專(zhuān)利名稱(chēng)：行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)精密機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝 置。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及世界范圍內(nèi)對(duì)中大口徑、高 精度非球面光學(xué)零件的需求激增，以美國(guó)Itek公司為首的一批國(guó)內(nèi)外研究單位將計(jì)算機(jī) 控制光學(xué)表面成形技術(shù)(即CC0S)引入到中大口徑非球面光學(xué)零件的超精密加工，以提高 非球面光學(xué)元件的加工效率與加工精度。CCOS技術(shù)，是指用一個(gè)比工件小得多的研拋盤(pán)，在 計(jì)算機(jī)的控制下，以特定的路徑、速度在光學(xué)零件表面運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制每一區(qū)域內(nèi)的駐留時(shí) 間、加工壓力等參數(shù)，精確地控制零件材料的去除量，達(dá)到修正誤差、提高精度的目的。CCOS 技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)在于加工過(guò)程中小工具能夠有效地跟蹤非球面表面各點(diǎn)曲率半徑的變化， 與非球面的面形良好吻合，從而有效提高加工精度。目前，CCOS技術(shù)已經(jīng)取代傳統(tǒng)的手工 修拋技術(shù)，成為中大口徑、高精度非球面光學(xué)元件的主流加工技術(shù)。CCOS技術(shù)的核心是精確控制零件上各點(diǎn)的材料去除量，從而實(shí)現(xiàn)面形精度的逐步 收斂，因此，獲得穩(wěn)定、高效且修形能力較強(qiáng)的研拋去除函數(shù)是提高加工效率與加工精度的 基礎(chǔ)與關(guān)鍵，在CCOS加工中，研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置也就成為了整個(gè)CCOS機(jī)床的關(guān)鍵機(jī) 構(gòu)。目前，這一機(jī)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)形式包括平轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與行星輪機(jī)構(gòu)(又稱(chēng)雙轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu))。下 面分別介紹現(xiàn)有的研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置的機(jī)構(gòu)與特點(diǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?00710055351.2的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種中大口徑非球面光學(xué)元 件的高效數(shù)控拋光工藝及設(shè)備，其中提及的研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置屬于平轉(zhuǎn)動(dòng)式研磨拋光 機(jī)構(gòu)，它通過(guò)一公轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)研拋盤(pán)以一定偏心繞電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)以一四連桿機(jī)構(gòu)使研 拋盤(pán)處于平轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。在該種運(yùn)動(dòng)方式下，研拋盤(pán)上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度是一致的，而且研拋盤(pán) 上任意兩點(diǎn)間的連線(xiàn)始終保持一致，因此有利于使拋光盤(pán)處于均勻磨損狀態(tài)，客觀上有利 于保證去除函數(shù)的穩(wěn)定性。其缺點(diǎn)是對(duì)去除函數(shù)形狀的調(diào)節(jié)能力較差，難以實(shí)現(xiàn)近似脈沖 形的去除函數(shù)，因此在修形能力方面存在一定限制；另外，由于研磨盤(pán)整體繞公轉(zhuǎn)電機(jī)軸轉(zhuǎn) 動(dòng)，因此其偏心率與轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高，否則易發(fā)生失穩(wěn)，這就限制了該種機(jī)構(gòu)所能獲得的材料 去除率和工作效率。浙江大學(xué)的王權(quán)陡在其博士學(xué)位論文《高陡度光學(xué)非球面自動(dòng)成形的研究》中公 開(kāi)了一種研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，它采用的是雙旋轉(zhuǎn)式研磨拋光機(jī)構(gòu)，并通過(guò)“電機(jī)+渦 輪_蝸桿減速，，驅(qū)動(dòng)公轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)則由自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，通過(guò)增減砝碼改變施加的工作 載荷。這一結(jié)構(gòu)存在著公轉(zhuǎn)速度低、工作壓力調(diào)整不便等缺陷；由于自轉(zhuǎn)電機(jī)一起參與公 轉(zhuǎn)，因此其供電需通過(guò)增加一套電刷與滑環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)，增加了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性；此外，由于拋研 工具直接由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此其驅(qū)動(dòng)力矩受限，當(dāng)拋研工具尺寸較大時(shí)，存在著驅(qū)動(dòng)力矩不足 的風(fēng)險(xiǎn)。專(zhuān)利號(hào)為ZL03124759. 8的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種非球面光學(xué)零件復(fù)合加工、檢測(cè)機(jī)床，其中提及了行星輪式雙轉(zhuǎn)子研拋機(jī)構(gòu)，其中的自轉(zhuǎn)電機(jī)安裝于雙轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)基座上，自 轉(zhuǎn)電機(jī)與自轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有一軟軸，該軟軸一端與自轉(zhuǎn)電機(jī)輸出軸固接，另一端穿過(guò)公轉(zhuǎn)軸、 燕尾槽滑臺(tái)、回轉(zhuǎn)軸后與自轉(zhuǎn)軸連接，通過(guò)該軟軸傳遞自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。然而軟軸傳動(dòng)不平穩(wěn)、傳 動(dòng)剛度差，導(dǎo)致加工精度的提高受到限制。從上述公開(kāi)報(bào)道的文獻(xiàn)來(lái)看，目前的研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置存在著加工效率不高 或是傳動(dòng)不夠平穩(wěn)的缺陷，從而限制了去除函數(shù)的效率與穩(wěn)定性。有鑒于此，有必要對(duì)現(xiàn)有 的研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置進(jìn)行改進(jìn)，從而提高去除函數(shù)的效率與穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自轉(zhuǎn)軸系傳動(dòng)剛度 高、自轉(zhuǎn)平穩(wěn)，能夠獲得穩(wěn)定去除函數(shù)的行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，包括公轉(zhuǎn)軸系、自轉(zhuǎn)軸系、研拋盤(pán)、偏 心調(diào)整機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述公轉(zhuǎn)軸系連接于偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)上方，所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接于偏 心調(diào)整機(jī)構(gòu)底端，所述自轉(zhuǎn)軸系連接于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)下方，所述研拋盤(pán)裝設(shè)于自轉(zhuǎn)軸系下端，所 述自轉(zhuǎn)軸系包括自轉(zhuǎn)軸、自轉(zhuǎn)電機(jī)、自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和自轉(zhuǎn)軸基座，所述自轉(zhuǎn)軸基座連接于回 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，所述自轉(zhuǎn)軸裝設(shè)于自轉(zhuǎn)軸基座內(nèi)，所述自轉(zhuǎn)電機(jī)固定于自轉(zhuǎn)軸基座上，自轉(zhuǎn)電機(jī) 的輸出端經(jīng)自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與自轉(zhuǎn)軸連接。所述自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述自轉(zhuǎn)軸基座包括座體、推板和可調(diào)節(jié)壓力的氣缸，所述座體上端與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 連接，所述氣缸固定于座體上，所述推板位于座體下方并與氣缸的輸出端連接，所述自轉(zhuǎn)電 機(jī)固定于推板上，所述自轉(zhuǎn)軸經(jīng)軸承支承于推板上，所述自轉(zhuǎn)軸與座體之間設(shè)有線(xiàn)性軸承。所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)軸和回轉(zhuǎn)座，所述回轉(zhuǎn)軸與偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)底端固接，所述 回轉(zhuǎn)座經(jīng)軸承支承于回轉(zhuǎn)軸上，自轉(zhuǎn)軸基座的座體與回轉(zhuǎn)座固接，回轉(zhuǎn)座上連有平動(dòng)保持 機(jī)構(gòu)。所述平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)包括保持座、第一平行擺桿組、第二平行擺桿組和過(guò)渡盤(pán)，所述 保持座固定于公轉(zhuǎn)軸系的公轉(zhuǎn)軸基座上，所述第一平行擺桿組一端鉸接于保持座上，另一 端鉸接于過(guò)渡盤(pán)上，所述第二平行擺桿組一端鉸接于過(guò)渡盤(pán)上，另一端鉸接于回轉(zhuǎn)座上。所述偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)包括燕尾槽滑臺(tái)、滑塊和調(diào)節(jié)螺釘，所述燕尾槽滑臺(tái)上的燕尾 槽沿公轉(zhuǎn)圓周徑向設(shè)置，所述滑塊設(shè)于燕尾槽內(nèi)，所述調(diào)節(jié)螺釘與燕尾槽平行布置，調(diào)節(jié)螺 釘一端套裝于滑塊上，另一端與燕尾槽滑臺(tái)螺紋連接。所述研拋盤(pán)與自轉(zhuǎn)軸通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于自轉(zhuǎn)軸系取消了軟軸傳動(dòng)，而是將自轉(zhuǎn)電機(jī) 固定于自轉(zhuǎn)軸基座上，通過(guò)自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將自轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出端與自轉(zhuǎn)軸連接，采用自轉(zhuǎn)傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)，克服了軟軸傳動(dòng)不平穩(wěn)、傳動(dòng)剛度差的缺陷，提高了傳動(dòng)剛度和自轉(zhuǎn)平 穩(wěn)性，使去除函數(shù)的穩(wěn)定性顯著改善；研拋盤(pán)工作壓力由氣缸提供，采用壓差式設(shè)計(jì)，補(bǔ)償 了自轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)部分的重力影響，使研拋壓力可從0到最大工作壓力范圍內(nèi)任意設(shè)定，同時(shí) 將自轉(zhuǎn)電機(jī)固定在用于調(diào)節(jié)研拋盤(pán)工作壓力的推板上，使得調(diào)節(jié)研拋盤(pán)工作壓力時(shí)，自轉(zhuǎn) 軸的傳動(dòng)部分與自轉(zhuǎn)軸本身一起作軸向浮動(dòng)，不影響自轉(zhuǎn)軸的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)座上裝有平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)，該平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)可以保證自轉(zhuǎn)軸系在公轉(zhuǎn)過(guò)程中嚴(yán)格平動(dòng)，有 利于提高公轉(zhuǎn)軸系的最高轉(zhuǎn)速和去除函數(shù)的回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性；研拋盤(pán)與自轉(zhuǎn)軸通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 連接，使研拋盤(pán)能夠在15°范圍內(nèi)自由傾斜，保證在工件表面不垂直于自轉(zhuǎn)軸時(shí)，研拋盤(pán)始 終和工件表面相切，提高加工精度。


圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是本發(fā)明的平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的B-B剖視圖；圖6是定點(diǎn)研磨后的工件照片；圖7是理論去除函數(shù)二維截線(xiàn)圖；圖8是實(shí)施例中實(shí)測(cè)去除函數(shù)二維截線(xiàn)圖；圖9是拋光去除函數(shù)的理論模型；圖10是實(shí)施例中拋光去除函數(shù)的實(shí)測(cè)模型。圖中各標(biāo)號(hào)表示1、公轉(zhuǎn)軸系；2、自轉(zhuǎn)軸系；3、研拋盤(pán)；4、偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)；5、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；6、平動(dòng)保持 機(jī)構(gòu)；7、萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)；11、公轉(zhuǎn)軸；12、公轉(zhuǎn)軸基座；13、公轉(zhuǎn)電機(jī)；14、公轉(zhuǎn)同步帶；21、自轉(zhuǎn) 軸；22、自轉(zhuǎn)軸基座；23、自轉(zhuǎn)電機(jī)；24、自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；41、燕尾槽滑臺(tái)；42、滑塊；43、調(diào)節(jié) 螺釘；44、燕尾槽；51、回轉(zhuǎn)軸；52、回轉(zhuǎn)座；61、保持座；62、第一平行擺桿組；63、第二平行 擺桿組；64、過(guò)渡盤(pán)；221、氣缸；222、推板；223、座體；224、線(xiàn)性軸承。
具體實(shí)施例方式如圖1至圖5所示，本發(fā)明的行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，包括公轉(zhuǎn)軸系 1、自轉(zhuǎn)軸系2、研拋盤(pán)3、偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)4和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5，公轉(zhuǎn)軸系1連接于偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)4 上方，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5連接于偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)4底端，自轉(zhuǎn)軸系2連接于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5下方，研拋盤(pán) 3裝設(shè)于自轉(zhuǎn)軸系2下端。本實(shí)施例中，公轉(zhuǎn)軸系1包括公轉(zhuǎn)軸11、公轉(zhuǎn)軸基座12、公轉(zhuǎn)電機(jī)13和公轉(zhuǎn)同步 帶14，公轉(zhuǎn)軸11裝設(shè)于公轉(zhuǎn)軸基座12內(nèi)，公轉(zhuǎn)電機(jī)13裝設(shè)于公轉(zhuǎn)軸基座12上，公轉(zhuǎn)電機(jī) 13的輸出端經(jīng)公轉(zhuǎn)同步帶14與公轉(zhuǎn)軸11相連，公轉(zhuǎn)軸11由公轉(zhuǎn)同步帶14在公轉(zhuǎn)電機(jī)13 的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。自轉(zhuǎn)軸系2包括自轉(zhuǎn)軸21、自轉(zhuǎn)電機(jī)23、自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24和自轉(zhuǎn)軸基座22， 自轉(zhuǎn)軸基座22連接于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5上，自轉(zhuǎn)軸21裝設(shè)于自轉(zhuǎn)軸基座22內(nèi)，自轉(zhuǎn)電機(jī)23固定 于自轉(zhuǎn)軸基座22上，自轉(zhuǎn)電機(jī)23的輸出端經(jīng)自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24與自轉(zhuǎn)軸21連接。自轉(zhuǎn)軸系 2取消了軟軸傳動(dòng)，自轉(zhuǎn)軸21由自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24在自轉(zhuǎn)電機(jī)23的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，采用自轉(zhuǎn)傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)24傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)，克服了軟軸傳動(dòng)不平穩(wěn)、傳動(dòng)剛度差的缺陷，提高了傳動(dòng)剛度和自 轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，使去除函數(shù)的穩(wěn)定性獲得顯著改善。自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24可以為同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或 鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，本實(shí)施例中選用的是同步性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 研拋盤(pán)3裝設(shè)于自轉(zhuǎn)軸21底端，并采用萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)7連接，使研拋盤(pán)3可在15°范圍內(nèi)自由傾斜，可保證在工件表面不垂直于自轉(zhuǎn)軸21時(shí)，研拋盤(pán)3始終可與工件表面相切，提高加 工精度。自轉(zhuǎn)軸基座22包括座體223、推板222和可由比例壓力調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力的氣 缸221，座體223上端與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5連接，氣缸221固定于座體223上，推板222位于座體 223下方并與氣缸221的輸出端連接，自轉(zhuǎn)電機(jī)23固定于推板222上，自轉(zhuǎn)軸21經(jīng)軸承支 承于推板222上，自轉(zhuǎn)軸21與座體223之間設(shè)有線(xiàn)性軸承224。研拋盤(pán)3工作壓力由氣缸 221提供，因此自轉(zhuǎn)軸21既可繞軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，也可沿軸向滑動(dòng)串動(dòng)，軸向滑動(dòng)行程可達(dá)30mm， 研拋盤(pán)3工作壓力的調(diào)節(jié)采用壓差式設(shè)計(jì)，可補(bǔ)償自轉(zhuǎn)軸系2浮動(dòng)部分的重力影響，使研拋 壓力可從0到最大工作壓力范圍內(nèi)任意設(shè)定，同時(shí)將自轉(zhuǎn)電機(jī)23固定在用于調(diào)節(jié)研拋盤(pán)3 工作壓力的推板222上，使得調(diào)節(jié)研拋盤(pán)3工作壓力時(shí)，自轉(zhuǎn)軸21的傳動(dòng)部分與自轉(zhuǎn)軸21 本身一起作軸向浮動(dòng)，同時(shí)又不影響自轉(zhuǎn)軸21保持自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例中，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5包括回轉(zhuǎn)軸51和回轉(zhuǎn)座52，回轉(zhuǎn)軸51與偏心調(diào)整機(jī)構(gòu) 4底端固接，回轉(zhuǎn)座52經(jīng)軸承支承于回轉(zhuǎn)軸51上，自轉(zhuǎn)軸基座22的座體223與回轉(zhuǎn)座52 固接。該平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)6包括保持座61、第一平行擺桿組62、第二平行擺桿組63和過(guò)渡盤(pán) 64，保持座61固定于公轉(zhuǎn)軸系1的公轉(zhuǎn)軸基座12上，第一平行擺桿組62 —端鉸接于保持 座61上，另一端鉸接于過(guò)渡盤(pán)64上，第二平行擺桿組63 —端鉸接于過(guò)渡盤(pán)64上，另一端 鉸接于回轉(zhuǎn)座52上。在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5的回轉(zhuǎn)座52上裝有平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)6，自轉(zhuǎn)軸系2在公 轉(zhuǎn)過(guò)程中受平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)6的約束可以保證嚴(yán)格平動(dòng)，有利于提高公轉(zhuǎn)軸系1的最高轉(zhuǎn)速 和去除函數(shù)的回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性。偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)4包括燕尾槽滑臺(tái)41、滑塊42和調(diào)節(jié)螺釘43，燕 尾槽滑臺(tái)41上的燕尾槽44沿公轉(zhuǎn)圓周徑向設(shè)置，滑塊42設(shè)于燕尾槽44內(nèi)，調(diào)節(jié)螺釘43 與燕尾槽44平行布置，調(diào)節(jié)螺釘43 —端套裝于滑塊42上，另一端與燕尾槽滑臺(tái)41螺紋連 接，公轉(zhuǎn)軸11與燕尾槽滑臺(tái)41固接，回轉(zhuǎn)座52與滑塊42固接，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘43可使滑塊 42在燕尾槽44內(nèi)滑動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)5和自轉(zhuǎn)軸系1沿公轉(zhuǎn)圓周徑向移動(dòng)，從而達(dá)到 調(diào)節(jié)研拋盤(pán)3偏心回轉(zhuǎn)半徑的作用。下面結(jié)合定點(diǎn)研磨試驗(yàn)、定點(diǎn)拋光試驗(yàn)和面形誤差修正實(shí)驗(yàn)對(duì)本發(fā)明行星輪式數(shù) 控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置的優(yōu)越性作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。通過(guò)定點(diǎn)研磨試驗(yàn)，反映研磨去除函數(shù)的形狀，將理論研磨去除函數(shù)與實(shí)測(cè)研 磨去除函數(shù)進(jìn)行對(duì)比。研磨試件選用直徑為0100mm的K9玻璃，研磨盤(pán)3選用直徑為 050mm的硬鋁，其他研磨工藝參數(shù)分別為W20金剛砂磨料，研磨液質(zhì)量濃度為5%，偏心 距為10mm，公轉(zhuǎn)速度為50rpm，自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速比為_(kāi)1，研磨壓強(qiáng)為16. 2kPa，研磨時(shí)間為 3min，定點(diǎn)研磨后的工件照片如圖6所示。理論去除函數(shù)二維截線(xiàn)如圖7所示，實(shí)測(cè)去除函 數(shù)二維截線(xiàn)如圖8所示，可見(jiàn)在選擇的工藝參數(shù)條件下，獲得的研磨去除函數(shù)二維截線(xiàn)較 為平緩，適應(yīng)于修正誤差幅值較大、且面形誤差梯度較小的誤差形式。此外，通過(guò)比較理論 去除函數(shù)與實(shí)驗(yàn)去除函數(shù)可知，由于本發(fā)明的行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置傳動(dòng)較 為平穩(wěn)，因此理論去除函數(shù)與實(shí)測(cè)去除函數(shù)較為接近。通過(guò)定點(diǎn)拋光試驗(yàn)，反映拋光去除函數(shù)的形狀。拋光試件選用直徑為0100mm的 K9玻璃，其他拋光工藝參數(shù)分別為拋光液為日本H-3氧化鈰(Ce02)水溶液；固液比濃度為 1 10 ；拋光壓力為36. 9kPa ；拋光盤(pán)為直徑25mm的聚氨酯；偏心距為10mm (對(duì)應(yīng)偏心率為 0.8)，公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)速度分別為50、-150rpm(對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速比為-3)；拋光時(shí)間為lmin。拋光去除 函數(shù)理論模型如圖9所示，拋光去除函數(shù)實(shí)測(cè)模型如圖10所示，將拋光去除函數(shù)的理論模
6型與實(shí)測(cè)模型對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)理論去除函數(shù)模型與實(shí)驗(yàn)去除函數(shù)模型同樣吻合得較好。從上述實(shí)例可以看出，采用本發(fā)明行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置形成的研 磨與拋光去除函數(shù)，具有回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性好、形狀變化范圍廣的優(yōu)勢(shì)，而且由于本裝置的載荷調(diào) 節(jié)范圍較大，因此其效率調(diào)節(jié)范圍也較大，可以很好地滿(mǎn)足高精度光學(xué)零件對(duì)于去除函數(shù) 形狀與效率的要求。通過(guò)面形誤差修正實(shí)驗(yàn)，反映誤差收斂率。面形誤差修正試件選用口徑276mm(有 效口徑268mm)的平面反射鏡，反射鏡在有效口徑內(nèi)的初始面形誤差PV值為0. 678 X (入 =632. 8nm), RMS值為0.176入；采用本裝置進(jìn)行面形誤差修正，經(jīng)過(guò)四次迭代(共計(jì) 227min)，反射鏡的面形誤差PV值降低為0. 170 A，RMS值達(dá)到0. 024 A。以上面形誤差修 正的收斂率明顯高于國(guó)內(nèi)目前的CC0S加工誤差收斂率(按國(guó)內(nèi)主流光學(xué)加工水平，要實(shí)現(xiàn) 同樣的精度收斂，其迭代次數(shù)在10次以上)。面形誤差修正試件選用口徑500mm(有效口徑462mm)的拋物面鏡(p = 1000, K9 玻璃)，拋物面鏡在有效口徑內(nèi)的初始面形誤差PV值為1.813入(入=632.8nm)，RMS值為 0. 241入，經(jīng)過(guò)95小時(shí)的均勻拋光與修正拋光，反射鏡的面形誤差PV值降低為0. 162A ,RMS 值達(dá)到0.015 X。以上面形誤差修正的加工效率和精度均高于國(guó)內(nèi)已有報(bào)道水平。
權(quán)利要求
一種行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，包括公轉(zhuǎn)軸系(1)、自轉(zhuǎn)軸系(2)、研拋盤(pán)(3)、偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)(4)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)，所述公轉(zhuǎn)軸系(1)連接于偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)(4)上方，所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)連接于偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)(4)底端，所述自轉(zhuǎn)軸系(2)連接于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)下方，所述研拋盤(pán)(3)裝設(shè)于自轉(zhuǎn)軸系(2)下端，其特征在于所述自轉(zhuǎn)軸系(2)包括自轉(zhuǎn)軸(21)、自轉(zhuǎn)電機(jī)(23)、自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)和自轉(zhuǎn)軸基座(22)，所述自轉(zhuǎn)軸基座(22)連接于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)上，所述自轉(zhuǎn)軸(21)裝設(shè)于自轉(zhuǎn)軸基座(22)內(nèi)，所述自轉(zhuǎn)電機(jī)(23)固定于自轉(zhuǎn)軸基座(22)上，自轉(zhuǎn)電機(jī)(23)的輸出端經(jīng)自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)與自轉(zhuǎn)軸(21)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，其特征在于所述自 轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)為同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，其特征在于所述自 轉(zhuǎn)軸基座(22)包括座體(223)、推板(222)和可調(diào)節(jié)壓力的氣缸(221)，所述座體(223)上 端與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)連接，所述氣缸(221)固定于座體(223)上，所述推板(222)位于座體(223)下方并與氣缸(221)的輸出端連接，所述自轉(zhuǎn)電機(jī)(23)固定于推板(222)上，所述自 轉(zhuǎn)軸(21)經(jīng)軸承支承于推板(222)上，所述自轉(zhuǎn)軸(21)與座體(223)之間設(shè)有線(xiàn)性軸承(224)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，其特征在于所述回 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)包括回轉(zhuǎn)軸(51)和回轉(zhuǎn)座(52)，所述回轉(zhuǎn)軸(51)與偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)⑷底端固 接，所述回轉(zhuǎn)座(52)經(jīng)軸承支承于回轉(zhuǎn)軸(51)上，自轉(zhuǎn)軸基座(22)的座體(223)與回轉(zhuǎn) 座(52)固接，回轉(zhuǎn)座(52)上連有平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，其特征在于所述平 動(dòng)保持機(jī)構(gòu)(6)包括保持座(61)、第一平行擺桿組(62)、第二平行擺桿組(63)和過(guò)渡盤(pán) (64)，所述保持座(61)固定于公轉(zhuǎn)軸系(1)的公轉(zhuǎn)軸基座(12)上，所述第一平行擺桿組 (62) 一端鉸接于保持座(61)上，另一端鉸接于過(guò)渡盤(pán)(64)上，所述第二平行擺桿組(63) 一端鉸接于過(guò)渡盤(pán)(64)上，另一端鉸接于回轉(zhuǎn)座(52)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，其特征 在于所述偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)(4)包括燕尾槽滑臺(tái)(41)、滑塊(42)和調(diào)節(jié)螺釘(43)，所述燕尾 槽滑臺(tái)(41)上的燕尾槽(44)沿公轉(zhuǎn)圓周徑向設(shè)置，所述滑塊(42)設(shè)于燕尾槽(44)內(nèi)，所 述調(diào)節(jié)螺釘(43)與燕尾槽(44)平行布置，調(diào)節(jié)螺釘(43) —端套裝于滑塊(42)上，另一端 與燕尾槽滑臺(tái)(41)螺紋連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，其特征 在于所述研拋盤(pán)(3)與自轉(zhuǎn)軸(21)通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)(7)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，其特征在于所述研 拋盤(pán)⑶與自轉(zhuǎn)軸(21)通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)(7)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置，包括公轉(zhuǎn)軸系、自轉(zhuǎn)軸系、研拋盤(pán)、偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述公轉(zhuǎn)軸系連接于偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)上方，所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接于偏心調(diào)整機(jī)構(gòu)底端，所述自轉(zhuǎn)軸系連接于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)下方，所述研拋盤(pán)裝設(shè)于自轉(zhuǎn)軸系下端，所述自轉(zhuǎn)軸系包括自轉(zhuǎn)軸、自轉(zhuǎn)電機(jī)、自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和自轉(zhuǎn)軸基座，所述自轉(zhuǎn)軸基座連接于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，所述自轉(zhuǎn)軸裝設(shè)于自轉(zhuǎn)軸基座內(nèi)，所述自轉(zhuǎn)電機(jī)固定于自轉(zhuǎn)軸基座上，自轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出端經(jīng)自轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與自轉(zhuǎn)軸連接。該行星輪式數(shù)控研拋去除函數(shù)發(fā)生裝置具有自轉(zhuǎn)軸系傳動(dòng)剛度高、自轉(zhuǎn)平穩(wěn)，能夠獲得穩(wěn)定去除函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B24B13/00GK101823224SQ20101015203
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者康念輝, 戴一帆, 李圣怡, 王貴林, 舒勇, 解旭輝, 鄭子文 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)