一种基于工业机器人的光学元件组合抛光方法与流程

专利2025-05-21  32


本公开一般涉及光学零件超精密加工,具体涉及一种基于工业机器人的光学元件组合抛光方法。


背景技术:

1、光学在各领域都发挥着重要作用,各类光学系统的指标和参数也在不断提高。光学元件作为光学系统的核心,其加工和生产中始终贯穿着精度和效率两大问题。

2、当前光学元件的抛光加工方法有古典抛光法、气囊进动抛光、小磨头表面修形等。古典抛光加工时抛光模采用沥青抛光盘,此种方法加工效率低,且光学元件面形不易控制;气囊进动抛光采用聚氨酯抛光模进行抛光,在加工过程中其转速科大300~500r/min,加工效率高,但此种加工方式难以对光学元件的中心区域面形进行控制;小磨头表面修形采用光学元件口径1/5~1/3的小磨头工具对光学元件面形进行修整,实现对光学元件面形精度的控制,但由于其磨头工具口径较小,故此种方法加工效率较低。因此,在满足光学元件加工精度的同时保证加工效率是本领域需要解决的问题。


技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种基于工业机器人的光学元件组合抛光方法以解决上述问题。

2、本申请提供一种基于工业机器人的光学元件组合抛光方法,包括:

3、s1、利用超精密铣磨机对光学元件被加工表面进行超精密铣磨,并进行面形误差修正,直至面形误差的pv值小于5μm时执行步骤s2;铣磨时光学元件装夹于工件主轴,且工件主轴进行自传运动,磨削工具进行自转运动;

4、s2、利用工业机器人对光学元件被加工表面进行气囊进动抛光,实现表面材料快速去除,并进行面形误差修正,直至面形误差的pv值小于1μm时,执行步骤s3;抛光时光学元件装夹于工件主轴,且工件主轴进行自转运动,抛光工具进行自转运动;

5、s3、利用工业机器人对光学元件被加工表面进行小磨头表面修形抛光,直至面形误差的pv值小于0.5μm时结束;抛光时光学元件装夹于工业机器人工作台且固定不动,抛光工具进行自转运动。

6、根据本申请实施例提供的技术方案,在步骤s1中,采用粒度为d30~d50、浓度为c30~c50的树脂结合剂金刚石砂轮对光学元件进行超精密磨削。

7、根据本申请实施例提供的技术方案,在步骤s2中,气囊进动抛光使用工业机器人携带气囊抛光头沿光学元件被抛光面母线进行抛光,且气囊抛光头主轴轴线方向始终与被抛光母线的法线平行。

8、根据本申请实施例提供的技术方案,步骤s2还包括:

9、检测光学元件被加工面母线的面形误差分布;

10、根据被加工面母线的面形误差分布对工业机器人携带气囊抛光头的进给速度进行调整,实现对光学元件的面形误差的修正。

11、根据本申请实施例提供的技术方案,在步骤s3中,小磨头表面修形抛光使用工业机器人携带气囊抛光头沿整个光学元件被抛光面进行抛光,且气囊抛光头主轴轴线方向始终与整个被抛光面的法线平行;步骤s3中的气囊抛光头尺寸小于步骤s2中的气囊抛光头尺寸。

12、根据本申请实施例提供的技术方案,在步骤s3中,利用工业机器人对光学元件进行小磨头表面修形抛光的加工区域为光学元件的中心区域,中心区域为步骤s2中气囊进动抛光对光学元件无法修正的区域,其大小满足气囊抛光头的直径范围。

13、与现有技术相比,本申请的有益效果在于:通过采用气囊进动抛光和小磨头表面修形抛光两种方法,在采用气囊进动抛光方式进行光学元件表面抛光时,由于工件装夹于工件主轴随工件主轴一同转动,其抛光去除效率高,在对光学元件表面面形进行控制的同时,可快速降低表面粗糙度,结合小磨头表面面形修整方式,实现对光学元件表面面形的精确修整,这种组合加工方法提高了对光学元件的抛光效率,并且可实现对平面、球面和非球面的精确加工。



技术特征:

1.一种基于工业机器人的光学元件组合抛光方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于工业机器人的光学元件组合抛光方法,其特征在于,在步骤s1中,采用粒度为d30~d50、浓度为c30~c50的树脂结合剂金刚石砂轮(1)对光学元件(3)进行超精密磨削。

3.根据权利要求2所述的基于工业机器人的光学元件组合抛光方法,其特征在于,在步骤s2中,气囊进动抛光使用工业机器人携带气囊抛光头(2)沿光学元件(3)被抛光面母线进行抛光,且气囊抛光头(2)主轴轴线方向始终与被抛光母线的法线平行。

4.根据权利要求3所述的基于工业机器人的光学元件组合抛光方法,其特征在于,步骤s2还包括:

5.根据权利要求4所述的基于工业机器人的光学元件组合抛光方法,其特征在于,在步骤s3中,小磨头表面修形抛光使用工业机器人携带气囊抛光头(2)沿整个光学元件(3)被抛光面进行抛光,且气囊抛光头(2)主轴轴线方向始终与整个被抛光面的法线平行;步骤s3中的气囊抛光头(2)尺寸小于步骤s2中的气囊抛光头(2)尺寸。

6.根据权利要求5所述的基于工业机器人的光学元件组合抛光方法,其特征在于,在步骤s3中,利用工业机器人对光学元件(3)进行小磨头表面修形抛光的加工区域为光学元件(3)的中心区域,中心区域为步骤s2中气囊进动抛光对光学元件(3)无法修正的区域,其大小满足气囊抛光头(2)的直径范围。


技术总结
本申请提供一种基于工业机器人的光学元件组合抛光方法,包括:S1、利用超精密铣磨机对光学元件被加工表面进行超精密铣磨,并进行面形误差修正;铣磨时光学元件装夹于工件主轴,且工件主轴进行自传运动,磨削工具进行自转运动;S2、利用工业机器人对光学元件被加工表面进行气囊进动抛光,实现表面材料快速去除,并进行面形误差修正;抛光时光学元件装夹于工件主轴,且工件主轴进行自转运动,抛光工具进行自转运动;S3、利用工业机器人对光学元件被加工表面进行小磨头表面修形抛光;抛光时光学元件装夹于工业机器人工作台且固定不动,抛光工具进行自转运动。本申请提供的组合抛光方法在满足加工精度的同时提高了加工效率。

技术研发人员:贾亚鹏,王朋
受保护的技术使用者:天津津航技术物理研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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