[發明專利]一種拋光復合機床及拋光方法

有效

• 申請號: 201610306546.9
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN105904311B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 張連新;高浪;吉方;王寶瑞;柯瑞;吳祉群;藍河;周銘;王亞軍;樊煒
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: B24B13/00
• 分類號: B24B13/00;B24B57/02;B24C3/32;B24C5/02;B24C9/00
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心51210
• 代理人: 翟長明,韓志英

技術領域

本發明屬于光學元件超精密加工領域，具體涉及一種拋光復合機床及拋光方法。

背景技術

磁流變拋光是一種重要的光學元件超精密加工手段，具有加工效率高、亞表面損傷小的優勢，但是較難加工非球面工件尤其是高陡度非球面表面，同時加完后的工件中容易嵌入拋光顆粒。射流拋光是另一種超精密拋光方式，具有高面形精度、可加工高陡度曲面、可以清洗工件表面的優點。

對于磁流變拋光技術，中國專利文獻庫公布了發明專利CN 101323097A，該專利公開了一種完整的磁流變拋光機床設備及拋光輪方案，可用于加工超大口徑的光學元件；發明專利CN101249637A對拋光液循環系統進行了改進，采用離心泵作為動力泵，有效地降低了拋光液供給的脈動。作為一種改進措施，發明專利CN 102229067A公開了一種用于公自轉磁流變拋光的循環系統，注液嘴、注液槽和刮板需要隨拋光輪做公轉運動，而循環系統相對于拋光輪機構獨立出來，不需要一起公轉。

對于射流拋光技術，中國專利文獻庫公布了發明專利CN102689246A，該專利公開了一種可用于加工大尺度超精密光學玻璃的可控式混合磨料射流拋光設備，該設備將高速旋轉的拋光工具和與混合磨料高壓射流彈性噴射結合，實現了大玻璃的精密加工。發明專利CN102120314A公開了一種全淹沒射流拋光裝置及方法，該方法將射流噴嘴浸沒在拋光液當中對工件表面進行拋光；發明專利CN102120313A公開了一種射流拋光材料去除函數的優化方法。

可見，磁流變拋光與射流拋光屬于光學加工中兩種重要的途徑，各自具有一定的優勢。若將磁流變與射流兩種拋光方式結合可以解決加工面形精度匹配、復雜面形同步加工、拋光與清洗復合的難題。但是，現有技術中僅有單個機床的技術方案，若是分別在兩個機床上進行加工存在裝卸調試頻繁、容易劃傷污染工件的問題。將兩種拋光方式進行集成是一種新的解決思路，但在集成的過程中需要解決運動復合方式、循環系統一體化以及復合加工方法匹配的技術問題，目前未見有將磁流變與射流兩種拋光方式進行復合與集成的相關公開專利。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供了一種拋光復合機床，本發明要解決的另一個技術問題是提供了一種拋光復合機床的多級拋光方法，本發明要解決的再一個技術問題是提供了一種拋光復合機床的拋光清洗復合方法。

本發明的拋光復合機床，其特點是，包括運動平臺、循環系統、磁流變拋光裝置、射流拋光裝置和控制器，光學元件安裝在運動平臺上，在運動平臺的帶動下，光學元件在水平面上移動，磁流變拋光裝置或射流拋光裝置在控制器的控制下對光學元件的表面拋光，循環系統為磁流變拋光裝置循環提供拋光液A，為射流拋光裝置循環提供拋光液B或水；所述的控制器控制運動平臺的運動和磁流變循環系統、射流循環系統的工作順序。

所述的磁流變拋光裝置和射流拋光裝置的一種安裝方式是磁流變拋光裝置和射流拋光裝置分別固定在Z1軸和Z2軸上，在控制器的控制下沿Z向上下運動，分別移動至拋光位置。

所述的磁流變拋光裝置和射流拋光裝置的另一種安裝方式是射流拋光裝置固定在磁流變拋光裝置上的支撐橫梁上，磁流變拋光裝置和射流拋光裝置分別固定在Z1軸和Z2軸上，磁流變拋光裝置帶動射流拋光裝置沿Z1軸方向運動，射流拋光裝置獨立沿Z2軸方向和支撐橫梁的水平方向運動，磁流變拋光裝置和射流拋光裝置在控制器的控制下移動至拋光位置。

所述的磁流變拋光裝置上安裝有磁流變拋光頭，能夠在磁場作用下形成拋光緞帶，從而對光學元件進行拋光。所述的射流拋光裝置上安裝有射流噴嘴，能夠形成具有一定壓力的射流束，從而對光學元件表面進行拋光或清洗。

所述元件工裝位于機床的中部，用于夾持待加工的光學元件。元件工裝四周圍繞有回收罩。所述回收罩為一上大下小的曲面，環繞于待加工的元件的四周?；厥照值撞块_有回收口，拋光液B或水噴射至回收罩上后會在重力作用下到達回收口。

所述的運動平臺采用通用的數控機床構架，具有X軸、Y軸和旋轉軸，光學元件在運動平臺的水平面上進行X、Y方向平移和繞Z向旋轉運動。

所述的循環系統包括磁流變循環系統和射流循環系統，所述的磁流變循環系統和射流循環系統共用清水池和廢液池，磁流變循環系統還包括磁流變儲液罐，射流循環系統還包括射流儲液罐。磁流變儲液罐中儲存有拋光液A，射流儲液罐中儲存有拋光液B。所述的拋光液A為水、鐵粉和磨粒的混合物；所述的拋光液B為水和磨粒的混合物；所述的磨粒為金剛石、碳化硅、氧化鋁或氧化鈰的一種或二種以上，磨粒的粒徑范圍為100nm~10000nm。