本發(fā)明屬于光學(xué)元件加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大口徑光學(xué)元件雙面拋光機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展，特別是高功率激光裝置的迅速發(fā)展對(duì)大口徑光學(xué)元件加工提出了更高的要求。除了對(duì)面形精度、平行度、生產(chǎn)周期和生產(chǎn)成本有嚴(yán)格的要求外，光學(xué)表面小尺寸制造誤差也越來(lái)越受到人們關(guān)注。光學(xué)表面小尺寸制造誤差可導(dǎo)致光束的高頻調(diào)制與系統(tǒng)的非線性增長(zhǎng)，易造成光學(xué)元件損傷和降低光束可聚焦功率。

目前國(guó)內(nèi)外的大型環(huán)拋機(jī)采用單面拋光的方式，加工精度依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)操作人員要求高，并且在加工具有透射波前的光學(xué)元件時(shí)，只能先加工一面，而另一面需保護(hù)起來(lái)，導(dǎo)致檢測(cè)透射波前困難，加工效率低；國(guó)內(nèi)現(xiàn)有雙面拋光機(jī)主要針對(duì)直徑80-300mm的中小口徑超薄光學(xué)元件，主要關(guān)注生產(chǎn)周期和生產(chǎn)成本，面形精度、平行度要求普遍不高，無(wú)法滿足對(duì)口徑達(dá)到600mm的光學(xué)元件雙面拋光的要求。專利2010101454338提出的環(huán)擺拋雙面拋光機(jī)，集環(huán)拋和擺拋于一體，適用于具有透射波前和反射波前要求的大口徑超薄光學(xué)元件的拋光，但其上盤、下盤對(duì)工件的拋光效率相差較大，需在加工過(guò)程中頻繁對(duì)工件翻面，并且上盤擺動(dòng)時(shí)，在中心和邊緣位置的線速度相差較大，容易造成工件面形踏邊、翹角；另外，專利2013202816890提出一種主動(dòng)平移式雙面拋光機(jī)，集平移拋、環(huán)形拋于一體，適用于對(duì)加工痕跡有特殊要求的大口徑超薄光學(xué)元件的拋光，但其下盤在長(zhǎng)時(shí)間工作過(guò)程中容易發(fā)生面形改變，降低了加工精度，需花費(fèi)額外的時(shí)間修復(fù)下盤面形，延長(zhǎng)了加工周期。此外，采用數(shù)控小工具拋光方式亦可實(shí)現(xiàn)對(duì)大口徑光學(xué)元件進(jìn)行加工，能提高面形精度，但會(huì)引入光學(xué)表面小尺寸制造誤差，降低光學(xué)元件使用壽命和系統(tǒng)光束質(zhì)量。

本發(fā)明針對(duì)大口徑光學(xué)元件的加工特點(diǎn)和現(xiàn)有加工技術(shù)的缺陷，采用既能擺動(dòng)又能自轉(zhuǎn)的上拋光盤結(jié)構(gòu)，使上拋光盤的運(yùn)動(dòng)方式變?yōu)橹鲃?dòng)，提高了拋光效率，并且拋光軌跡更加均勻，解決面形踏邊、翹角問(wèn)題；另外，采用下拋光盤面形校正結(jié)構(gòu)，使下拋光盤面形在工作時(shí)得以修復(fù)保持，提高了下拋光盤的面形精度，減小了光學(xué)表面小尺寸制造誤差；此外，采用可調(diào)節(jié)卡鉗結(jié)構(gòu)，增加了可調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，進(jìn)一步使拋光軌跡均勻，提高了大口徑光學(xué)元件雙面拋光精度和生產(chǎn)效率，并且提高了光學(xué)元件使用壽命和系統(tǒng)光束質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種大口徑光學(xué)元件雙面拋光機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)口徑達(dá)到600mm，對(duì)平行度、反射波前和透射波前有特殊要求的大口徑光學(xué)元件雙面拋光。本發(fā)明采用既能擺動(dòng)又能自轉(zhuǎn)的上拋光盤結(jié)構(gòu)，使上拋光盤的運(yùn)動(dòng)方式變?yōu)橹鲃?dòng)，提高拋光效率，使拋光軌跡更加均勻，解決面形踏邊、翹角問(wèn)題；另外，采用下拋光盤面形校正結(jié)構(gòu)，使下拋光盤面形在工作時(shí)得以修復(fù)保持，提高下拋光盤的面形精度，從而提高光學(xué)元件面形精度，減小光學(xué)表面小尺寸制造誤差；此外，采用可調(diào)節(jié)卡鉗結(jié)構(gòu)，增加可調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，進(jìn)一步使拋光軌跡均勻，提高大口徑光學(xué)元件雙面拋光精度和生產(chǎn)效率，并且提高光學(xué)元件使用壽命和系統(tǒng)光束 質(zhì)量。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種大口徑光學(xué)元件雙面拋光機(jī)，包括：上拋光盤、主擺桿、副擺桿、偏心輪、偏心輪機(jī)座、上拋光盤自轉(zhuǎn)軸、上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)、校正盤、校正盤卡鉗、校正盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)、工件環(huán)、工件環(huán)卡鉗、工件環(huán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、下拋光盤、主機(jī)座；其中，主擺桿、副擺桿、偏心輪、偏心輪機(jī)座組成上拋光盤擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，為上拋光盤提供擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；主擺桿一末端設(shè)置有上拋光盤自轉(zhuǎn)軸、上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)上拋光盤自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，為上拋光盤提供自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；校正盤位于下拋光盤面上，通過(guò)校正盤卡鉗限位，校正盤卡鉗上設(shè)置有校正盤卡鉗驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)校正盤自轉(zhuǎn)；工件環(huán)位于下拋光盤面上，通過(guò)工件環(huán)卡鉗限位，工件環(huán)卡鉗上設(shè)置有工件環(huán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)工件環(huán)自轉(zhuǎn)；主機(jī)座連接下拋光盤，驅(qū)動(dòng)下拋光盤沿逆時(shí)針?lè)较蜃赞D(zhuǎn)。

所述副擺桿可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，一端通過(guò)關(guān)節(jié)軸承與所述主擺桿連接，另一端通過(guò)滾動(dòng)軸承與所述偏心輪連接；通過(guò)調(diào)節(jié)所述偏心輪的偏心距可調(diào)節(jié)所述主擺桿擺幅；所述主擺桿可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，末端面上設(shè)置有電機(jī)座與所述上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，還設(shè)有通孔，底面設(shè)置有方形軸承座，用于放置上拋光盤自轉(zhuǎn)軸；所述上拋光盤自轉(zhuǎn)軸上端通過(guò)聯(lián)軸器與所述上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出端連接，下端通過(guò)開(kāi)有一字槽的接頭與上拋光盤連接；所述上拋光盤自轉(zhuǎn)軸下端設(shè)有銷孔，銷孔內(nèi)穿有插銷，插銷位于接頭的一字槽內(nèi)；所述上拋光盤自轉(zhuǎn)方向與所述下拋光盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。

所述校正盤的直徑是所述下拋光盤直徑的8/15，其厚度是其直徑的1/10；所述校正盤被所述校正盤卡鉗限位，通過(guò)調(diào)節(jié)校正盤卡鉗可調(diào)節(jié)所述校正盤的位置；所述校正盤在所述校正盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)下自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)方向與所述下拋光盤方向一致。

所述工件環(huán)卡鉗設(shè)有主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和保護(hù)臂，主動(dòng)輪與所述工件環(huán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，保護(hù)臂設(shè)有輔助輪；主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和輔助輪與所述工件環(huán)外圓相切，對(duì)于所述工件環(huán)中心120°均勻分布，抱緊所述工件環(huán)；所述工件環(huán)卡鉗設(shè)有XY軸調(diào)節(jié)裝置，可調(diào)節(jié)所述工件環(huán)位置。

本發(fā)明的工作過(guò)程是：首先在上拋光盤灑上拋光液，將校正盤移至校正盤卡鉗內(nèi)，將工件環(huán)保護(hù)臂打開(kāi)，將工件環(huán)放置在下拋光盤上，將工件放入工件環(huán)內(nèi)，在工件上表面灑上拋光液，然后將上拋光盤放在工件上，合上工件環(huán)保護(hù)臂并鎖緊，調(diào)節(jié)工件環(huán)XY軸調(diào)節(jié)裝置，使工件環(huán)處于工作位置，隨后放下主擺桿，使上拋光盤自轉(zhuǎn)軸軸下端的插銷位于上拋光盤接頭的一字槽內(nèi)，調(diào)節(jié)主擺桿、副擺桿長(zhǎng)度和偏心輪，從而使上拋光盤處于工作位置，打開(kāi)主機(jī)開(kāi)關(guān)，主機(jī)座工作，下拋光盤轉(zhuǎn)動(dòng)，接著打開(kāi)校正盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)和工件環(huán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)關(guān)，校正盤、工件環(huán)自轉(zhuǎn)，確認(rèn)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，打開(kāi)偏心輪機(jī)座和上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)關(guān)，使上拋光盤擺動(dòng)和自轉(zhuǎn)工作；下拋光盤對(duì)工件下表面進(jìn)行環(huán)形拋光，同時(shí)校正盤對(duì)下拋光盤面形進(jìn)行修正保持，而上拋光盤則同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行擺動(dòng)拋光和環(huán)形拋光。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：一種大口徑光學(xué)元件雙面拋光機(jī)，采用既能擺動(dòng)又能自轉(zhuǎn)的上拋光盤結(jié)構(gòu)，使上拋光盤同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行擺動(dòng)拋光和環(huán)形拋光，提高了拋光效率，并且使拋光軌跡更加均勻，解決了面形易發(fā)生踏邊、翹角的問(wèn)題；下拋光盤對(duì)工件下表面進(jìn)行環(huán)形拋光，采用校正盤對(duì)下拋光盤面形進(jìn)行修正保持，提高了拋光盤面形精度，從而提高了光學(xué)元件面形 精度，減小了光學(xué)表面小尺寸制造誤差；采用可調(diào)節(jié)卡鉗結(jié)構(gòu)，增加了可調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，進(jìn)一步使拋光軌跡均勻；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)口徑達(dá)到600mm，對(duì)平行度、反射波前和透射波前有特殊要求的大口徑光學(xué)元件雙面拋光，提高了大口徑光學(xué)元件雙面拋光精度和生產(chǎn)效率，還提高了光學(xué)元件使用壽命和系統(tǒng)光束質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的上拋光盤、校正盤、下拋光盤對(duì)應(yīng)位置示意圖；

圖中零部件及編號(hào)：1-上拋光盤，2-主擺桿，3-副擺桿，4-偏心輪，5-偏心輪機(jī)座，6-上拋光盤自轉(zhuǎn)軸，7-上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，8-校正盤，9-校正盤卡鉗，10-校正盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，11-工件環(huán)，12-工件環(huán)卡鉗，13-工件環(huán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，14-下拋光盤，15-主機(jī)座，16-關(guān)節(jié)軸承，17-滾動(dòng)軸承，18-電機(jī)座，19-通孔，20-方形軸承座，21-聯(lián)軸器，22-接頭，23-銷孔，24-插銷，25-主動(dòng)輪，26-從動(dòng)輪，27-保護(hù)臂，28-輔助輪，29-XY軸調(diào)節(jié)裝置，30-工件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1-2，一種大口徑光學(xué)元件雙面拋光機(jī)，包括：上拋光盤1、主擺桿2、副擺桿3、偏心輪4、偏心輪機(jī)座5、上拋光盤自轉(zhuǎn)軸6、上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)7、校正盤8、校正盤卡鉗9、校正盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)10、工件環(huán)11、工件環(huán)卡鉗12、工件環(huán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)13、下拋光盤14、主機(jī)座15；其中，主擺桿2、副擺桿3、偏心輪4、偏心輪機(jī)座5組成上拋光盤擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，為上拋光盤提供擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；主擺桿2一末端設(shè)置上拋光盤自轉(zhuǎn)軸6、上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)7，上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)7驅(qū)動(dòng)上拋光盤自轉(zhuǎn)軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，為上拋光盤提供自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；校正盤8位于下拋光盤14面上，通過(guò)校正盤卡鉗9限位，校正盤卡鉗9上設(shè)置有校正盤卡鉗驅(qū)動(dòng)電機(jī)10，用于驅(qū)動(dòng)校正盤8自轉(zhuǎn)；工件環(huán)11位于下拋光盤14面上，通過(guò)工件環(huán)卡鉗12限位，工件環(huán)卡鉗12上設(shè)置有工件環(huán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)13，用于驅(qū)動(dòng)工件環(huán)11自轉(zhuǎn)；主機(jī)座15連接下拋光盤14，驅(qū)動(dòng)下拋光盤14沿逆時(shí)針?lè)较蜃赞D(zhuǎn)。

所述副擺桿3可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，一端通過(guò)關(guān)節(jié)軸承16與所述主擺桿2連接，另一端通過(guò)滾動(dòng)軸承17與所述偏心輪4連接；通過(guò)調(diào)節(jié)所述偏心輪4的偏心距可調(diào)節(jié)所述主擺桿2擺幅；所述主擺桿2可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，末端面上設(shè)置有電機(jī)座18與所述上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)7連接，還設(shè)有通孔19，底面設(shè)置有方形軸承座20，用于放置上拋光盤自轉(zhuǎn)軸6；所述上拋光盤自轉(zhuǎn)軸6上端通過(guò)聯(lián)軸器21與所述上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)7輸出端連接，下端通過(guò)開(kāi)有一字槽的接頭22與上拋光盤1連接；所述上拋光盤自轉(zhuǎn)軸6下端設(shè)有銷孔23，銷孔內(nèi)穿有插銷24，插銷位于接頭的一字槽內(nèi)；所述上拋光盤1自轉(zhuǎn)方向與所述下拋光盤14轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。

所述校正盤8的直徑是所述下拋光盤14直徑的8/15，其厚度是本身直徑的1/10；所述校正盤8被所述校正盤卡鉗9限位，通過(guò)調(diào)節(jié)校正盤卡鉗9可調(diào)節(jié)所述校正盤8位置；所述校正盤8在所述校正盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)10下自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)方向與所述下拋光盤14方向一致。

優(yōu)選地，所述下拋光盤14的直徑為1500mm，材料為大理石；另外，校正盤的材料也是大理石。

所述工件環(huán)卡鉗12設(shè)有主動(dòng)輪25、從動(dòng)輪26和保護(hù)臂27，主動(dòng)輪25與所述工件環(huán)驅(qū) 動(dòng)電機(jī)13連接，保護(hù)臂27設(shè)有輔助輪28；主動(dòng)輪25、從動(dòng)輪26和輔助輪28與所述工件環(huán)11外圓相切，對(duì)應(yīng)所述工件環(huán)11中心120°均勻分布，抱緊所述工件環(huán)11；所述工件環(huán)卡鉗12設(shè)有XY軸調(diào)節(jié)裝置29，可調(diào)節(jié)所述工件環(huán)11位置。

優(yōu)選地，所述上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)7、校正盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)10、工件環(huán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)13均為可調(diào)速電機(jī)，另外偏心輪機(jī)座4與主機(jī)座15均裝有可調(diào)速電機(jī)。

工作時(shí)，首先在下拋光盤14灑上拋光液，將校正盤8移至校正盤卡鉗9內(nèi)，將工件環(huán)保護(hù)臂27打開(kāi)，將工件環(huán)11放置在下拋光盤14上，將工件30放入工件環(huán)11內(nèi)，在工件30上表面灑上拋光液，然后將上拋光盤1放在工件上，合上工件環(huán)保護(hù)臂27并鎖緊，調(diào)節(jié)工件環(huán)XY軸調(diào)節(jié)裝置29，使工件環(huán)11處于工作位置，隨后放下主擺桿2，使上拋光盤自轉(zhuǎn)軸6下端的插銷24位于上拋光盤接頭22的一字槽內(nèi)，調(diào)節(jié)主擺桿2、副擺桿3長(zhǎng)度和偏心輪4，從而使上拋光盤1處于工作位置，打開(kāi)主機(jī)開(kāi)關(guān)，主機(jī)座15工作，下拋光盤14轉(zhuǎn)動(dòng)，接著打開(kāi)校正盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)7和工件環(huán)驅(qū)動(dòng)電機(jī)13開(kāi)關(guān)，校正盤8、工件環(huán)11自轉(zhuǎn)，確認(rèn)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，打開(kāi)偏心輪機(jī)座5和上拋光盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)7開(kāi)關(guān)，使上拋光盤1擺動(dòng)和自轉(zhuǎn)工作。下拋光盤14對(duì)工件30下表面進(jìn)行環(huán)形拋光，同時(shí)校正盤8對(duì)下拋光盤1面形進(jìn)行修正保持，而上拋光盤1則同時(shí)對(duì)工件30進(jìn)行擺動(dòng)拋光和環(huán)形拋光。

實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明采用既能擺動(dòng)又能自轉(zhuǎn)的上拋光盤結(jié)構(gòu)，使上拋光盤同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行擺動(dòng)拋光和環(huán)形拋光，提高了拋光效率，并且使拋光軌跡更加均勻，解決了面形易發(fā)生踏邊、翹角的問(wèn)題；下拋光盤對(duì)工件下表面進(jìn)行環(huán)形拋光，采用校正盤對(duì)下拋光盤面形進(jìn)行修正保持，提高了拋光盤面形精度，從而提高了光學(xué)元件面形精度，減小了光學(xué)表面小尺寸制造誤差；采用可調(diào)節(jié)卡鉗結(jié)構(gòu)，增加了可調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，進(jìn)一步使拋光軌跡均勻；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)口徑達(dá)到600mm，對(duì)平行度、反射波前和透射波前有特殊要求的大口徑光學(xué)元件雙面拋光，提高了大口徑光學(xué)元件雙面拋光精度和生產(chǎn)效率，還提高了光學(xué)元件使用壽命和系統(tǒng)光束質(zhì)量。

以上已將本發(fā)明做了詳細(xì)介紹，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種改變和改進(jìn)，而不背離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的范圍。