[发明专利]一种多并联共融机器人大型光学镜面加工装备

说明书

本发明公开了一种多并联共融机器人大型光学镜面加工装备，L型支撑架用来固定支撑两个不同的并联加工机器人以及待加工镜面，镜面内圈加工单元4为5UPS+UPU型并联加工机器人，镜面外圈加工单元为4UPS+PUU型并联加工机器人，镜面旋转固定单元上方安装主动分区柔性液压支撑系统，该支撑系统为待加工镜面在加工工程中的柔性支撑，调整各个支撑点输出力，使光学镜面在加工过程中受力平衡。该发明整体设备体积小、刚度高、累计误差小、加工精度高，有效提高光学镜面加工效率；同时改良刚性支撑系统，可调整各个支撑点输出力，使光学镜面在加工过程中受力平衡，不易变形或损坏，更加适用于复杂曲面光学镜面的加工。

技术领域

本发明涉及一种光学镜面加工设备，具体涉及一种多并联共融机器人大型光学镜面加工装备，属于精密部件加工设备技术领域。

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。光学镜面的加工过程主要包括毛坯加工，粗磨，研磨，抛光等几道工序，其中研磨抛光加工过程不仅所花工时较长，且对加工技术有着较高要求。

目前的传统镜面加工装备通常采用单个的串联机构对镜面进行加工，串联机构存在刚度小，精度低，动态响应速度慢，累积误差较大的缺点。这种镜面加工装备的结构相对复杂不易于控制，且在高次曲面，正弦曲面和自由曲面等具有特殊用途的大型曲面光学镜面的加工中，“面形测量-研抛加工”的重复次数增多，存在加工效率低，加工过程损坏光学镜面表面影响零件光学特征和性能的问题。

传统镜面加工装备中，待加工的光学镜面的底部支撑部分通常采用刚性支撑，多个支撑点输出力相同且固定，无法随上方加工位置和状态进行调整，使被加工的光学镜面在加工过程中各支撑点受力不均导致形变或损坏。此外，随着待加工镜面口径增大，需要加工刀具调整位置的范围较大，致使加工过程惯性大，导致装备体积大、使用不便且成本高。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种多并联共融机器人大型光学镜面加工装备，整体设备体积小、刚度高、累计误差小、加工精度高，有效提高光学镜面加工效率；同时改良支撑系统，可调整各个支撑点输出力，使光学镜面在加工过程中受力平衡，不易变形或损坏，更加适用于复杂曲面光学镜面的加工。

为了解决上述问题，本发明一种多并联共融机器人大型光学镜面加工装备，包括加工单元、大镜面支撑单元以及镜面旋转固定单元，所述加工单元包括加工刀具单元、以及在光学镜面加工过程中为加工刀具提供所需路径、加工力和加工姿态的驱动机构；所述大镜面支撑单元包括L型支撑架，镜面旋转固定单元设在L型支撑架水平平台的上端，L型支撑架水平平台的右端设有竖直连接座，L型支撑架竖直平台的上端设有水平连接座，所述竖直连接座上安装有镜面外圈加工单元，所述水平连接座上安装有镜面内圈加工单元；镜面旋转固定单元的上方设有主动分区柔性液压支撑系统；

其中，镜面内圈加工单元为5UPS+UPU型并联机构,包括静平台、五条UPS驱动支链A、一条UPU约束支链和动平台一，静平台的面积大于动平台一，五条UPS驱动支链A的上端均匀布置在静平台的边端，五条UPS驱动支链A的下端均匀布置在动平台一的边端，UPU约束支链的上下两端分别设在静平台和动平台一的中心位置；五条UPS驱动支链A的结构完全相同，均为滚珠丝杠结构，丝杠上端与伺服电机A相连，丝杠外壳通过U型副A铰接在静平台的边端，丝杠底部通过球铰链A铰接在动平台一的边端；UPU约束支链为花键杆和花键套筒结构，花键套筒通过U型副B铰接在静平台的中心位置，花键杆的下端通过虎克铰链A铰接在动平台一的中心位置；动平台一的下端通过刀具架一连接有刀具系统一；