一种光学镜面磁悬浮支撑装置的制作方法

本发明涉及一种光学镜面的支撑装置，具体涉及一种光学镜面磁悬浮支撑装置，尤其适用于大型光学镜面的加工支撑，属于光学镜面加工设备技术领域。

背景技术：

随着光学技术的飞速发展，作为核心元件的曲面光学零件在军事侦察领域、航空航天领域以及众多民用领域，譬如投影仪和照相机镜头，取景器，望远镜等领域均得到广泛应用，而且现代光学系统正朝着大口径、高精度、高分辨率及高功率的方向快速发展，对大型光学镜面的需求日益增长，因此对光学镜面的加工精度有了更高标准。但是在大口径和光学镜面的加工过程中，主镜的支撑难度也随之增加。目前在光学主镜的支撑过程中大多使用气缸支撑和液压支撑作为主要支撑方式，液压缸支撑系统在支撑过程中存在缸油泄露的问题，会对无尘无污染的实验室环境中使用的用于大型光学镜面加工产生不可逆转的影响；而气缸支撑方式稳定性差，返修率高，造成成本增加，加工效率降低；且上述两种支撑方式在对镜面进行位姿调整时，垂直方向上不可避免的由于摩擦力造成能量损失，影响支撑力调节精度，从而影响镜面加工精度。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种光学镜面磁悬浮支撑装置，可实现在加工光学主镜过程中镜面的高度支撑和位姿调节，通过柔性支撑有效避免加工冲击或者振动对支撑装置造成的损坏，同时解决以往支撑方式出现的摩擦、泄露和迟滞等问题，维护简单，操作方便。

为了解决上述问题，本发明一种光学镜面磁悬浮支撑装置，包括轴向电磁导向装置、径向电磁导向装置和光学镜面固定装置；

其中轴向电磁导向装置包括电磁铁安装架、若干电磁铁一和若干永磁体一，电磁铁安装架包括圆形底板和围绕圆形底板边沿的竖直安装板，电磁铁一通过螺钉均匀安装在光学镜面固定装置下端的底板上，永磁铁一通过紧定螺钉均匀安装在光学镜面固定装置底部，且布置的永磁铁一和电磁铁一均一一对应，每对电磁铁一和永磁铁一的轴心在同一垂直线上，电磁铁一的磁极与永磁铁一的磁极同极相对设置，所述电磁铁一均采用统一规格型号，所述永磁铁一均采用统一规格型号；

径向电磁导向装置包括若干电磁铁二和若干永磁铁二，电磁铁二通过螺钉均匀安装在电磁铁安装架边缘的竖直安装板内侧，永磁铁二通过紧定螺钉均匀安装在光学镜面固定装置的外壁上，且布置的永磁铁二和电磁铁二均一一对应，每对电磁铁二和永磁铁二的轴心在同一水平线上，电磁铁二的磁极与永磁铁二的磁极同极相对设置，所述电磁铁二均采用统一规格型号，所述永磁铁二均采用统一规格型号；

光学镜面固定装置包括圆形镜面固定座，待加工光学镜面安装在镜面固定座的内凹槽内，待加工光学镜面的侧面通过锁紧螺钉限位固定。

当轴向电磁导向装置中电磁铁一通入电流后，由于电磁铁一和永磁铁一同极相对设置，根据同极相斥的原理，永磁铁一在电磁铁一的磁力作用下带动光学镜面固定装置以及待加工光学镜面悬浮在电磁铁一的上端，电流越大，磁力越大，从而可以通过控制通入电磁铁一的电流大小来调整光学镜面固定装置的高度和位姿；当径向电磁导向装置中电磁铁二通入电流后，由于电磁铁二和永磁铁二同极相对设置，因此使光学镜面固定装置径向受力均匀，防止在镜面加工过程中受到径向力的作用造成待加工镜面位置偏移影响加工精度；整个悬浮支撑装置在支撑过程中均为柔性支撑，因此可以有效避免以往刚性支撑造成加工过程中振动过大、加工精度的低的问题。

进一步的，为了增加电磁铁的磁通量，加大磁力调节范围，所述电磁铁一和电磁铁二的内部安装有铁芯。

进一步的，所述轴向电磁导向装置中的支撑面沿周向均匀分为三个扇形区域，每个扇形区域以阵列方式安装多个电磁铁一，三个扇形区域中安装的电磁铁一数量相同，且每个扇形区域内的各电磁铁一的控制电路串联，通过分别控制三个电路中的电流大小来调整每个扇形区域中各电磁铁一的磁通量，保证每个扇形区域内的磁场强度和方向均相同。

进一步的，所述径向电磁导向装置中的电磁铁二和永磁铁二均沿周向均匀安装4至12个，且所有电磁铁二串联，以保证其产生的磁场强度大小和方向一致，两两相对设置以平衡径向力。

为了防止锁紧螺钉划伤待加工镜面的表面，同时增大二者之间的摩擦力，锁紧螺钉和待加工镜面之间具有一层橡胶缓冲垫片。

本发明通过利用永磁铁和电磁铁来使光学镜面整体处于悬浮支撑状态，这种支撑方式不仅可以有效缓解刀具加工过程中的振动对光学镜面加工精度产生的负面影响，还能吸收较大的冲击载荷，防止瞬时冲击对刀具产生破坏，提高刀具以及支撑装置的使用寿命；通过布置轴向电磁导向装置和径向电磁导向装置来分别平衡轴向力和径向力，同时将轴向电磁导向装置分为三个区域，每个区域内的电磁铁的控制电路串联，因此可以通过控制电流大小分别控制不同区域的高度以及支撑刚度，从而以柔性调节的形式调整光学镜面的位姿；本发明通过电磁力进行支撑，在支撑过程中不存在泄露，且系统在使用过程中无需繁琐的维护，保证了系统的运行简单可靠、工作环境清洁。

附图说明

图1为本发明中结构示意图；

图2为本发明立体结构示意图；

图中：1、电磁铁安装架；1.1、底板；1.2、竖直安装板；2、螺钉；3、电磁铁一；4、永磁体一；5、光学镜面固定装置；6、待加工光学镜面；7、永磁体二；8、电磁铁二；9、橡胶缓冲垫片；10、锁紧螺钉；11、紧定螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的阐述。

如图1和图2所示，一种光学镜面磁悬浮支撑装置，包括轴向电磁导向装置、径向电磁导向装置和光学镜面固定装置；

其中轴向电磁导向装置包括电磁铁安装架1、若干电磁铁一3和若干永磁体一4，电磁铁安装架1包括圆形底板1.1和围绕圆形底板边沿的竖直安装板1.2，电磁铁一3通过螺钉2均匀安装在光学镜面固定装置5下端的底板1.1上，永磁铁一4通过紧定螺钉11均匀安装在光学镜面固定装置5底部，且布置的永磁铁一4和电磁铁一1均一一对应，每对电磁铁一3和永磁铁一4的轴心在同一垂直线上，电磁铁一3的磁极与永磁铁一4的磁极同极相对设置，所述电磁铁一3均采用统一规格型号，所述永磁铁一4均采用统一规格型号；

径向电磁导向装置包括若干电磁铁二8和若干永磁铁二7，电磁铁二8通过螺钉2均匀安装在电磁铁安装架1边缘的竖直安装板1.2内侧，永磁铁二7通过紧定螺钉11均匀安装在光学镜面固定装置5的外壁上，且布置的永磁铁二7和电磁铁二8均一一对应，每对电磁铁二8和永磁铁二7的轴心在同一水平线上，电磁铁二8的磁极与永磁铁二7的磁极同极相对设置，所述电磁铁二8均采用统一规格型号，所述永磁铁二7均采用统一规格型号；

光学镜面固定装置5包括圆形镜面固定座，待加工光学镜面6安装在镜面固定座的内凹槽内，待加工光学镜面6的侧面通过锁紧螺钉10限位固定。

当轴向电磁导向装置中电磁铁一3通入电流后，由于电磁铁一3和永磁铁一4同极相对设置，根据同极相斥的原理，永磁铁一4在电磁铁一3的磁力作用下带动光学镜面固定装置5以及待加工光学镜面6悬浮在电磁铁一3的上端，电流越大，磁力越大，从而可以通过控制通入电磁铁一的电流大小来调整光学镜面固定装置5的高度和位姿；当径向电磁导向装置中电磁铁二8通入电流后，由于电磁铁二8和永磁铁二7同极相对设置，因此使光学镜面固定装置5径向受力均匀，防止在镜面加工过程中受到径向力的作用造成待加工镜面位置偏移影响加工精度；整个悬浮支撑装置在支撑过程中均为柔性支撑，因此可以有效避免以往刚性支撑造成加工过程中振动过大、加工精度的低的问题。

进一步的，为了增加电磁铁的磁通量，加大磁力调节范围，所述电磁铁一3和电磁铁二8的内部安装有铁芯。

如图2所示，所述轴向电磁导向装置中的支撑面沿周向均匀分为三个扇形区域，每个扇形区域以阵列方式安装多个电磁铁一3，三个扇形区域中安装的电磁铁一3数量相同，且每个扇形区域内的各电磁铁一的控制电路串联，通过分别控制三个电路中的电流大小来调整每个扇形区域中各电磁铁一3的磁通量，保证每个扇形区域内的磁场强度和方向均相同。

进一步的，所述径向电磁导向装置中的电磁铁二8和永磁铁二9均沿周向均匀安装4至12个，且所有电磁铁二8串联，以保证其产生的磁场强度大小和方向一致，两两相对设置以平衡径向力。

为了防止锁紧螺钉10划伤待加工镜面6的表面，同时增大二者之间的摩擦力，锁紧螺钉10和待加工镜面6之间具有一层橡胶缓冲垫片9。