[发明专利]一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床及其使用方法

摘要

一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床，由机床、抛光液超声雾化施液装置和工件在线检测装置组成；机床上有X、Z和Y向移动机构；Z向移动机构上有主轴超声振动抛光装置，Y向移动机构上有Y向超声振动装置，在Y向超声振动装置上有C向转动工作台。该机床通过五轴联动可使抛光头轴线方向与工件抛光点的法线平行，抛光头转动时，Y向超声振动装置的超声波和绕Z向摆动的超声振动抛光装置的超声波在平面内垂直耦合，当Y向超声振动装置的振幅A1大于超声振动抛光装置的振幅A2时，抛光头与工件能够形成长轴在Y方向、短轴处于工件抛光点法线位置的椭圆形加工轨迹，从而使抛光头与工件的接触面积增大，曲面去除率和抛光加工效率可大幅提高。

主权项

1.一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床，包括五轴机床(1)、抛光液超声雾化施液装置(2)和工件在线检测装置(3)；其特征在于：所述五轴机床(1)包括由机座(101)和与机座垂直固接成一体的机架(102)构成的机身；在机身上有X向移动机构(103)、Z向移动机构(104)和Y向移动机构(108)；在Z向移动机构(104)上有主轴超声振动抛光装置(105)，在Y向移动机构(108)上有Y向超声振动装置(107)，在Y向超声振动装置上有C向转动工作台(106)；所述X向移动机构(103)包括固定在机架(102)上部的X向移动机构底座(1031)，在X向移动机构底座上安装有X向伺服电机(1032)及由X向伺服电机驱动的X向滚珠丝杠(1033),X向滚珠丝杠通过与其配合的X向螺母(1036)与X向溜板(1034)固接，X向溜板下部有可沿X向移动机构底座上部的X向导轨(1037)滑动的X向滑块(1035)；所述Z向移动机构(104)包括固定在所述X向溜板(1034)上的Z向移动机构底座(1041)，在Z向移动机构底座上安装有Z向伺服电机(1042)及由Z向伺服电机驱动的Z向滚珠丝杠(1043)，Z向滚珠丝杠通过与其配合的Z向螺母(1045)与Z向溜板(1044)固接，Z向溜板下部有可沿Z向移动机构底座上的Z向导轨(1047)滑动的Z向滑块(1046)；所述Z向移动机构(104)上的主轴超声振动抛光装置包括固定安装在Z向溜板(1044)上的箱体(1051)，在箱体上安装有B向伺服电机(1052)和由B向伺服电机驱动的B向蜗杆蜗轮传动机构(1053)，箱体的前面有B向蜗杆蜗轮传动机构带动的B向转动台(1054)，B向转动台上安装有由主轴电机(1058)、换能器(1057)、变幅杆(1056)组成的超声装置，变幅杆的下端安装有抛光头(1055)；所述Y向移动机构(108)包括固定在机座(101)上的Y向移动机构底座(1081)，在Y向移动机构底座上安装有Y向伺服电机(1082)及由Y向伺服电机驱动的Y向滚珠丝杠(1083)，Y向滚珠丝杠通过Y向螺母(1084)驱动Y向溜板(1085)，通过与Y向底板下部固接的Y向滑块(1086)沿Y向移动机构底座两侧上部的Y向导轨(1087)做Y向移动；所述Y向移动机构(108)上的Y向超声振动装置包括固定安装在Y向溜板(1085)上的Y向超声装置底座(1071)，在Y向超声装置底座的左端固定安装Y向超声换能器(1072)，Y向超声换能器前端有Y向超声变幅杆(1073)，在Y向超声装置底座的两侧设有超精密导轨(1075)，在超精密导轨上有通过下部带有滑槽的精密滑块(1076)可在超精密导轨上滑动的平台(1074)，平台的右端通过弹簧(1077)与Y向超声装置底座的右端相接，Y向超声变幅杆(1073)的前端与平台的左端连接；所述Y向超声振动装置(107)上的C向转动工作台(106)包括安装在所述平台(1074)上的C向伺服电机(1061)、C向蜗杆蜗轮传动机构(1062)和工件固定盘(1063)，C向伺服电机通过C向蜗杆蜗轮传动机构驱动工件固定盘做C向转动；所述抛光液超声雾化施液装置(2)包括一个五自由度机械臂(201)和安装在五自由度机械臂前端的超声雾化喷头(202)；所述工件在线检测装置(3)为由三坐标测量机(301)和安装在三坐标测量机上的非接触式激光测量头(302)组成。