碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置及研磨方法

技术领域

本发明涉及机电一体化设备技术领域，特别是涉及一种碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置及研磨方法。

背景技术

碳化硅光学反射镜具有比刚度高、质量轻、易于装配、面形稳定等优点，是新一代大型空间光学反射镜结构基体的首选材料。碳化硅光学反射镜呈扁平型，镜面的作用是保证某一波段电磁波的透过或反射，镜体的作用是支持和定位镜面。

为了使制备好的反射镜与光学系统进行安装连接，需要通过铆接方式将金属杆体与反射镜侧面对称分布的两个侧耳进行连接。一般侧耳的尺寸为毫米级，为了保证反射镜的安装精度，要求侧耳的平面度达到微米级、表面粗糙度为纳米级，并且对两个侧耳的平行度要求很高。

目前，通常采用手动研磨的方式对碳化硅光学反射镜的侧耳进行加工。一般采用人工操作方式，由熟练工人手持反射镜，将一侧侧耳按压在研磨盘上进行研磨直至达到指定精度，然后再换至另外一侧侧耳进行研磨。

然而这种手动研磨方式具有极大的不确定性和不可重复性，手动旋转侧耳进一步加大了两个侧耳平面度的研磨难度，与工人的熟练程度紧密相关。此外，碳化硅具有极高的硬度，加工去除效率低，研磨时间长，导致人工研磨难以长时间保持较高的精度。因此，迫切需要针对碳化硅反射镜侧耳开发一种全自动精密研磨装置。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置及研磨方法，能够克服人工研磨带来的低效性与加工精度较低的弊端，极大地提高了加工效率与加工精度；稳定性好，精度高，加工尺寸大，加工灵活度高，加工均匀，进给量精确可控，适用于自动研磨碳化硅光学反射镜侧耳表面的研磨。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置，包括：固定座、工位旋转机构和研磨机构，工位旋转机构和研磨机构装配在固定座上，

反射镜固定在工装旋转机构表面，反射镜可随着工位旋转机构沿着X轴进行前后运动，同时反射镜可在工位旋转机构的驱动下实现平面旋转换位，

研磨机构位于反射镜的侧面，研磨机构可沿着Z轴进行前后运动并带动研磨砂轮进给运动实现对反射镜左右侧耳的研磨。

在本发明一个较佳实施例中，工位旋转机构包括第一丝杠直线滑台导轨和第一工作台，第一丝杠直线滑台导轨包括横向设置的第一底板，第一底板上设置有X轴丝杠和两条X轴导轨，X轴丝杠位于两条X轴导轨之间，X轴丝杠上螺纹连接有第一滚动体，第一滚动体与第一工作台相连，第一工作台两侧底部通过第一滑块与对应的X轴导轨相连。

在本发明一个较佳实施例中，X轴丝杠通过第一联轴器与第一步进电机相连，通过第一步进电机驱动第一工作台沿X轴进行前后进给运动。

在本发明一个较佳实施例中，第一底板的前后两端通过第一前挡板和第一后挡板进行限位，X轴丝杠贯穿第一工作台并与第一前挡板和第一后挡板旋接。

在本发明一个较佳实施例中，第一工作台上设置有一维转台以及连接在一维转台上的转盘，一维转台上连接有一维转台驱动电机，通过一维转台驱动电机驱动一维转台带动转盘旋转。

在本发明一个较佳实施例中，研磨机构包括第二丝杠直线滑台导轨和第二工作台，第二丝杠直线滑台导轨与第一丝杠直线滑台导轨相互垂直放置，第二丝杠直线滑台导轨包括纵向设置的第二底板，第二底板上设置有Y轴丝杠和两条Y轴导轨，Y轴丝杠位于两条Y轴导轨之间，Y轴丝杠上螺纹连接有第二滚动体，第二滚动体与第二工作台相连，第二工作台两侧底部通过第二滑块与对应的Y轴导轨相连。

在本发明一个较佳实施例中，Y轴丝杠通过第二联轴器与第二步进电机相连，通过第二步进电机驱动第二工作台沿Y轴进行前后进给运动。

在本发明一个较佳实施例中，第二底板的前后两端通过第二前挡板和第二后挡板进行限位，Y轴丝杠贯穿第二工作台并与第二前挡板和第二后挡板旋接。

在本发明一个较佳实施例中，第二工作台上设置有直角状砂轮电机支架，直角状砂轮电机支架上固定安装有砂轮电机和砂轮，砂轮电机驱动砂轮转动。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置的研磨方法，包括以下步骤：

S1：将碳化硅光学反射镜固定在一维转台上的转盘上，启动砂轮电机，驱动砂轮旋转；

S2：启动第二步进电机，驱动第二工作台向前运动，使砂轮进给，对碳化硅光学反射镜的左侧耳进行研磨加工；

S3：S2阶段加工结束后，驱动第二工作台向后运动，随后通过第一步进电机驱动第一工作台向前运动，再启动一维转台驱动电机带动旋转反射镜转动，使碳化硅光学反射镜的右侧耳面向砂轮，再驱动第一工作台返回之前位置；

S4：再次驱动第二工作台向前运动，使砂轮进给，研磨右侧耳。

本发明的有益效果是：本发明碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置及研磨方法能够克服人工研磨带来的低效性与加工精度较低的弊端，极大地提高了加工效率与加工精度；稳定性好，精度高，加工尺寸大，加工灵活度高，加工均匀，进给量精确可控，适用于自动研磨碳化硅光学反射镜侧耳表面的研磨。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是碳化硅光学反射镜一较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明的碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置一较佳实施例的立体图；

图3是本发明的碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置一较佳实施例的俯视图；

附图中各部件的标记如下：1、固定座，2、第一底板，3、X轴导轨，4、X轴丝杠，5、第一滑块，6、一维转台驱动电机，7、第一工作台，8、第一滚动体，9、一维转台，10、转盘，11、第一后挡板，12、第一步进电机，13、第二步进电机，14、第二后挡板，16、第二底板，17、Y轴导轨，18、Y轴丝杠，19、第二滚动体，20、第二滑块，21、第二工作台，22、直角状砂轮电机支架，23、砂轮电机，24、第二前挡板，25、砂轮，26、第一前挡板，27、第一联轴器，28、第二联轴器，29、反射镜，2901、镜面主体，2902、左侧耳，2903、右侧耳。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图3，本发明实施例包括：

实施例一

一种碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置，包括：固定座1、工位旋转机构和研磨机构，工位旋转机构和研磨机构装配在固定座1上。

本发明中的反射镜29包括镜面主体2901以及位于镜面主体2901两侧的左侧耳2902和右侧耳2903，通过工位旋转机构和研磨机构实现对镜面主体2901的左侧耳2902和右侧耳2903的精准研磨。

反射镜29固定在工装旋转机构表面，反射镜29可随着工位旋转机构沿着X轴进行前后运动，同时反射镜29可在工位旋转机构的驱动下实现平面旋转换位。

工位旋转机构包括第一丝杠直线滑台导轨和第一工作台7，第一丝杠直线滑台导轨包括横向设置的第一底板2，第一底板2上设置有X轴丝杠4和两条X轴导轨3，X轴丝杠4位于两条X轴导轨3之间，第一底板2的前后两端通过第一前挡板26和第一后挡板11进行限位，X轴丝杠4贯穿第一工作台7并与第一前挡板26和第一后挡板11旋接。

X轴丝杠4上螺纹连接有第一滚动体8，第一滚动体8与第一工作台7相连，第一工作台7两侧底部通过第一滑块5与对应的X轴导轨3相连。

X轴丝杠4通过第一联轴器27与第一步进电机12相连，通过第一步进电机12驱动第一工作台7沿X轴进行前后进给运动，能够精准控制第一工作台7的前后运动。

第一工作台7上设置有一维转台9以及连接在一维转台9上的转盘10，一维转台9上连接有一维转台驱动电机6，通过一维转台驱动电机6驱动一维转台9带动转盘10旋转。

通过工位旋转机构能够实现反射镜29左右侧耳的换位，稳定性好，加工灵活度高。

研磨机构位于反射镜的侧面，研磨机构可沿着Z轴进行前后运动并带动研磨砂轮25进给运动实现对反射镜左右侧耳的研磨。

研磨机构包括第二丝杠直线滑台导轨和第二工作台21，其中第二丝杠直线滑台导轨与第一丝杠直线滑台导轨相互垂直放置。

第一丝杠直线滑台导轨和第二丝杠直线滑台导轨确保进给量精确可控，提高了加工精度和加工效率。

第二丝杠直线滑台导轨包括纵向设置的第二底板16，第二底板16上设置有Y轴丝杠18和两条Y轴导轨17，Y轴丝杠18位于两条Y轴导轨17之间，第二底板16的前后两端通过第二前挡板24和第二后挡板14进行限位，Y轴丝杠18贯穿第二工作台21并与第二前挡板24和第二后挡板14旋接。

Y轴丝杠18上螺纹连接有第二滚动体19，第二滚动体19与第二工作台21相连，第二工作台21两侧底部通过第二滑块20与对应的Y轴导轨17相连。

Y轴丝杠18通过第二联轴器28与第二步进电机13相连，通过第二步进电机13驱动第二工作台21沿Y轴进行前后进给运动，能够精准控制第二工作台21的前后运动。

第二工作台21上设置有直角状砂轮电机支架22，直角状砂轮电机支架22上固定安装有砂轮电机23和砂轮25，砂轮电机23可驱动砂轮25高速转动。

实施例二

一种碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置的研磨方法，采用实施例一中的碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置，包括以下步骤：

S1：将碳化硅光学反射镜29固定在一维转台9上的转盘10上，启动砂轮电机23，驱动砂轮25旋转；

S2：启动第二步进电机13，驱动第二工作台21向前运动，使砂轮25进给，对碳化硅光学反射镜29的左侧耳2902进行研磨加工；

S3：S2阶段加工结束后，驱动第二工作台21向后运动，随后通过第一步进电机12驱动第一工作台7向前运动，再启动一维转台驱动电机6带动旋转反射镜29转动，使碳化硅光学反射镜29的右侧耳2903面向砂轮25，再驱动第一工作台7返回之前位置；

S4：再次驱动第二工作台21向前运动，使砂轮25进给，研磨右侧耳2903。

本发明碳化硅光学反射镜侧耳全自动精密研磨装置及研磨方法的有益效果是：

稳定性好，精度高，加工尺寸大，加工灵活度高，加工均匀，进给量精确可控，适用于自动研磨碳化硅光学反射镜侧耳表面的研磨；

能够克服人工研磨带来的低效性与加工精度较低的弊端，极大地提高了加工效率与加工精度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。