阅读说明：本技术 一种小工具辅助大气等离子体复合抛光头 (Small tool assisted atmosphere plasma composite polishing head ) 是由 郭海林 王大森 聂凤明 裴宁 李晓静 张广平 张旭 于 2019-09-02 设计创作，主要内容包括：一种小工具辅助大气等离子体复合抛光头,包括底座、力矩伺服电机、连接板、等离子体抛光头和小工具抛光头,底座上设有直线导轨,连接板设在力矩伺服电机前端与转子相连接,力矩伺服电机的定子固定在基板上并通过驱动机构沿直线导轨作竖直滑动,等离子体抛光头安装在连接板前端上部,小工具抛光头对应安装在连接板前端下部,等离子体抛光头和小工具抛光头在力矩伺服电机驱动下实现抛光时的摆动和转换。增设小工具抛光头,通过小工具抛光头辅助等离子体抛光有效减轻二次吸附物对光学元件表面影响,提高抛光质量；通过力矩伺服电机实现小工具抛光头与等离子体抛光头转换,工作效率高,精度高；配合其他数控轴运动,可用于大尺寸非球面光学元件加工。(A small tool assisted atmosphere plasma composite polishing head comprises a base, a torque servo motor, a connecting plate, a plasma polishing head and a small tool polishing head, wherein a linear guide rail is arranged on the base, the connecting plate is arranged at the front end of the torque servo motor and connected with a rotor, a stator of the torque servo motor is fixed on a substrate and vertically slides along the linear guide rail through a driving mechanism, the plasma polishing head is arranged at the upper part of the front end of the connecting plate, the small tool polishing head is correspondingly arranged at the lower part of the front end of the connecting plate, and the plasma polishing head and the small tool polishing head swing and convert during polishing under the driving of the torque servo motor. A small tool polishing head is additionally arranged, and the influence of secondary adsorbates on the surface of the optical element is effectively reduced by the small tool polishing head assisting plasma polishing, so that the polishing quality is improved; the conversion between the small tool polishing head and the plasma polishing head is realized through the torque servo motor, so that the working efficiency and the precision are high; the numerical control device can be used for processing large-size aspheric optical elements by matching with other numerical control shaft motions.)

一种小工具辅助大气等离子体复合抛光头

技术领域

本发明涉及光学元件表面超光滑精密加工技术领域，具体涉及一种用于非球面光学元件抛光的小工具辅助大气等离子体复合抛光头。

背景技术

等离子体抛光具有加工去除速率高，加工后表面精度高等优点，是一种光学元件表面超光滑精密加工手段。然而现有的大气等离子体抛光技术在对光学元件表面刻蚀过程中，由活性粒子和光学元件表面材料的部分化学生成物在光学元件表面会产生二次吸附，二次吸附物的存在不仅极大地影响了光学元件的抛光效率，还会影响光学元件表面质量和表面面形。因此需在传统等离子体抛光设备的基础上，研制新的抛光头来抑制和消除二次吸附物，以提高工作效率和光学元件的表面质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种精度高、效率高的小工具辅助大气等离子体复合抛光头，可有效抑制和消除等离子体抛光生成的二次吸附物对光学元件表面的影响。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种小工具辅助大气等离子体复合抛光头，其特征在于：包括一竖直设置的底座、力矩伺服电机、连接板、等离子体抛光头和小工具抛光头，底座上设有直线导轨，连接板设置在力矩伺服电机的前端与力矩伺服电机的转子相连接，力矩伺服电机的后端定子固定在基板上并通过驱动机构可沿直线导轨作竖直滑动，等离子体抛光头安装在连接板的前端上部，小工具抛光头对应安装在连接板的前端下部，等离子体抛光头和小工具抛光头可在力矩伺服电机的驱动下实现抛光时的摆动和转换。

作为改进，所述直线导轨为平行设置的二条，分别竖直设置在底座的前端面左右两侧，基板的后端面上安装有四个与二条直线导轨配合滑动的滑块。

作为改进，所述驱动机构包括伺服电机、滚珠丝杠和丝杠螺母，底座的上端右侧设有伺服电机固定座，底座的下端右侧设有供滚珠丝杠的下端安装并转动的轴座，伺服电机固定在伺服电机固定座上，滚珠丝杠平行于直线导轨设置，滚珠丝杠的上端与伺服电机的输出端相连接，丝杠螺母套设在滚珠丝杠上与一过渡块固定连接，过渡块与基板的右侧相连接，当伺服电机转动时，带动滚珠丝杠旋转，通过丝杠螺母转换成纵向直线运动，带动基板沿直线导轨上下滑动。

再改进，所述底座的上端左侧设有供电缆置入的拖缆。

进一步，所述连接板上安装有小工具抛光伺服电机，小工具抛光伺服电机与小带轮相连接，小工具抛光头主轴的尾部设有大带轮，小带轮通过同步带与大带轮传动连接并实现减速。

再进一步，所述小工具抛光头主轴的端部为球形结构，小工具抛光头的后端凸设有对应的球形凹口，小工具抛光头主轴通过球形结构与球形凹口的配合与小工具抛光头相连接。

进一步，所述等离子体抛光头采用大气等离子体反应抛光头，等离子体抛光头采用大气等离子体源，一路接反应气体，另一路接激发气体，等离子体抛光头内部设有激发电极。

进一步，所述连接板上设有用于平衡转动时等离子体抛光头和小工具抛光头质量的配重块。

最后，所述底座的下端可安装于其他数控轴上，实现非球面加工。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)增设小工具抛光头，通过小工具抛光头辅助等离子体抛光可以有效减轻等离子体抛光生成的二次吸附物对光学元件表面的影响，提高抛光质量；

(2)通过力矩伺服电机实现小工具抛光头与等离子体抛光头的转换，工作效率高，精度高；

(3)本发明的复合抛光头可配合其他数控轴运动，可用于大尺寸非球面光学元件加工。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1沿A-A线的左侧剖视图；

图3为图1的右视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1、2、3所示，一种小工具辅助大气等离子体复合抛光头，其包括底座1、力矩伺服电机2、基板6、连接板5、等离子体抛光头3和小工具抛光头4，底座1、基板6、连接板5均为竖直设置，在底座1的前端面左右两侧分别设有直线导轨11，连接板5设置在力矩伺服电机2的前端，通过内六角螺钉与力矩伺服电机2的转子相连接，力矩伺服电机2的后端定子固定在基板6上，基板6的后端面上安装有四个与二条直线导轨11配合滑动的滑块61，并通过驱动机构可沿直线导轨11作竖直滑动，等离子体抛光头3安装在连接板5的前端上部，小工具抛光头4对应安装在连接板5的前端下部，等离子体抛光头3和小工具抛光头4可在力矩伺服电机2的驱动下实现抛光时的摆动和转换。驱动机构包括伺服电机7、滚珠丝杠8和丝杠螺母9，底座1的上端右侧设有伺服电机固定座12，底座1的下端右侧设有供滚珠丝杠8的下端安装并转动的轴座13，伺服电机7固定在伺服电机固定座12上，滚珠丝杠8平行于直线导轨11设置，滚珠丝杠8的上端与伺服电机7的输出端相连接，丝杠螺母9套设在滚珠丝杠8上与一过渡块10固定连接，过渡块10与基板6的右侧相连接，底座1的上端左侧设有供电缆置入的拖缆20，当伺服电机7转动时，带动滚珠丝杠8旋转，通过丝杠螺母9转换成纵向直线运动，带动基板6沿直线导轨11上下滑动，进而实现等离子体抛光头3和小工具抛光头4的上下移动。

连接板5上安装有小工具抛光伺服电机30，小工具抛光伺服电机30的输出端上连接有小带轮50，小工具抛光头主轴40的尾部设有大带轮80，小带轮50通过同步带60与大带轮80传动连接，通过同步带60将扭矩传给大带轮80，实现减速；小工具抛光头主轴40的端部为球形结构401，小工具抛光头4的后端凸设有对应的球形凹口41，小工具抛光头主轴40通过球形结构401与球形凹口41的配合与小工具抛光头4相连接，保证抛光时小工具抛光头4与元件表面垂直接触；等离子体抛光头3采用大气等离子体反应抛光头，提高去除速率，降低成本，等离子体抛光头3采用大气等离子体源，一路接反应气体，另一路接激发气体，等离子体抛光头3内部设有激发电极，连接板5上设有配重块70，用于平衡转动时等离子体抛光头3和小工具抛光头4质量不等造成的偏心问题；另外，底座1的下端可安装于其他数控轴上，结合其他轴的联动，实现大口径非球面光学元件的加工。

抛光时，采用力矩伺服电机2驱动实现抛光时的摆动和交换抛光头时的大角度旋转，先将等离子体抛光头3旋至光学元件下方，通过与其他数控轴的联动，保持等离子体抛光头3与元件表面垂直，等离子体抛光完成后，力矩伺服电机2旋转180度，将小工具抛光头4旋至光学元件下方，用于去除等离子体抛光产生的二次吸附物。可以根据实际需要，通过小工具抛光头4和等离子体抛光头3的多次抛光迭代，直到精度达到要求为止，在此过程中的等离子体抛光头3和小工具抛光头4的竖直运动通过伺服电机7驱动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。