[发明专利]一种五轴非球面抛光机床

说明书

本发明公开了一种五轴非球面抛光机床，属于光学加工技术领域，该五轴非球面抛光机床采用新型结构，包括底座、X轴控制单元、XB轴连接台、B轴控制单元、主轴控制单元、Z轴控制单元、ZC轴连接台和C轴控制单元等结构，各个单元可独立、精准工作，显著降低了各维度运动所需克服的负载，降低了电机的扭矩和控制成本。此外，该方案中B轴不受其他轴系限制，可以实现0‑360°运动，使可加工自由曲面的f数尽可能的小、甚至超过半球。与现有技术相比，本发明是一种轻量化、低成本、高精度的光学非球面镜片抛光机床，能够满足不同光学非球面镜片的加工需求，大幅提高加工效率。

技术领域

本发明属于光学加工技术领域，尤其涉及一种五轴非球面抛光机床。

背景技术

随着人工智能、智能汽车的发展以及大国竞争更趋于高科技竞赛，作为人类眼睛的延伸——镜头在向更高精度、更大视角发展。非球面镜片作为优秀的光学设计方案中不可或缺的重要组成部分在逐步被设计者们利用起来，但是制造光学非球面难度较大，因此可以制作光学非球面镜片的抛光设备成为了关键问题。为达到抛光光学非球面的目的，必须实现多轴联动功能，为达到加工精度必须利用准对心加工方法。

现有技术中，非球面抛光机床结构复杂、制造成本高，其加工自由曲面的f数受到极大的限制。部分技术人员虽然设计了新型的光学自由曲面的抛光装置及方法，改进了传动结构，在B轴上装载X、Y轴，C轴装载在Y轴上，Z轴独立运动，上述方案依旧存在结构复杂、B轴载荷较大，B轴的摆幅过小导致可加工的非球面的f数不宜过小，无法满足非球面抛光机床的市场需求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提出一种轻量化、低成本的光学非球面镜片抛光机床，其各个单元可独立、精准工作，显著降低了各维度运动所需克服的负载，降低了电机的扭矩和控制成本。此外，该方案中B轴不受其他轴系限制，可以实现0-360°运动，使可加工自由曲面的f数尽可能的小、甚至超过半球。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种五轴非球面抛光机床，其特征在于，包括底座、X轴控制单元、XB轴连接台、B轴控制单元、主轴控制单元、Z轴控制单元、ZC轴连接台和C轴控制单元，其中：所述底座的顶部开设有横槽，底座的侧面开设有竖槽，所述竖槽的顶部开设有传动口，所述横槽的内部安装有转轴台；所述X轴控制单元安装在横槽内、且与XB轴连接台连接，所述B轴控制单元安装在XB轴连接台上，X轴控制单元用于带动XB轴连接台和B轴控制单元沿X轴方向前后移动；所述主轴控制单元安装在B轴控制单元上，B轴控制单元驱动主轴控制单元围绕B轴旋转、摆动；所述Z轴控制单元安装在竖槽内、且与ZC轴连接台连接，所述C轴控制单元安装在ZC轴连接台上，Z轴控制单元用于带动ZC轴连接台和C轴控制单元沿C轴方向上下移动；所述X轴控制单元轴线与C轴控制单元轴线垂直布置，所述主轴控制单元轴线与C轴控制单元轴线同轴布置，所述Z轴控制单元轴线与C轴控制单元轴线平行布置。

优选的，所述X轴控制单元包括X轴电机、X轴联轴器、X轴螺杆、X轴导轨，其中：所述X轴电机安装在横槽末端的安装板上；所述X轴电机的输出轴通过X轴联轴器连接有X轴螺杆；所述X轴螺杆可旋转的安装在转轴台内；所述X轴导轨对称安装在横槽的两侧。

优选的，所述XB轴连接台的底部开设有滑槽，所述滑槽可移动的套装在X轴导轨上。

优选的，所述B轴控制单元包括B轴安装台、B轴螺纹孔、B轴电机和B轴转板，其中：所述B轴安装台可拆卸的安装在XB轴连接台的顶部；所述B轴安装台的底部设置有B轴螺纹孔，所述B轴螺纹孔套装在X轴螺杆上，B轴螺纹孔和X轴螺杆配合工作组成丝杠结构；所述B轴电机安装在B轴安装台上；所述B轴转板安装在B轴电机的转轴上，B轴转板能够随转轴旋转。

优选的，所述主轴控制单元包括主轴安装台、主轴电机和连接头，其中：所述主轴安装台可拆卸的、垂直的安装在B轴转板的末端；所述主轴电机可拆卸的、垂直的安装在主轴安装台内；所述连接头设置在主轴电机的转轴上、且用于连接抛光轮、抛光球或刀具；所述主轴安装台内开设有抛光液通道。