可抑制光學元件中頻誤差的超聲振動拋光磨頭裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超聲振動拋光小磨頭，尤其是涉及一種可抑制光學元件中頻誤差的超聲振動拋光磨頭裝置。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發展與制造水平的提高，以及在國家重大光學工程任務和光電子產品需求增長的牽引下，高精度光學元件越來越廣泛地應用于各個領域。特別是在大型的光學工程當中應用了大量的高精度光學元件，如:航天航空、強激光裝置等，這些對光學元件的精度提出了更高的要求。
[0003]以往光學元件表面質量主要關注低頻面形誤差和高頻表面粗糙度，對中頻誤差的關注并不多。然而，隨著光學元件應用多樣化以及精度要求的提高，人們逐漸認識到中頻誤差的危害。光學元件的中頻誤差會導致的光束高頻調制和非線性增益，將造成光學元件的絲狀破壞和降低光束的可聚焦功率，對新興的X射線光學而言，中頻誤差產生的小角度散射會極大地降低光學系統的分辨率。因此強激光光學系統需要對光學元件的中頻誤差進行控制。
[0004]拋光是光學元件精密加工中的最后一道工序，因此拋光的精度對光學元件的最終的精度影響巨大，成為研究的重點。在眾多的拋光方法中，計算機控制的小磨頭拋光是應用最多的技術。傳統的小磨頭拋光既可以修正部分中頻誤差也可以修正低頻誤差，但是也會在拋光表面留下波紋狀的殘留而形成中頻誤差。超聲振動加工可以有效改善表面質量，降低切削力，尤其適合硬脆性等難加工材料的加工。
[0005]中國專利申請CN1373698A公開一種采用超聲振動的微拋光裝置，通過拋光球頭在超聲振動下對工件表面拋光并使表面硬度增加。但是該裝置僅用于提高產品表面粗糙度。中國專利申請CN103817563A公開一種超硬材料微結構表面的超聲振動輔助拋光裝置及其使用方法。其主要解決機械拋光效率低，加工表面質量不均以及微結構尖銳處易破壞的問題。但是其僅適用于微結構，并不是適用于光學元件加工。中國專利申請CN103551927A公開一種電泳輔助超聲振動驅動磨粒運動拋光微孔的裝置及加工方法。該前案雖然也屬于超聲振動拋光，但是需電泳輔助，機理不一樣。
[0006]中國專利CN102873628A公開了一種用于數控小工具拋光的螺旋線加工路徑，該專利通過改變加工路徑來減小中頻誤差。CN103317424A公開了一種柔性拋光頭，該前案通過改變拋光頭的結構來去除中頻誤差。CN104175192A公開了一種多環形自適應拋光磨頭，該前案通過改變拋光頭的結構，使磨頭表面與工件表面更匹配，以此減少中頻誤差。
[0007]綜上，目前還未見利用超聲振動拋光控制光學元件中頻誤差的裝置及方法。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題在于提供一種可有效抑制光學元件中頻誤差的超聲振動拋光磨頭裝置。
[0009]為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是:
一種可抑制光學元件中頻誤差的超聲振動拋光磨頭裝置，包括拋光工具體、磨盤、柔性鉸鏈磨頭以及可帶動拋光工具體進行超聲振動的超聲波振動裝置；該磨盤可旋轉地安裝在該拋光工具體上，其上設有若干孔，所述的柔性鉸鏈磨頭通過柔性鉸鏈安裝在該孔內。
[0010]優選地，所述的磨盤通過軸承安裝在所述拋光工具體的軸承孔內，并通過固定在該拋光工具體上的軸承端蓋定位該軸承。
[0011]優選地，所述的磨盤通過一電機帶動旋轉。
[0012]優選地，所述的磨盤上設有磨盤軸，所述電機的軸與該磨頭軸連接。
[0013]優選地，所述的電機固定在一支撐板上，該支撐板則與所述的拋光工具體連接。
[0014]優選地，所述的磨盤及柔性鉸鏈磨頭的磨削面設置在拋光墊。
[0015]優選地，所述的拋光墊通過熱熔膠分別粘貼于所述磨盤和柔性鉸鏈磨頭上。
[0016]優選地，所述的超聲波振動裝置包括壓電陶瓷、超聲波發生器、換能器以及變幅桿；該壓電陶瓷安裝于拋光工具體的一側側板上，與拋光工具體緊密貼著；該超聲波發生器通過信號線連接到換能器上，換能器再與變幅桿連接，最后變幅桿通過信號線連接于壓電陶瓷上。
[0017]優選地，進一步設置有冷卻液管，該冷卻液管的管口朝向磨盤；所述磨盤上方設置有環狀的磨盤蓋板，該磨盤蓋板與磨盤緊密配合。
[0018]優選地，進一步設置有連接結構，該連接結構為固定在所述拋光工具體一側側板的連接板，該側板與連接板之間設置有緩沖片。
[0019]優選地，所述的柔性鉸鏈磨頭根據實際情況設置有不同的數量、排列方式或者彈性模量。
[0020]優選地，所述磨盤中間設有一個所述的柔性鉸鏈磨頭，在中間的柔性鉸鏈磨頭外周放射性設有多個所述的柔性鉸鏈磨頭，且位于磨盤中間與周邊的柔性鉸鏈磨頭具有不同的彈性模量。
[0021]采用上述方案后，與現有技術比較，本發明具有如下突出優點:
I)可抑制中頻誤差。傳統的小磨頭拋光容易引入波紋狀的條紋，并產生中頻誤差，本發明的柔性鉸鏈磨頭在超聲振動作用下作無規則移動，因此通過配合超聲振動以及柔性鉸鏈磨頭的運動使得整體磨盤運動雜錯無章，從而可有效去除中頻誤差。
[0022]2)拋光表面質量效果好。傳統的小磨頭拋光只是單純的由電機旋轉帶動拋光墊去除材料，而本發明將超聲振動引入其中，利用超聲振動的優點獲得更好的表面質量。
[0023]3)通用性好。該磨頭裝置只需改變連接板的結構，即可與包括機器人、機械手以及數控機床配合使用。
[0024]4)冷卻效果好。本發明采用冷卻液內置式，該方式使得冷卻液可以更加有效地進入拋光區域內，達到更好的拋光效果。
[0025]總之，本發明通過超聲振動以及柔性鉸接磨頭的聯合設置，改變了運動原理，可以有效消除傳統小磨頭留下的波紋狀條紋，有效地降低光學元件拋光的中頻誤差。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明實施例的結構示意圖； 圖2為本發明實施例的拋光磨頭結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳述。
[0028]本發明所揭示的是一種可抑制光學元件中頻誤差的超聲振動拋光磨頭裝置，如圖1及圖2所示，為本發明的較佳實施例。所述的超聲振動拋光磨頭裝置包括拋光工具體1、磨盤4、柔性鉸鏈磨頭6以及可帶動拋光工具體I進行超聲振動的超聲波振動裝置。其中:
所述的磨盤4可旋轉地安裝在所述拋光工具體I上，該磨盤4上設有若干孔41，所述的柔性鉸鏈磨頭6通過柔性鉸鏈安裝在該孔41內。優選地，該磨盤4可以通過軸承2安裝在拋光工具體I的軸承孔內，并可通過固定在拋光工具體I上的軸承端蓋9定位該軸承2，而該軸承端蓋9可以通過端蓋螺釘8固定于拋光工具體I上。
[0029]該磨盤4的旋轉可以通過一電機13帶動。具體地，該磨盤4上設有磨盤軸6，該磨頭軸6可以通過磨盤螺釘7連接于磨盤4中間位置，所述電機13的軸與磨頭軸6可以采用鍵連接，從而帶動磨盤4旋轉。所述電機13可以利用電機螺釘12固定在一支撐板10上，該支撐板10則與拋光工具體I用