本發(fā)明涉及的是自由曲面光學(xué)鏡片加工機(jī)床的技術(shù)領(lǐng)域,尤其是一種轉(zhuǎn)臺(tái)式多工位加工與檢測(cè)復(fù)合式機(jī)床。
背景技術(shù):
自由曲面光學(xué)鏡片,例如漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片,由于其自身特點(diǎn),其光焦度自下而上是逐漸變化的,因此其鏡面并不是回轉(zhuǎn)曲面,而是一個(gè)空間自由曲面,因此加工自由曲面光學(xué)鏡片必須經(jīng)過飛切、車削和拋光的一系列工序。傳統(tǒng)的加工自由曲面光學(xué)鏡片會(huì)經(jīng)過多道裝夾來實(shí)現(xiàn)上述的操作,這樣會(huì)導(dǎo)致加工過程中的多次裝夾誤差,而且加工效率低,不能實(shí)現(xiàn)快速一次性成型來保證自由曲面光學(xué)鏡片的質(zhì)量。
綜上所述,現(xiàn)有的加工自由曲面光學(xué)鏡片的機(jī)床在整體的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)上還存在很大的不足,不能滿足現(xiàn)代高效率高質(zhì)量的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述技術(shù)問題提出了一種轉(zhuǎn)臺(tái)式多工位加工與檢測(cè)復(fù)合式機(jī)床,結(jié)構(gòu)緊湊,布局合理,提高了整體機(jī)床的剛性和加工穩(wěn)定性,集成了自動(dòng)對(duì)刀、飛切成形、快刀切削與鏡片檢測(cè)等功能,避免了多次裝夾帶來的人為誤差,實(shí)現(xiàn)了一次性裝夾加工成型的工藝,提高了生產(chǎn)效率,增加了經(jīng)濟(jì)效益。
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了轉(zhuǎn)臺(tái)式多工位加工與檢測(cè)復(fù)合式機(jī)床,包括工作臺(tái)組件、加工組件、檢測(cè)組件和機(jī)床床身,所述機(jī)床床身的中部設(shè)置工作臺(tái)組件,所述加工組件和檢測(cè)組件均設(shè)置在機(jī)床床身上且位于工作臺(tái)組件的四周;所述工作臺(tái)組件包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、空氣靜壓主軸、卡盤、直線進(jìn)給軸和滑塊,所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)置在機(jī)床床身上,所述直線進(jìn)給軸活動(dòng)設(shè)置在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的上端,所述直線進(jìn)給軸的上設(shè)置滑塊,所述空氣靜壓主軸固定設(shè)置在滑塊上,所述卡盤設(shè)置在空氣靜壓主軸的一端。
進(jìn)一步地,上述技術(shù)方案中,所述加工組件包括飛刀軸、刀具和快刀伺服軸,所述飛刀軸垂直設(shè)置在工作臺(tái)組件的上端,所述刀具安裝在飛刀軸的下端,所述快刀伺服軸設(shè)置在機(jī)床床身上且位于工作臺(tái)組件的一側(cè),所述快刀伺服軸的一端也安裝有刀具。這樣的設(shè)計(jì)可以滿足對(duì)鏡片工件進(jìn)行有效的加工,提高整體生產(chǎn)效率。
進(jìn)一步地,上述技術(shù)方案中,所述檢測(cè)組件包括對(duì)刀軸和檢測(cè)軸,所述對(duì)刀軸和檢測(cè)軸均固定設(shè)置在機(jī)床床身上,所述對(duì)刀軸的一端和檢測(cè)軸的一端均對(duì)著工作臺(tái)組件。對(duì)刀軸對(duì)在進(jìn)行加工前的刀具和更換的刀具進(jìn)行刀具對(duì)于鏡片工件的位置和幾何形狀進(jìn)行檢測(cè)。
進(jìn)一步地,上述技術(shù)方案中,所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組件的外圍還設(shè)置有防護(hù)罩。這樣的設(shè)計(jì)可以有效的防止在加工過程中加工廢渣向外飛濺。
進(jìn)一步地,上述技術(shù)方案中,所述機(jī)床床身上且位于工作臺(tái)組件的外圍還設(shè)置有預(yù)留擴(kuò)展工位槽。這樣的設(shè)計(jì)可以提高整體機(jī)床的加工效率,設(shè)計(jì)多種功能的加工位,提高一次性加工效率。
采用上述機(jī)床后,具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)機(jī)床結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)臺(tái)式圓周形布局,采用這種結(jié)構(gòu)布局,各加工工位按順序依次分布在機(jī)床主軸轉(zhuǎn)臺(tái)四周,結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小,機(jī)床剛性與穩(wěn)定性都有較大提高。而且,圓周形機(jī)床布局四周可布置多個(gè)加工工位,特別對(duì)于自由曲面光學(xué)鏡片這種需要多道工位加工與檢測(cè)的情況,采用轉(zhuǎn)臺(tái)式圓周形布局更合理。
(2)機(jī)床集自動(dòng)對(duì)刀、飛切成形、快刀車削與鏡片檢測(cè)于一體,可實(shí)現(xiàn)鏡片一次性加工成形與檢測(cè),最大程度減小了工件因多次裝夾造成的人為誤差,并且極大地提高了加工效率。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖一;
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖二。
圖中:1為機(jī)床床身,2為回轉(zhuǎn)工作臺(tái),3為空氣靜壓主軸,4為卡盤,5為直線進(jìn)給軸,6為滑塊,7為飛刀軸,8為刀具,9為快刀伺服軸,10為對(duì)刀軸,11為檢測(cè)軸,12為防護(hù)罩,13為預(yù)留擴(kuò)展工位槽,14為鏡片工件。
具體實(shí)施方式
如圖1和圖2所示的是轉(zhuǎn)臺(tái)式多工位加工與檢測(cè)復(fù)合式機(jī)床,包括工作臺(tái)組件、加工組件、檢測(cè)組件和機(jī)床床身1,機(jī)床床身1的中部設(shè)置工作臺(tái)組件,加工組件和檢測(cè)組件均設(shè)置在機(jī)床床身1上且位于工作臺(tái)組件的四周;工作臺(tái)組件包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2、空氣靜壓主軸3、卡盤4、直線進(jìn)給軸5和滑塊6,回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2設(shè)置在機(jī)床床身1上,直線進(jìn)給軸5活動(dòng)設(shè)置在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2的上端,直線進(jìn)給軸5的上設(shè)置滑塊6,空氣靜壓主軸3固定設(shè)置在滑塊6上,卡盤4設(shè)置在空氣靜壓主軸3的一端。
其中,加工組件包括飛刀軸7、刀具8和快刀伺服軸9,飛刀軸7垂直設(shè)置在工作臺(tái)組件的上端,刀具8安裝在飛刀軸7的下端,快刀伺服軸9設(shè)置在機(jī)床床身1上且位于工作臺(tái)組件的一側(cè),快刀伺服軸9的一端也安裝有刀具8。檢測(cè)組件包括對(duì)刀軸10和檢測(cè)軸11,對(duì)刀軸10和檢測(cè)軸11均固定設(shè)置在機(jī)床床身1上,對(duì)刀軸10的一端和檢測(cè)軸11的一端均對(duì)著工作臺(tái)組件。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組件的外圍還設(shè)置有防護(hù)罩12。機(jī)床床身1上且位于工作臺(tái)組件的外圍還設(shè)置有預(yù)留擴(kuò)展工位槽13。
對(duì)刀軸10:采用力反饋測(cè)頭測(cè)量加工鏡片的厚度,根據(jù)鏡片的理論厚度值與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較,將兩者的差值作為刀具的補(bǔ)償量輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。飛刀軸7:采用高速空氣靜壓氣浮電主軸。主軸前端安裝金剛石盤銑刀,帶動(dòng)盤銑刀高速旋轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行高速銑削半精加工??諝忪o壓主軸3:空氣靜壓主軸,帶有編碼器角度控制,主軸前端安裝卡盤,卡盤夾持工件,帶動(dòng)工件做高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。直線進(jìn)給軸5:采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)、接觸式導(dǎo)軌導(dǎo)向、高精度光柵尺定位,實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給。預(yù)留擴(kuò)展工位11:為擴(kuò)展機(jī)床其它功能預(yù)留的安裝工位??斓端欧S9:采用大行程、高頻響的快刀伺服系統(tǒng)。快刀軸前端安裝金剛石刀具,帶動(dòng)刀具進(jìn)行高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng),對(duì)工件進(jìn)行高速單點(diǎn)金剛石切削,形成自由曲面?;剞D(zhuǎn)工作臺(tái)2:超精密回轉(zhuǎn)工作臺(tái),回轉(zhuǎn)范圍345°,內(nèi)置電機(jī)帶有高精度定位光柵,可以用于不同加工工位之間的快速切換及徑向進(jìn)給。機(jī)床床身1:用于機(jī)床結(jié)構(gòu)的支撐與其它部件的安裝。檢測(cè)軸11:采用接觸式測(cè)頭對(duì)加工完成后的鏡片進(jìn)行逐點(diǎn)掃描,測(cè)量各點(diǎn)的厚度值,然后重構(gòu)出加工后的鏡片面型,將其與理論的鏡片面型進(jìn)行比對(duì),實(shí)現(xiàn)鏡片加工質(zhì)量的檢測(cè)。
該轉(zhuǎn)臺(tái)式多工位加工與檢測(cè)復(fù)合式機(jī)床的操作原理如下:
首先將鏡片工件14固定安裝在空氣靜壓主軸3一端的卡盤4上,裝夾完畢后,鏡片工件14由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)到對(duì)刀軸10位置處,對(duì)鏡片工件14與刀具8切削位置進(jìn)行檢測(cè)和校對(duì)。對(duì)刀完成后,由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)至飛刀軸7位置處,進(jìn)行銑削,銑削過程中,采取的是回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2、空氣靜壓主軸3和直線進(jìn)給軸5聯(lián)動(dòng)的方式;回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)鏡片工件14徑向方向上的進(jìn)給;直線進(jìn)給軸5實(shí)現(xiàn)鏡片工件14軸向方向的進(jìn)給;空氣靜壓主軸3實(shí)現(xiàn)鏡片工件14的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)銑削完成后,回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)到快刀伺服軸9位置處,同樣采取的是回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2、空氣靜壓主軸3和直線進(jìn)給軸5聯(lián)動(dòng)的方式,結(jié)合快刀伺服軸9的高速直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)鏡片工件14的快刀伺服超精密切削加工。加工完成后,回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)到檢測(cè)軸11的位置,對(duì)鏡片工件14的尺寸精度和表面質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)完成后,回轉(zhuǎn)工作臺(tái)2自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)到初始位置,完成一次加工。
雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式,但是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,這些僅是舉例說明,可以對(duì)本實(shí)施方式作出多種變更或修改,而不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì),本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。