一種環形拋光機的製作方法

2023-04-27 08:01:27

本發明涉及光學加工，特別是一種環形拋光機。

背景技術：

環形拋光機是一種高精度的光學元件加工設備，由於調節拋光碟面形的需要，必須使用很大尺寸的校正板，這會產生五方面的危害，一是校正板對盤面的摩擦力很大，所以驅動拋光碟必須使用很大功率的電機，而校正板的裝卸又必須有專用設備，這些增加了設備成本，且大尺寸校正板本身價格就比較高昂；二是大尺寸校正板增大了工作人員的勞動強度；三是設備運行時大部分的能量用於拋光校正板，而不是工件，這樣就造成了能源的浪費；四是校正板佔據了很大的盤面面積，導致可拋光工件的面積減小，影響工件的產量，且由於大尺寸校正板的存在，發熱嚴重，拋光碟轉速不能過高，又影響了工件的拋光效率；五是大尺寸校正板的使用，會加速拋光碟的損耗，另外導致盤面修整頻率加大，影響拋光碟的使用壽命。

校正板必須要使用的原因是：工件和工件環對拋光碟環帶中部和內側的磨損比外側嚴重，所以拋光碟環帶中部和內側比外側低，工件只能變為高圈，必須通過將校正板推到拋光碟外側，使其對拋光碟環帶的壓強分布外側大於內側，拋光碟變凸，工件變為低圈。所以只有使用了校正板，環形拋光機才具有工件面形的調節功能。

環形拋光機使用的拋光碟主要是通過流動改變面形的，盤面開槽的原因之一是為了增強其流動性，開槽越密越深流動性越強，在相同的壓強和被磨削路程的情況下就下降得越快。開槽方式一般為方形或扇形。自環形拋光機發明以來，並沒有通過有意設計開槽的密度或設計材料的流動性能使不同區域的流動能力不同從而補償工件和工件環引起的不均勻磨損的相關報導。

技術實現要素：

本發明的目的是解決上述現有技術的不足，提供一種環形拋光機，避免了校正板的使用。

本發明的技術解決方案如下：

一種環形拋光機，包括轉臺、拋光碟、限位滾輪機構和工件環，所述的拋光碟上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環的內徑小於拋光碟的環帶寬度，外徑大於拋光碟的環帶寬度，所述的窄槽將拋光碟的盤面分成多個小單元，每個小單元的面積變化趨勢是沿拋光碟的半徑從中心向邊緣由小變大再變小。

一種環形拋光機，包括轉臺、拋光碟、限位滾輪機構和工件環，所述的拋光碟上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環的內徑小於拋光碟的環帶寬度，外徑大於拋光碟的環帶寬度，所述的窄槽將拋光碟的盤面分成多個小單元，每個小單元的面積變化趨勢是沿拋光碟的半徑從中心向邊緣由大變小。

一種環形拋光機，包括轉臺、拋光碟、限位滾輪機構和工件環，所述的拋光碟上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環的內徑小於拋光碟的環帶寬度，外徑大於拋光碟的環帶寬度，所述的窄槽將拋光碟的盤面分成多個小單元，該窄槽的深度變化趨勢是沿拋光碟的半徑從中心向邊緣由深變淺，再變深。

一種環形拋光機，包括轉臺、拋光碟、限位滾輪機構和工件環，所述的拋光碟上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環的內徑小於拋光碟的環帶寬度，外徑大於拋光碟的環帶寬度，所述的窄槽將拋光碟的盤面分成多個小單元，該窄槽的深度變化趨勢是沿拋光碟的半徑從中心向邊緣由淺變深。

一種環形拋光機，包括轉臺、拋光碟、限位滾輪機構和工件環，所述的拋光碟上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環的內徑小於拋光碟的環帶寬度，外徑大於拋光碟的環帶寬度，所述的拋光碟的流動能力沿拋光碟的半徑從中心向邊緣由大變小再變大。

一種環形拋光機，包括轉臺、拋光碟、限位滾輪機構和工件環，所述的拋光碟上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環的內徑小於拋光碟的環帶寬度，外徑大於拋光碟的環帶寬度，所述的拋光碟的流動能力沿拋光碟的半徑從中心向邊緣由小變大。

本發明的原理是：

拋光碟的磨損近似滿足Preston方程，表達如下：

Δh＝C·P·V·t

式中，Δh為拋光碟上任一監測位置在厚度方向上的減小量，C為Preston常數，P為監測位置所受到的工件或工件環或校正板的壓強，V為監測位置相對工件、工件環或校正板的運動速度，t為監測位置受到的摩擦時間。

這樣，根據運動學原理，拋光碟環帶中部受到的工件和工件環的摩擦時間t長於內側，而內側受到的摩擦時間長於外側，所以減小量Δh大小關係為中部和內側大於外側，這就導致拋光碟變為凹面形，工件變為高圈。

雖然拋光碟環帶不同徑向位置受到的校正板的摩擦時間同樣為內側大於外側，但由於校正板尺寸大於環帶寬度，所以可以通過將校正板推至環帶的外側，使其對外側的壓強P大於內側來補償因工件和工件環以及校正板自身對拋光碟內外側的不同摩擦時間引起的不均勻磨損。

拋光碟的Preston常數C與開槽密度和深度和材料本身的流動性能有關，所以同樣可以通過特殊設計的開槽密度或深度或材料的流動能力來補償這種因不同摩擦時間引起的不均勻磨損，這樣就可以避免使用校正板。

欲恰好補償這種不均勻磨損，一般需要使環帶外側的開槽密度或深度或材料本身的流動性能大於內側，內側大於中部，使這些改變引起的不同位置的Preston常數C與工件和工件環的作用時間的乘積相等。但由於相對磨削的兩個面必須均為球面，所以並不需要嚴格滿足乘積相等關係，只需要使在工件和工件環移動過程中外側的Preston常數C與作用時間t的乘積可以大於內側、也可以小於內側就可以了。所以開槽密度或深度或材料本身的流動能力也可以簡單的沿著拋光碟徑向從裡向外逐漸變大，或整體趨勢是變大的也可以。

與現有技術相比，本發明的優點是：降低設備成本，減輕工作人員勞動強度，減少電力消耗，提高拋光效率，延長拋光碟的使用時間。

附圖說明

圖1為本發明環形拋光機的結構簡圖，其中，a為實施例1的結構示意圖，b為實施例2的結構示意圖，c為實施例3～6的結構示意圖；

圖中，1-轉臺、2-拋光碟、3-限位滾輪機構和4-工件環；

圖2為開槽形狀示意圖，其中，a、b為實施例1的開槽形狀示意圖，c、d為實施例2的開槽形狀示意圖；

圖3為開槽深度示意圖，其中，a為實施例3的開槽深度示意圖，b為實施例4的開槽形狀示意圖；

圖4為拋光碟材料流動能力示意圖，其中，a為實施例5的拋光碟材料流動能力示意圖，b為實施例6的拋光碟材料流動能力示意圖。

具體實施方式

現結合實施例對本發明作進一步說明，但不應以此影響本發明的保護範圍。

實施例1

參看圖1a，一種環形拋光機，包括轉臺1、拋光碟2、限位滾輪機構3和工件環4，所述的拋光碟2上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環4的內徑小於拋光碟2的環帶寬度，外徑大於拋光碟2的環帶寬度，所述的窄槽將拋光碟的盤面分成多個小單元，每個小單元的面積變化趨勢是沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由小變大再變小。

參看圖2a和圖2b，圖2a和圖2b代表一種開槽形狀，窄槽將拋光碟的盤面分成多個小單元，每個小單元的面積變化趨勢是沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由小變大再變小。

實施例2

參看圖1b，一種環形拋光機，包括轉臺1、拋光碟2、限位滾輪機構3和工件環4，所述的拋光碟2上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環4的內徑小於拋光碟2的環帶寬度，外徑大於拋光碟2的環帶寬度，所述的窄槽將拋光碟的盤面分成多個小單元，每個小單元的面積變化趨勢是沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由大變小。

參看圖2c和圖2d，圖2c和圖2d代表一種開槽形狀，窄槽將拋光碟的盤面分成多個小單元，每個小單元的面積變化趨勢是沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由大變小。

實施例3

參看圖1c，一種環形拋光機，包括轉臺1、拋光碟2、限位滾輪機構3和工件環4，所述的拋光碟2上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環4的內徑小於拋光碟2的環帶寬度，外徑大於拋光碟2的環帶寬度，所述的窄槽將拋光碟的盤面分成多個小單元，該窄槽的深度變化趨勢是沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由深變淺，再變深。

參看圖3a，圖3a是開槽深度示意圖，窄槽的深度變化趨勢是沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由深變淺，再變深。

實施例4

參看圖1c，一種環形拋光機，包括轉臺1、拋光碟2、限位滾輪機構3和工件環4，所述的拋光碟2上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環4的內徑小於拋光碟2的環帶寬度，外徑大於拋光碟2的環帶寬度，所述的窄槽將拋光碟的盤面分成多個小單元，該窄槽的深度變化趨勢是沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由淺變深。

參看圖3b，圖3b是開槽深度示意圖，窄槽的深度變化趨勢是沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由淺變深。

實施例5

參看圖1c，一種環形拋光機，包括轉臺1、拋光碟2、限位滾輪機構3和工件環4，所述的拋光碟2上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環4的內徑小於拋光碟2的環帶寬度，外徑大於拋光碟2的環帶寬度，所述的拋光碟2的流動能力沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由大變小再變大。

參看圖4a，圖4a代表拋光碟材料一種流動能力示意圖，拋光碟2的流動能力沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由大變小再變大。

實施例6

參看圖1c，一種環形拋光機，包括轉臺1、拋光碟2、限位滾輪機構3和工件環4，所述的拋光碟2上還設有窄槽，其特徵在於，所述的工件環4的內徑小於拋光碟2的環帶寬度，外徑大於拋光碟2的環帶寬度，所述的拋光碟2的流動能力沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由小變大。

參看圖4b，圖4b代表拋光碟材料一種流動能力示意圖，拋光碟2的流動能力沿拋光碟2的半徑從中心向邊緣由小變大。