于，所述三爪卡盘(9)为卧式结构，为单轴或多轴。三爪卡盘(9)由伺服电机驱动，通过主轴摆动转动转换装置(6)控制进行摆动或回转运动切换。
4.如权利要求3所述的柱面镜快速加工设备，其特征在于，当所述粘接膜基体选用柱状粘接膜基体且粘接膜基体上周向并排粘接多个柱面镜时，采用三爪卡盘(9)回转运动的方式进行抛光。
5.如权利要求4所述的柱面镜快速加工设备，其特征在于，当所述粘接膜基体选用弧状粘接膜基体且粘接膜基体上粘接一个柱面镜时，采用三爪卡盘(9)往复摆动的运动方式进行抛光。
6.如权利要求5所述的柱面镜快速加工设备，其特征在于，所述抛光片采用聚氨酯材料或沥青材料。
7.一种柱面镜快速加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将待加工的柱面镜毛坯粘接在粘接模基体上，将抛光片粘接在抛光模基体上；S2：对聚氨酯抛光模层进行修整，修整到和柱面镜相对应的凸面、凹面半径尺寸相同；S3：粘有凸面柱面镜的粘接模基体或凸形抛光片的抛光模基体装卡在三爪卡盘上，粘有凹面柱面镜的粘接模基体或凹形抛光片的抛光模基体放在顶针下方；
S4：根据柱面镜半径尺寸大小，调整主轴摆动转动转换装置，设置三爪卡盘摆动的频率或回转转动速度；
S5：调整摆架位置、摆幅大小，设置摆架摆动的频率；
S6：调节顶针的高度，让顶针位于三爪卡盘上方，调节气压的大小，使顶针对工件实施压力；
S7：调节抛光液喷嘴位置和抛光液供给量大小，利于抛光液的正确供给；
S8：开始加工，实时测量柱面镜半径、面形和表面疵病技术要求；
S9：自检合格后，下盘清洗送检。
权 利 要 求 书1/1页CN 110919865 A
一种柱面镜快速加工设备和加工方法
技术领域
[0001]本发明属于光学零件精密加工技术领域，涉及一种柱面镜快速加工设备和加工方法。
背景技术
[0002]目前，对于柱面镜的光学加工，主要采用两种方法，一是用古典的研磨抛光工具呈“8”字运动的精磨抛光设备，加工时抛光模层采用沥青，放在下面的柱面镜或抛光模基体不能运动，此种方法加工效率较低，适用于小批量加工。二是采用数控铣磨抛光设备加工，此种加工方法精度较高，但是所用设备普遍是进口设备，加工成本和设备维护成本较高。
发明内容
[0003](一)发明目的
[0004]本发明的目的是：提供一种结构简单、造价低廉的柱面镜快速加工设备和操作方便的加工方法。
[0005](二)技术方案
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种柱面镜快速加工设备，其包括床身工作台1、水盆2、抛光液喷管3、顶针4、摆架5、主轴摆动转动转换装置6、抛光模基体7、粘接膜基体8、三爪卡盘9；加工柱面镜凸面时，柱面镜粘接在粘接膜基体8凸面上，抛光膜粘接在抛光模基体7凹面上，粘接膜基体8安装在三爪卡盘9上，抛光模基体7配合布置在粘接膜基体8上，抛光模基体7的外凸面上设置与顶针4配合的顶针孔；加工柱面镜凹面时，柱面镜粘接在粘接膜基体凹面上，抛光膜粘接在抛光模基体凸面上，抛光模基体安装在三爪卡盘9上，粘接膜基体配合布置在抛光模基体上，粘接膜基体的外凸面上设置与顶针4配合的顶针孔；水盆2布置在床身工作台1上，用来收集抛光液；三爪卡盘9连接主轴摆动转动转换装置6且由伺服电机驱动，三爪卡盘9一侧设置抛光液喷管3，对待加工工件实施抛光液自动循环供给；顶针4与摆架5连接，摆架5通过气压调节俯仰，对顶针4实施大小可调节的压力，顶针4通过顶针孔对所接触的粘接膜基体或抛光模基体施加压力。
[0007]其中，所述抛光液喷管3对抛光膜和柱面镜之间进行抛光液供给，通过水盆2后收集的抛光液自动循环由抛光液喷管3再次进行供给。
[0008]其中，所述三爪卡盘9为卧式结构，为单轴或多轴。三爪卡盘9由伺服电机驱动，通过主轴摆动转动转换装置6控制进行摆动或回转运动切换。
[0009]其中，当所述粘接膜基体选用柱状粘接膜基体且粘接膜基体上周向并排粘接多个柱面镜时，采用三爪卡盘9回转运动的方式进行抛光。
[0010]其中，当所述粘接膜基体选用弧状粘接膜基体且粘接膜基体上粘接一个柱面镜时，采用三爪卡盘9往复摆动的运动方式进行抛光。
[0011]其中，所述抛光片采用聚氨酯材料或沥青材料。
[0012]本发明还提供一种柱面镜快速加工方法，其包括以下步骤：
[0013]S1：将待加工的柱面镜毛坯粘接在粘接模基体上，将抛光片粘接在抛光模基体上；[0014]S2：对聚氨酯抛光模层进行修整，修整到和柱面镜相对应的凸面、凹面半径尺寸相同；
[0015]S3：粘有凸面柱面镜的粘接模基体或凸形抛光片的抛光模基体装卡在三爪卡盘上，粘有凹面柱面镜的粘接模基体或凹形抛光片的抛光模基体放在顶针下方；
[0016]S4：根据柱面镜半径尺寸大小，调整主轴摆动转动转换装置，设置三爪卡盘摆动的频率或回转转动速度；
[0017]S5：调整摆架位置、摆幅大小，设置摆架摆动的频率；
[0018]S6：调节顶针的高度，让顶针位于三爪卡盘上方，调节气压的大小，使顶针对工件实施压力；
[0019]S7：调节抛光液喷嘴位置和抛光液供给量大小，利于抛光液的正确供给；[0020]S8：开始加工，实时测量柱面镜半径、面形和表面疵病技术要求；
[0021]S9：自检合格后，下盘清洗送检。
[0022](三)有益效果
[0023]上述技术方案所提供的柱面镜快速加工设备和加工方法，结构简单，加工操作方便，可以有效加工半径1mm以上尺寸的柱面镜。
附图说明
[0024]图1：本发明加工设备结构示意图。
[0025]图2：柱面镜图例。
[0026]图3：加工小半径柱面镜凸面用粘接模。
[0027]图4：加工大半径柱面镜凸面用粘接模。
[0028]图5：加工柱面镜凸面用抛光模。
[0029]图6：加工柱面镜凹面时用粘接模。
[0030]图7：加工小半径柱面镜凹面用抛光模。
[0031]图8：加工大半径柱面镜凹面用抛光模。
具体实施方式
[0032]为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
[0033]参照图1所示，本发明加工设备包括床身工作台1、水盆2、抛光液喷管3、顶针4、摆架5、主轴摆动转动转换装置6、抛光模基体7、粘接膜基体8、三爪卡盘9；加工柱面镜凸面时，柱面镜粘接在粘接膜
基体8凸面上，抛光膜粘接在抛光模基体7凹面上，粘接膜基体8安装在三爪卡盘9上，抛光模基体7配合布置在粘接膜基体8上，抛光模基体7的外凸面上设置与顶针4配合的顶针孔；加工柱面镜凹面时，柱面镜粘接在粘接膜基体凹面上，抛光膜粘接在抛光模基体凸面上，抛光模基体安装在三爪卡盘9上，粘接膜基体配合布置在抛光模基体上，粘接膜基体的外凸面上设置与顶针4配合的顶针孔；水盆2布置在床身工作台1上，用来收集抛光液；三爪卡盘9连接主轴摆动转动转换装置6且由伺服电机驱动，三爪卡盘9一侧设置抛光液喷管3，对待加工工件实施抛光液自动循环供给；顶针4与摆架5连接，摆架5通过气压调
节俯仰，对顶针4实施大小可调节的压力，顶针4通过顶针孔对所接触的粘接膜基体或抛光模基体施加压力。
[0034]图1中，ω为三爪卡盘转动或摆动方向，b为摆架运动方向。
[0035]抛光液喷管3对抛光膜和柱面镜之间进行抛光液供给，通过水盆2后收集的抛光液自动循环，在批量生产中质量稳定并降低了成本。
[0036]三爪卡盘9设计为卧式结构，可以设计为单轴或多轴。三爪卡盘9由伺服电机驱动，通过主轴摆动转动转换装置6控制进行摆动或回转运动切换。
[0037]当所加工柱面镜的半径较小且选用柱状粘接膜基体，粘接膜基体上周向并排粘接多个柱面镜时，
采用三爪卡盘9回转运动的方式进行抛光；当所加工柱面镜的半径较大且选用弧状粘接膜基体，粘接膜基体上粘接一个柱面镜时，采用三爪卡盘9往复摆动的运动方式进行抛光。
[0038]聚氨酯材料或沥青材料的抛光片，使用沥青材料时需要低转速，加工效率相对较低。
[0039]粘接膜基体和抛光膜基体的安装方式原则是：粘有凸形柱面镜的粘接模基体或粘有凸形抛光膜的抛光膜基体位于下方，装卡在三爪卡盘上，粘有凹形柱面镜的粘接模基体或粘有凹形抛光膜的抛光膜基体位于顶针下方。加工时，装卡在三爪卡盘上的粘有柱面镜的粘接模基体或者粘有抛光膜的抛光膜基体柱面镜的半径大小做一定角度摆动或者回转运动。
[0040]实施例
[0041]本实施例所要加工的柱面镜的外形如图2所示。
[0042]根据柱面镜的半径尺寸设计粘接模基体，柱面镜凸面半径较小时设计如图3所示的粘接模基体，设计如图5所示的抛光模基体。柱面镜凸面半径较大时设计如图4所示的粘接模基体，设计如图5所示的抛光模基体。柱面镜凹面半径较小时设计如图6所示的粘接模基体，设计如图7所示的抛光模基体。柱面镜凹面半径较大时设计如图6所示的粘接模基体，设计如图8所示的抛光模基体。
[0043]附图3，粘有柱面镜10的粘接模基体11，用于加工柱面镜凸面，且柱面镜凸面半径尺寸较小，此
时粘有柱面镜的粘接模基体11装卡在三爪卡盘9上做回转运动。附图4，粘有柱面镜12的粘接模基体13，用于加工柱面镜凸面，且柱面镜凸面半径尺寸较大，此时粘有柱面镜的粘接模基体13装卡在三爪卡盘9上做往复摆动运动。附图5，粘有聚氨酯抛光模层14和抛光模基体16，用于加工柱面镜凸面，此时的抛光模基体放在顶针4下方，通过顶针孔15和顶针4连接做左右摆动，加工的柱面镜半径尺寸大小皆可使用。附图6，粘有柱面镜17的粘接模基体18，用于加工柱面镜凹面，此时的粘接模基体18放在顶针4下方，通过顶针孔15和顶针4连接做左右摆动，加工的柱面镜半径尺寸大小皆可使用。附图7，粘有聚氨酯抛光模层19和抛光模基体20，用于加工柱面镜凹面，且柱面镜凹面半径尺寸较小，此时粘有聚氨酯的抛光模基体20装卡在三爪卡盘9上做回转运动。附图8，粘有聚氨酯抛光模层21和抛光模基体22，用于加工柱面镜凹面，且柱面镜凹面半径尺寸较大，此时粘有聚氨酯的抛光模基体22装卡在三爪卡盘9上做往复摆动运动。
[0044]柱面镜快速加工方法过程如下：
[0045]S1：将待加工的柱面镜毛坯粘接在粘接模基体上，将聚氨酯抛光片粘接在抛光模
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