[发明专利]一种超精密多面棱镜飞切加工机床

说明书

本发明提供了一种超精密多面棱镜飞切加工机床，包括飞切机床床身、平面移动机构、上下料机械手和至少两组高速飞切主轴；平面移动机构包括往复运动导轨、进给运动导轨、分度定位台和夹具，夹具夹持多面棱镜、并在往复运动导轨、进给运动导轨、分度定位台作用下沿水平方向做二维移动和自转。本发明结构设计合理，通过往复运动导轨、进给运动导轨和分度定位台的设计，可实现多面棱镜在加工平面上的位置控制，同时配合多根飞切主轴，可实现一次装夹，多工序的加工，避免各工序加工重复装夹带来的误差，在提高零件加工效率的同时，提高加工质量，在提高机床加工精度的前提下，合理控制了机床成本。

技术领域

本发明涉及数控加工特别是精密和超精密加工技术领域，尤其涉及一种超精密多面棱镜飞切加工机床。

背景技术

多面棱镜目前广泛运用于扫描仪、复印机、扫码器等激光设备中，是一种具有较高精度要求的带有多个反射侧面的光学零件，其反射面的表面质量以及面与面之间的角度精度将直接决定其所在设备的使用效果。

目前国内外加工多面棱镜依靠多轴的数控加工中心加工。现有的数控加工中心在加工中，主要存在以下几个方面的问题：(1)零件拆装繁琐，一次可加工的数量有限，加工效率低；(2)加工中心精度较低，反射面的形貌和角度难以保证，质量一致性差；(3)加工中心轴系数量多，操作复杂，设备成本高，专用性差。这些问题导致了多面棱镜加工成本高、质量低、效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种可有效提高零件加工效率和加工质量，同时降低设备成本的超精密多面棱镜飞切加工机床。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超精密多面棱镜飞切加工机床，用于夹持多面棱镜并对多面棱镜进行加工，包括飞切机床床身、平面移动机构和上下料机械手；所述的平面移动机构设置在飞切机床床身上，包括往复运动导轨、进给运动导轨、分度定位台和夹具，所述的夹具夹持多面棱镜、并在往复运动导轨、进给运动导轨、分度定位台作用下沿水平方向做二维移动和自转；所述的上下料机械手设置在飞切机床床身上并为夹具夹持多面棱镜进行上下料；还包括至少两组高速飞切主轴，所述的高度飞切主轴设置在平面移动机构侧方，每组高度飞切主轴包括气浮主轴、飞刀盘和切削刀具，所述的飞刀盘安装在气浮主轴前段，飞刀盘上对称设有至少两个凹槽，其中一个凹槽内安装切削刀具，另一个凹槽内设有动平衡块。

在上述方案中，通过平面移动机构的设置，可便于多面棱镜在平面上的二维移动和转动，二维移动可实现零件的对刀操作，转动则对应多面棱镜的加工需求，便于按角度进行加工，精度可靠且加工效率高，设备成都低。

进一步的，所述的往复运动导轨上滑动连接有滑块，所述的进给运动导轨则设置滑块上，所述的分度定位台则滑动连接在进给运动导轨上，所述的夹具设置在分度定位台上。多面棱镜被夹具夹持，往复运动导轨与进给运动导轨配合，带动多面棱镜在平面上做二维移动，实现多面棱镜与刀具之间的相对位置移动。分度定位台则可带动多面棱镜进行旋转定位，实现多面棱镜与飞刀盘之间的角度调整。

为了进一步提高飞刀盘的稳定性，所述的飞刀盘外周面上设有至少一圈动平衡螺纹孔，所述动平衡螺纹孔内螺纹连接有螺钉，通过动平衡螺纹孔内螺钉的深度，即可有效调节飞刀盘的动平衡。

优选的，进给运动导轨只起到对刀、进给以及进刀退刀的作用，进给运动导轨为具有自锁能力的机械式导轨，该导轨的自锁能力强，自锁后不易产生晃动和变形，如此可以在节约成本的同时，提高机床的稳定性。往复运动导轨需要在加工过程中往复移动，其运动精度直接决定了被加工零件的表面形貌精度，往复运动导轨为液体静压导轨，液体静压导轨具有更高的精度和良好的刚性，如此有利于在控制机床成本的同时，最大程度地提高机床的加工精度。

优选的，该飞切加工机床包括两组高速飞切主轴，其中一组高速飞切主轴的切削刀具为用于粗加工的硬质合金刀具，另一组高速飞切主轴的切削刀具为用于精加工的金刚石刀具。