[发明专利]五自由度光学镜面加工设备及其工作方法

说明书

本发明公开了一种五自由度光学镜面加工设备及其工作方法，其包括机架、辅助平台、动平台、滑台、设置在滑台和辅助平台之间的第一运动链、第三运动支链、第五运动支链、设置在机架和动平台上端之间的第二运动支链和第四运动支链、刀具驱动电机、刀具、镜面固定与支撑装置。其中动平台上端穿过辅助平台中心，通过虎克铰链和辅助平台连接。辅助平台在第一、三、五运动支链的作用下产生三个方向上的移动自由度，动平台在辅助平台和第二、四运动支链的共同作用下实现了三维平动和二维转动。本发明将并联机构刚度大、精度高的特点运用于光学加工中，提升其加工精度。

技术领域

本发明属于机械加工制造技术领域，具体涉及一种光学镜面加工设备，尤其涉及一种五自由度光学镜面加工设备及其工作方法。

背景技术

随着望远镜技术的发展，对望远镜的光学性能的要求越来越高，镜面的设计越来越精密，使得对于镜面加工误差和加工精度的要求提出新的要求。

目前在光学镜面加工领域主要使用传统的串联型设备进行镜面的车削、磨削、抛光等工序。但是由于串联型设备存在累计误差叠加的原因，在每个轴的误差一定时，设备的轴数越多，累计误差也一般会越大，使得串联设备越来越难以满足目前越来越高的镜面加工精度的要求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足：现有的镜面串联型加工设备存在的容易产生误差累积，从而较难满足光学镜面的加工精度要求的问题，本发明提供一种五自由度光学镜面加工设备及其工作方法，该加工设备应用并联机构作为构型，具有加工精度高，系统刚度较大的特点。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种五自由度光学镜面加工设备，包括机架及由下而上依次设置在其内部的镜面支撑与固定装置、加工刀具、刀具驱动电机、动平台、辅助平台和五个直线滑台，其中，镜面支撑与固定装置位于所述机架的内部底部，五个直线滑台位于机架顶部且平行于机架内部下表面，相邻两直线滑台间成72°角，所述动平台的上端穿过辅助平台的中心与其连接，所述动平台的下端依次固定连接刀具驱动电机和加工刀具；

所述五个直线滑台为：第一支链滑台、第二支链滑台、第三支链滑台、第四支链滑台、第五支链滑台，其中两个直线滑台通过两条主运动支链与所述动平台连接，另外三个直线滑台通过三条辅助运动支链与所述辅助平台连接。

进一步的，所述两条主运动支链分别为第二运动支链、第四运动支链，其上端分别与所述第二支链滑台、第四支链滑台连接并沿其直线方向滑动，其下端分别与所述动平台的上端连接。

进一步的，每一条主运动支链由上至下由主运动支链滑块、主运动支链连杆连接组成，所述主运动支链连杆通过主运动支链滑块与所述直线滑台的丝杠连接，下端与动平台连接；每条主运动支链中，位于下端的连接元件的转动中心都不经过动平台的轴线。

进一步的，所述三条辅助运动支链分别为第一运动支链、第三运动支链、第五运动支链，其上端分别与所述第一支链滑台、第三支链滑台、第五支链滑台连接并沿其直线方向滑动，其下端分别与所述辅助平台连接。

进一步的，每一条辅助运动支链由上至下由辅助运动支链滑块同时与辅助运动支链连杆a、辅助运动支链连杆b该两条辅助运动支链连杆并联组成，所述辅助运动支链连杆a、辅助运动支链连杆b均通过辅助运动支链滑块与所述直线滑台的丝杠连接，下端与所述辅助平台连接；

每条辅助运动支链中，辅助运动支链上端的两个铰链的转动中心与下端的两个铰链的转动中心构成一个平行四边形的四个顶点。

进一步的，所述滑台结构均相同，均为滚珠丝杠型直线滑台，五个直线滑台沿滑块滑动方向依次包括丝杠驱动电机、联轴器和丝杠，所述丝杠布置在五个直线滑台中，并且丝杠轴线汇聚于一点。