[实用新型]一种用于光学元件数控抛光机床

说明书

技术领域

本发明属于光学机械制造技术领域，涉及一种光学元件制造设备的改进。

背景技术

光学元件在光电系统中的应用愈来愈广泛，而光学元件的加工技术严重影响光学元件的应用。目前国内光学元件加工还主要以传统的手工加工方式为主，效率低，加工精度难以控制，无法满足现代光学系统应用的要求。数控机床作为发展现代光学原件制造技术的基础设施，是光学元件实现材料有效去除的关键。

国外光学元件抛光加工技术：

发达国家率先提出利用数控技术进行光学元件加工的技术思想，并且在控制软件、机床设备等方面做了大量的工作，并在该领域开展了深入研究。

国内光学元件抛光加工技术：

我国光学元件抛光技术仍处于传统加工阶段，加工精度低、周期长、重复定位精度差，严重影响了非球面加工技术的发展，难以满足高标准、批量化的要求。

目前我国非球面光学元件数控抛光机床的传统机械结构包括底座系统、床身系统两大部分；具有X、Y、Z、A、C五个数控轴，其中，X、Y、Z轴是直线数控轴，A、C轴为旋转数控轴。

在抛光过程中，抛光头围绕底座系统中的A轴转动，工件围绕C轴转动，使抛光头与工件贴合，但是由于传统结构中的抛光头转动，所以贴合处的切平面与水平面形成一定的角度，抛光液没有保持在水平位置处，易于流动，不能有效地保持在工作位置处，精度难以保证，影响加工效果。

发明内容

本发明的目的是：

提供一种中大口径非球面光学元件的数控抛光机床，该机床可以解决光学元件传统抛光方法中精度难以控制、效率低的问题。

本发明的技术方案是：

数控抛光机床主要由底座系统1、立柱系统2、横梁系统3三大部分组成。

本发明设有五个数控轴，即X轴12、Y轴11、Z轴10、A轴13、C轴14，可以四轴联动。

底座系统1包括底座4、X轴进给系统12、A轴翻转进给系统13、C轴回转进给系统14。X轴进给系统12由X轴伺服电机28作为动力，带动X轴精密滚珠丝杠29旋转，通过X轴双螺母预紧结构17，将旋转运动变为直线运动，带动C轴回转进给系统14、A轴翻转进给系统13运动。C轴回转进给系统14及A轴翻转进给系统13部件装在半轴座25上，在精密直线导轨26上作直线往复运动，C轴回转进给系统14及A轴翻转进给系统13组合运动，使抛光位置始终处于水平状态。A轴翻转进给系统13由A轴伺服电机20作为动力，通过A轴齿轮副19、A轴蜗轮蜗杆副18，带动工件绕X轴作0°～±90°翻转运动。C轴回转进给系统14由C轴伺服电机27作为动力，通过C轴蜗轮蜗杆副31带动转盘使工件绕Z轴作回转运动。

横梁系统3包括横梁5、Y轴进给系统11、Z轴进给系统10、动力行星抛光头15、抛光模16。

Y轴进给系统11由Y轴伺服电机21带动Y轴精密滚珠丝杠22旋转，通过Y轴双螺母预紧结构32，将旋转运动变为直线运动，带动Z轴进给系统10、动力行星抛光头15运动。Z轴进给系统10及动力行星抛光头15安装在Y轴的滑台上，在Y轴方向上作直线往复进给运动。Z轴进给系统10由Z轴伺服电机24带动Z轴精密滚珠丝杠30旋转。Z轴进给系统10及动力行星抛光头15作轴向往复进给运动。动力行星抛光头15在垂直方向和水平方向做直线运动，在平行四连杆结构控制下进行平转动运动；动力行星抛光头15与抛光模16之间采用柔性结构连接，由进气口进入抛光头内的柱塞进气腔，柱塞推动球头顶杆将抛光模压向工件的抛光表面。

采用四连杆平衡定位机构，实现抛光模16平动；通过调节螺杆调整抛光模的位置可获得不同公转半径，以适应不同工件的抛光要求。

各个方向上的运动速度和位移由数控系统控制，可按直角坐标系或极坐标系方式运动，实现可控精密抛光加工。

Y轴精密滚珠丝杠22、X轴精密滚珠丝杠29、Z轴精密滚珠丝杠30采用双螺母预紧结构，并为配对角接触球轴承支撑，轴承采用背对背配置形式安装。

对Y轴精密滚珠丝杠22、X轴精密滚珠丝杠29、Z轴精密滚珠丝杠30进行预拉伸，提高Y轴精密滚珠丝杠22、X轴精密滚珠丝杠29、Z轴精密滚珠丝杠30精度。

本发明的有益效果是：

光学元件的数控抛光机床采用五轴数控、四轴联动运动方式，利用工件翻转、旋转结构，使抛光位置始终处于水平状态，保证去除函数的高确定性；该机床采用无间隙传动和高精度气动系统控制，保证了抛光过程的运行稳定性，实现了光学元件的数控加工。