技术领域
[0001] 本
发明具体涉及一种数控抛光的自适应轮式机构，属于光学与机械精密加工技术领域，对各种外形(对称与非对称)光学元部件与机械元部件表面的
研磨、抛光和面形修整。
背景技术
[0002] 在高
精度机械加工技术领域，需要元部件之间高精度配合，以满足元部件之间的相互精密配合，达到精密
定位和元件的无
变形要求。在光学加工技术领域，对组成各类光学系统的光学镜片，如透镜、反射镜、平面镜、球面镜、非球面镜、各类非对称的异形镜等，都要按照光学设计对光学元件表面形状误差的高精度技术要求(小于10nmmRMS)进行粗磨、细磨、精磨、抛光等研磨制作，这种过程在光学加工界称之为光学冷加工。
[0003] 现有光学冷加工的机床设备，其挂载的先进的轮式抛光机构与
主轴之间的连接方式为刚性固定连接，在实际加工过程中，对被加工
工件由面形误差而引起的高低点研抛去除的去除量精确控制，是由抛光的头去除函数
稳定性、机床轴系精度、驻留时间的精准控制实现的。这就要求在实际加工前要将被加工工件进行
定心装调，其中定心装调操作要达到的目的是将被加工工件的回转中心与机床旋转载物台的回转中心尽可能同轴(这里的不同轴指的是由平移引起的，而不是倾斜引起的)，以保证被加工工件的光轴和机械轴的偏移满足被加工工件的技术指标要求；同时也要保证被加工工件的回转中心线与机床旋转载物台的回转中心线尽可能同轴，以保证被加工工件的光轴和机械轴的倾斜满足被加工工件的技术指标要求；如果被加工工件的回转中心线与机床旋转载物台的回转中心线的
同轴度不好，这是由被加工工件在装调时的倾斜引起的，并且现有的数控研抛机床的研抛轮与主轴之间的连接都是采用刚性的连接方式，无法自动适应装调倾斜工件的表面高度，实现自适应加工；极难保证被加工工件的光轴和机械轴的倾斜满足被加工工件的技术指标要求，尤其是对表面
镀有
薄膜涂层的工件进行加工时，非常容易出现由装调倾斜引起的工件表面部分区域过去除的现象，甚至会出现膜层被抛漏的情况。
[0004] 要想避免以上情况发生，就需要高精度机械加工的旋转载物台工装、需要旋转载物台工装与机床载物旋转主轴之间进行高精度装调(为保证使用过程中的配合精度需要一段时间内就对旋转载物台工装进行校准)、需要被加工工件与旋转载物台间高精度装调，以保证被加工件的装调倾斜误差；这就会使在工件的加工前就无形中增加了大量成本、延长了装调时间、降低了生产效率、提升了
风险。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种数控智能抛光的自适应轮式机构，适用于机械精密加工和光学加工过程。本发明提出增加气鼓结构以改变原有轮式结构刚性连接的特点，进而解决了被加工工件因装调倾斜而导致的实际去除量不一致的问题。本发明机构可以自动适应装调倾斜工件的表面高度，实现自适应加工。达到快速生产、提高效率、降低成本、降低风险的目的。
[0006] 本发明提出一种数控抛光的自适应轮式机构包括S1轴轴套、S1轴轴心、固定
齿轮、转动齿轮、
支撑架、转动齿轮轴、辅助支撑架、抛光轮
转轴、抛光轮、
连接杆、压
力可调压缩空气、
准直杆、
橡胶气鼓、气鼓转接盘、转接件和气鼓压圈；所述S1轴轴套与S1轴轴心配合连接，使S1轴轴心在S1轴轴套内转动，所述S1轴轴心的
扭矩输出端安装刚性气密连接
接口，所述连接杆插入刚性气密连接接口的连接口内，利用刚性气密连接接口的抱紧作用将连接杆与S1轴轴心相连接，所述S1轴轴心内设置有压力可调压缩空气，所述连接杆的下方安装有橡胶气鼓，所述橡胶气鼓下方安装有气鼓转接盘，所述气鼓压圈将橡胶气鼓的上下两端分别与连接杆与气鼓转接盘固定，实现传递扭矩的作用，所述连接杆内部安装有准直杆，所述准直杆的一端与气鼓转接盘连接，另一端设计有冠状结构，与连接杆内的变径平台结构相配合，对橡胶气鼓的伸缩行程起限位作用，所述气鼓转接盘通过转接件与支撑架相连；所述转动齿轮轴通过
轴承与支撑架进行连接，使转动齿轮轴在支撑架内转动，所述转动齿轮通过与转动齿轮轴配合连接，所述固定齿轮固定于S1轴轴套外周，所述转动齿轮与固定齿轮相配合，实现齿轮动力传动，所述辅助支撑架固定在支撑架的侧面，所述抛光轮转轴固定在支撑架及辅助支撑架的下方，所述抛光轮安装抛光轮转轴的外周，以实现抛光轮与抛光轮转轴在支撑架和辅助支撑架内自由转动，所述抛光轮转轴与转动齿轮轴在支撑架内连接，转动齿轮轴上的扭矩传递到抛光轮转轴上，进而带动抛光轮产生转动，在实际加工中，S1轴轴套与固定齿轮固定于数控机床的Z轴上随Z轴运动，
电机所产生的扭矩通过S1轴轴心最终传递到支撑架上，进而使抛光轮绕S1轴公转；在支撑架绕S1轴公转的同时带动转动齿轮绕S1轴公转，通过转动齿轮与固定齿轮上的齿轮间的相互作用，使转动齿轮绕转动齿轮轴的转轴进行转动，进而传递给抛光轮转轴，使抛光轮绕抛光轮转轴的转轴进行自转，以实现在加工过程中，抛光轮在被加工工件表面进行稳定高效的公自转研抛工作。
[0007] 优选地，所述准直杆的外圆
侧壁与连接杆内的内孔侧壁之间采用小间隙精密配合。
[0008] 优选地，所述转动齿轮通过键、
键槽与
卡簧的方式与转动齿轮轴相连。
[0009] 优选地，所述橡胶气鼓的伸缩量与抛光轮在加工时施加在被加工件上的
载荷，是通过调节压力可调压缩空气内的压力可调压缩空气实现的，所述压力可调压缩空气由外部空气
压缩机提供的，然后通过
调节管路上的调压
阀来实现压缩空气的压力调节。
[0010] 本发明所述的一种数控抛光的自适应轮式机构的有益效果为：
[0011] 1、本发明所述的一种数控抛光的自适应轮式机构提出增加气鼓结构以改变原有轮式结构刚性连接的特点，进而解决了被加工工件因装调倾斜而导致的实际去除量不一致的问题；
[0012] 2、本发明所述的一种数控抛光的自适应轮式机构利用气鼓的弹性伸长压缩的特点，可以使研抛轮自动适应装调倾斜工件的表面高度，实现自适应加工。
[0013] 3、本发明所述的一种数控抛光的自适应轮式机构可以和现有的数控研抛机、
机械臂数控设备相结合，极大地提高工作效率、加工精度；实现智能化光机元部件的制造生产，为大规模生产线的建立，提供技术和手段。
[0014] 4、本发明所述的一种数控抛光的自适应轮式机构达到快速生产、提高效率、降低成本、降低风险的目的。
附图说明
[0015] 图1是本发明背景技术提到的现有的轮式机构的装配主视图；
[0016] 图2是本发明背景技术提到的现有的轮式机构的装配剖视图；
[0017] 图中：101-S1轴轴套一；102-S1轴轴心一；103-固定齿轮一；104-转动齿轮一；105-支撑架一；106-转动齿轮轴一；107-辅助支撑架一；108-抛光轮转轴一；109-抛光轮一；
[0018] 图3是本发明一种数控抛光的自适应轮式机构的装配主视图；
[0019] 图4是本发明一种数控抛光的自适应轮式机构的装配剖视图；
[0020] 图5是本发明一种数控抛光的自适应轮式机构为被加工工件装调倾斜时加工示意图；
[0021] 图6是本发明一种数控抛光的自适应轮式机构为被加工工件装调倾斜时加工剖视图；
[0022] 图中：1-S1轴轴套；2-S1轴轴心；3-固定齿轮；4-转动齿轮；5-支撑架；6-转动齿轮轴；7-辅助支撑架；8-抛光轮转轴；9-抛光轮；10-连接杆；11-压力可调压缩空气；12-准直杆；13-橡胶气鼓；14-气鼓转接盘；15-转接件；16-气鼓压圈；17-被加工工件；18-旋转载物台；19-旋转载物台转轴；20-装调引入倾斜夹
角。
具体实施方式
[0023] 以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
[0024] 具体实施方式一：参见图1-6说明本实施方式。本实施方式所述的一种数控抛光的自适应轮式机构包括S1轴轴套1、S1轴轴心2、固定齿轮3、转动齿轮4、支撑架5、转动齿轮轴6、辅助支撑架7、抛光轮转轴8、抛光轮9、连接杆10、压力可调压缩空气11、准直杆12、橡胶气鼓13、气鼓转接盘14、转接件15和气鼓压圈16；
[0025] 所述S1轴轴套1与S1轴轴心2配合连接，使S1轴轴心2在S1轴轴套1内转动，所述S1轴轴心2的扭矩输出端安装刚性气密连接接口，所述连接杆10插入刚性气密连接接口的连接口内，利用刚性气密连接接口的抱紧作用将连接杆10与S1轴轴心2相连接，所述S1轴轴心2内设置有压力可调压缩空气11，所述连接杆10的下方安装有橡胶气鼓13，所述橡胶气鼓13下方安装有气鼓转接盘14，所述气鼓压圈16将橡胶气鼓13的上下两端分别与连接杆10与气鼓转接盘14固定，实现传递扭矩的作用，所述连接杆10内部安装有准直杆12，所述准直杆12的一端与气鼓转接盘14连接，另一端设计有冠状结构，与连接杆10内的变径平台结构相配合，对橡胶气鼓13的伸缩行程起限位作用，所述气鼓转接盘14通过转接件15与支撑架5相连；所述转动齿轮轴6通过轴承与支撑架5进行连接，使转动齿轮轴6在支撑架5内转动，所述转动齿轮4通过与转动齿轮轴6配合连接，所述固定齿轮3固定于S1轴轴套1外周，所述转动齿轮4与固定齿轮3相配合，实现齿轮动力传动，所述辅助支撑架7固定在支撑架5的侧面，所述抛光轮转轴8固定在支撑架5及辅助支撑架7的下方，所述抛光轮9安装抛光轮转轴8的外周，以实现抛光轮9与抛光轮转轴8在支撑架5和辅助支撑架7内自由转动，所述抛光轮转轴8与转动齿轮轴6在支撑架5内连接，转动齿轮轴6上的扭矩传递到抛光轮转轴8上，进而带动抛光轮9产生转动，在实际加工中，S1轴轴套1与固定齿轮3固定于数控机床的Z轴上随Z轴运动，电机所产生的扭矩通过S1轴轴心2最终传递到支撑架5上，进而使抛光轮9绕S1轴公转；
在支撑架5绕S1轴公转的同时带动转动齿轮4绕S1轴公转，通过转动齿轮4与固定齿轮3上的齿轮间的相互作用，使转动齿轮4绕转动齿轮轴6的转轴进行转动，进而传递给抛光轮转轴
8，使抛光轮9绕抛光轮转轴8的转轴进行自转，以实现在加工过程中，抛光轮9在被加工工件
17表面进行稳定高效的公自转研抛工作。
[0026] 所述橡胶气鼓13的伸缩量与抛光轮9在加工时施加在被加工件上的载荷，是通过调节压力可调压缩空气11内的压力可调压缩空气实现的，所述压力可调压缩空气11由外部空气压缩机提供的，然后通过调节管路上的调压阀来实现压缩空气的压力调节。
[0027] 与S1轴轴心2的中空部位相连接的所有
气动管路及调压阀内的压力可调压缩空气组成了压力可调压缩空气11，但这里为了简化，这里的压力可调压缩空气11可以定义为S1轴轴心2中空部位内的压力可调压缩空气。
[0028] 所述S1轴轴套1通过轴套、轴承与轴的常规配合将其与S1轴轴心2相连接，使S1轴轴心2可以在S1轴轴套1内自由转动。
[0029] 本发明的核心部分就是由刚性连接改为柔性连接来实现的自适应抛光，支撑架5与S1轴轴心2由原先的刚性连接方式，改为现有的支撑架5与S1轴轴心2之间通过弹性连接方式。
[0030] 所述连接杆10为自适应连接杆，所述连接杆10内部安装有准直杆12，准直杆12的一端与气鼓转接盘14通过
螺纹连接，准直杆12的另一端设计有冠状结构，与连接杆10自适应连接杆内的变径平台结构相配合，对气鼓的伸缩行程起到限位的作用，且准直杆12的外圆侧壁与连接杆10自适应连接杆内的内孔侧壁之间采用小间隙精密配合，一方面由于连接杆10与气鼓转接盘14之间是利用橡胶气鼓13进行连接的，其为柔性连接，刚性差，无法控制抛光轮9在实际加工中的相对
位置，无法实现对被加工工件的精准去除，故而采用小间隙精密配合，使其具有径向的刚性的同时可以使其具有轴向的伸缩特性。
[0031] 所述转动齿轮4通过常规键、键槽与卡簧的方式与转动齿轮轴6相连。
[0032] 所述辅助支撑架7通过常规的螺丝连接方式将其与支撑架5相固定。
[0033] 所述抛光轮转轴8通过常规的轴承连接方式与支撑架5及辅助支撑架7进行连接。
[0034] 所述抛光轮9通过常规键、键槽与卡簧的方式与抛光轮转轴8相连，以实现抛光轮9与抛光轮转轴8可以在支撑架5和辅助支撑架7内同时自由转动；抛光轮转轴8与转动齿轮轴6在支撑架5内通过常规同步轮、
同步带的方式相连接，可以通过同步轮、同步带将转动齿轮轴6上的扭矩传递到抛光轮转轴8上，使抛光轮9产生转动。
[0035] 所述固定齿轮3通过螺丝牵引抱紧的方式固定于S1轴轴套1上，使转动齿轮4与固定齿轮3相配合，实现齿轮动力传动；在实际加工中，S1轴轴套1与固定齿轮3固定于数控机床的Z轴上随Z轴运动，电机所产生的扭矩通过S1轴轴心2等一系列部件最终传递到支撑架5上，由于抛光轮9通过抛光轮转轴8安装在支撑架5上，即部件2上的扭矩使抛光轮9绕S1轴公转；在支撑架5绕S1轴公转使同时带动转动齿轮4绕S1轴公转，通过转动齿轮4与固定齿轮3上的齿轮间的相互作用，使转动齿轮4绕转动齿轮轴6的转轴进行转动，最终通过同步轮、同步带以及抛光轮转轴8等一系列传递转换，使抛光轮9绕抛光轮转轴8的转轴进行自转，以实现在加工过程中，抛光轮9可以在被加工工件17被加工工件的表面进行稳定高效的公自转研抛工作。
[0036] 由于装调不当等一系列问题会导致被加工工件17在旋转载物台18上装调时，使被加工工件17的回转中心与旋转载物台18的回转中心产生夹角，即工件倾斜，通过由连接杆10、准直杆12、橡胶气鼓13、气鼓转接盘14、转接件15及气鼓压圈16所组成的自适应伸缩补偿机构的作用下，解决了被加工工件因装调倾斜(如图6所示)而导致的实际去除量不一致的问题。
[0037] 本发明机构利用气鼓的弹性伸长压缩的特点，可以使研抛轮自动适应装调倾斜工件的表面高度，实现自适应加工。达到快速生产、提高效率、降低成本、降低风险的目的。
[0038] 以上所述的具体
实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
