專利名稱：望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加工工藝，具體涉及一種極大天文望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦 盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削加工方法；本發(fā)明還涉及該方法所使用的設(shè)備。
背景技術(shù)：
極大天文望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)的從動(dòng)摩擦盤直徑在30米左右，且摩擦傳動(dòng)對(duì)摩擦盤 表面粗糙度和圓柱度要求較高，通常粗糙度要求為0. 8微米，整圓表面圓柱度為0. 06毫米 左右。從加工、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試、日后維修等方面考慮，30米直徑摩擦盤采用整體結(jié)構(gòu) 不太現(xiàn)實(shí)，需要采用分體拼接結(jié)構(gòu)。拼接模塊可在通用數(shù)控銑床上加工，然后到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組 裝調(diào)整，拼成一個(gè)直徑30米的大圓盤。但由于各個(gè)模塊的加工誤差和現(xiàn)場(chǎng)拼接誤差，拼接 后大摩擦盤表面的粗糙度和圓柱度，無(wú)法滿足望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)對(duì)摩擦表面的要求。摩擦傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)相比，最大的問(wèn)題是摩擦副表 面在外界干擾下，會(huì)發(fā)生打滑。發(fā)生打滑的根本原因是負(fù)載力矩發(fā)生了變化。如當(dāng)負(fù)載力 矩突然變大時(shí)，由于主動(dòng)輪和從動(dòng)摩擦盤之間的摩擦力矩是恒定的，所以主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)不了 從動(dòng)輪，兩輪表面間就發(fā)生了打滑。因此，在設(shè)計(jì)摩擦傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，摩擦力矩都要考慮一定 的余量，即系統(tǒng)能夠承受一定的負(fù)載波動(dòng)。負(fù)載力矩波動(dòng)越小，摩擦傳動(dòng)的運(yùn)行越平穩(wěn)，運(yùn) 行精度也越高。負(fù)載力矩波動(dòng)主要包括慣性矩波動(dòng)和外界干擾力矩(如風(fēng)力等)。慣性矩是 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和運(yùn)行加速度的乘積，望遠(yuǎn)鏡建成后，轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是不變的。因此， 慣性矩的變化是由運(yùn)行加速度的變化引起的。天文望遠(yuǎn)鏡跟蹤天上星體時(shí)，工作速度非常 低，跟蹤過(guò)程中加速度的變化也很小，所以，慣性矩的變化不大。另外，天文望遠(yuǎn)鏡通常都是 在圓頂內(nèi)工作，通過(guò)圓頂上的一個(gè)窗口觀測(cè)星體，而且，望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)多數(shù)為桿件，板件很少， 所以，由風(fēng)引起的負(fù)載波動(dòng)也不大。因此，摩擦傳動(dòng)非常適合于天文望遠(yuǎn)鏡的驅(qū)動(dòng)。國(guó)際 上已有多架大型望遠(yuǎn)鏡成功應(yīng)用了摩擦傳動(dòng)，如美國(guó)10米口徑的Keck望遠(yuǎn)鏡、8米口徑的 Gemini望遠(yuǎn)鏡、中國(guó)4米口徑的LAMOST望遠(yuǎn)鏡等。最為重要的是隨著天文望遠(yuǎn)鏡口徑的 越來(lái)越大，采用摩擦傳動(dòng)能夠獲得很大的傳動(dòng)比，如30米口徑極大望遠(yuǎn)鏡，從動(dòng)摩擦盤直 徑在30米左右，主動(dòng)小摩擦輪直徑取200毫米，則傳動(dòng)比高達(dá)150，而直接驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)比只 是1 :1，這對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常有利，大大降低控制系統(tǒng)的難度和成本。另外，摩擦傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只是電機(jī)驅(qū)動(dòng)小摩擦輪，而后通過(guò)小摩擦輪和大摩擦盤之間的摩擦力矩帶動(dòng)大 摩擦盤。與其他的齒輪傳動(dòng)、電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)相比，造價(jià)非常低。因此，對(duì)于極大天文望遠(yuǎn)鏡 而言，摩擦傳動(dòng)是一種極有研究?jī)r(jià)值的傳動(dòng)方式。30米口徑極大天文望遠(yuǎn)鏡如果采用摩擦傳動(dòng)，其摩擦盤(大摩擦輪)的直徑在30 米左右，整體加工不可能。因此，只能采用分體拼接結(jié)構(gòu)，由長(zhǎng)度在1米左右的模塊拼接而 成。模塊的外圓表面(圓直徑30米)可在常規(guī)的數(shù)控銑床上加工，加工完成后到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼 接、調(diào)整，形成30米直徑的大圓盤。摩擦傳動(dòng)的平穩(wěn)性和傳動(dòng)精度很大程度上取決于摩擦副(小摩擦輪和大摩擦輪)表面的質(zhì)量，包括表面粗糙度、圓度和圓柱度。通常摩擦傳動(dòng)對(duì)摩 擦副表面的粗糙度要求在0. 8微米，圓柱度要求在0. 06毫米左右。由于數(shù)控銑床加工的局 限性，加工后的模塊外圓表面的粗糙度和圓柱度無(wú)法滿足上面的要求。另外，在現(xiàn)場(chǎng)拼接過(guò) 程中，存在拼接誤差，使得各個(gè)模塊之間不可能形成一個(gè)完美的整圓。這些因素都會(huì)影響摩 擦傳動(dòng)的平穩(wěn)性和精度。針對(duì)這一問(wèn)題，本發(fā)明專利提出了一套現(xiàn)場(chǎng)磨削的加工技術(shù)，使得 拼接后的大摩擦盤的表面質(zhì)量滿足摩擦傳動(dòng)的要求，為摩擦傳動(dòng)能夠應(yīng)用在極大天文望遠(yuǎn) 鏡上創(chuàng)造了條件。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種極大望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直 徑摩擦盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削加工方法，該方法是一套現(xiàn)場(chǎng)磨削的加工技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)用模塊拼接 后的摩擦盤外圓表面進(jìn)行磨削加工，使得摩擦盤外圓表面的粗糙度和圓柱度滿足要求，保 證摩擦傳動(dòng)精度，對(duì)未來(lái)極大天文望遠(yuǎn)鏡的研制有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本發(fā)明雖然是針對(duì) 極大天文望遠(yuǎn)鏡提出的，但對(duì)其他領(lǐng)域超大直徑圓盤類工件的加工也有借鑒作用。本發(fā)明 還涉及該方法所使用的設(shè)備。具體地說(shuō)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是30米口徑的極大天文望遠(yuǎn)鏡，如果采用 摩擦傳動(dòng)，其從動(dòng)摩擦盤直徑在30米左右。從加工、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試、日后維修等方面 考慮，用整體結(jié)構(gòu)不太現(xiàn)實(shí)。因此，采用分體結(jié)構(gòu)，30米直徑的超大直徑摩擦盤在現(xiàn)場(chǎng)由若 干模塊拼接而成。這些模塊可在常規(guī)的數(shù)控銑床上加工，加工完成后到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接形成 30米直徑的大圓盤。但是拼接后的大圓盤并不能滿足天文望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)的要求。主要原 因在于
① 銑削加工的表面粗糙度有限，一般達(dá)不到0. 8微米的要求。②在銑削圓環(huán)形模塊工件時(shí)，銑床的傳動(dòng)系統(tǒng)需要回頭走刀，由于機(jī)床傳 動(dòng)系統(tǒng)的間隙，在加工表面上會(huì)留下一道橫杠。拼接后的30米直徑摩擦盤，每一個(gè)模塊的 中間都有一道橫杠，在望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行中，當(dāng)小摩擦輪滾過(guò)此處時(shí)會(huì)發(fā)生突跳，影響傳動(dòng)精度。③整個(gè)摩擦盤是由若干模塊拼接而成的，在相鄰兩個(gè)模塊的接縫處，雖然 有調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，但兩個(gè)模塊的共面性(共圓性)還是存在誤差。當(dāng)小摩擦輪經(jīng)過(guò)接縫 時(shí)，也會(huì)發(fā)生突跳。④拼接模塊的厚度在100毫米左右，在銑削加工時(shí)，由于銑刀及其刀桿的 剛度有限，會(huì)產(chǎn)生不同程度的讓刀，加工后的外表面是錐面，且各個(gè)模塊的圓錐還不一致。 這樣，拼接后會(huì)影響小摩擦輪和大摩擦盤的接合質(zhì)量，從而影響摩擦傳動(dòng)精度。⑤為了提高摩擦盤的耐磨性，摩擦盤拼接模塊的材料通常為40Cr或軸承 鋼，并且熱處理硬度值在50度左右?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)局部淬火的局限性和局部淬火的質(zhì)量，一 般淬火或調(diào)質(zhì)工藝放在模塊銑削加工前完成。這樣，在銑削加工時(shí)，即使使用合金銑刀，銑 刀也會(huì)有不同程度的崩口，進(jìn)而在模塊的加工表面留下刻痕。影響摩擦傳動(dòng)副的接合質(zhì)量 和傳動(dòng)精度。為了解決上面的問(wèn)題，本發(fā)明專利提出了現(xiàn)場(chǎng)磨削的加工技術(shù)，并提出了一套光 學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，借助于測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡，保證磨削砂輪母線與被加工摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸線平行，這 樣，加工后的摩擦盤外圓表面是圓柱面，而不是圓錐面或雙曲面。
完成上述發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是，一種極大望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤的現(xiàn) 場(chǎng)磨削加工方法，其特征在于，步驟如下拼接后的超大直徑摩擦盤通過(guò)支撐軸承定位在方位底座上；摩擦盤下面安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)摩擦盤繞自身軸系旋轉(zhuǎn)；砂輪固定于砂輪主軸，砂輪主軸兩頭通過(guò)消隙軸承定位于砂輪架； ⑷對(duì)砂輪主軸進(jìn)行靜平衡處理；
(5)砂輪架通過(guò)定位導(dǎo)向凸臺(tái)與基準(zhǔn)柱上的定位槽配合，固定于基準(zhǔn)柱上；
(6)在磨削加工前，利用光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)將砂輪主軸與超大直徑摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸調(diào)成平
行；
(7)砂輪主軸由砂輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)，對(duì)超大直徑摩擦盤進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)磨削加
工；
(8)砂輪磨削加工一段時(shí)間后，為了恢復(fù)工作面的磨削性能和正確的幾何形狀，用金剛 石筆對(duì)砂輪進(jìn)行修整；
(9)反復(fù)重復(fù)步驟⑵和步驟(8)，至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。更優(yōu)化地說(shuō)，上述步驟(5)中的砂輪架，是通過(guò)定位導(dǎo)向凸臺(tái)與基準(zhǔn)柱上的定位槽 配合，固定于基準(zhǔn)柱上；
上述步驟(6)的具體操作方法是
測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡同軸安裝在待磨削加工的摩擦盤上，且測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的光軸與摩擦 盤自身旋轉(zhuǎn)軸垂直；
將測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡鏡筒在水平面內(nèi)調(diào)到合適的位置，并鎖定； 沿測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡光軸的方向，在基準(zhǔn)柱的正上方安裝平面反射鏡，該反射鏡與水平 成45°角安放，且在測(cè)微望遠(yuǎn)鏡光軸方向的投影與光軸垂直；
以超大直徑摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸為準(zhǔn)，調(diào)整砂輪主軸，至測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡分劃板上十字絲的 像與原十字絲在視場(chǎng)內(nèi)重合。完成本發(fā)明第2個(gè)發(fā)明任務(wù)的方案是上述極大望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤 的現(xiàn)場(chǎng)磨削加工方法所使用的設(shè)備，由砂輪機(jī)與被加工的超大直徑摩擦盤構(gòu)成，其中，
砂輪固定于砂輪主軸，砂輪主軸兩頭通過(guò)消隙軸承定位于砂輪架； 超大直徑摩擦盤通過(guò)支撐軸承定位在方位底座上，摩擦盤下面安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)聯(lián) 軸節(jié)驅(qū)動(dòng)摩擦盤繞自身軸系旋轉(zhuǎn)；
其特征在于，所述的砂輪架是通過(guò)定位導(dǎo)向凸臺(tái)與基準(zhǔn)柱上的定位槽配合，固定于基 準(zhǔn)柱上；同時(shí)，該設(shè)備系統(tǒng)中還設(shè)有，用于將砂輪主軸與超大直徑摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸調(diào)成平行的 光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)。光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡14、平面反射鏡15和平面反射鏡16組成。 測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡14同軸安裝在待磨削加工的摩擦盤1上，且測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的光軸與摩擦 盤自身旋轉(zhuǎn)軸垂直。將測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡鏡筒在水平面內(nèi)調(diào)到合適的位置，并鎖定。沿測(cè)微 準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡光軸的方向，在基準(zhǔn)柱6正上方安裝平面反射鏡15。反射鏡15與水平成45° 角安放，且在測(cè)微望遠(yuǎn)鏡光軸方向的投影與光軸垂直。在這樣的情況下，測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡發(fā) 出的激光，經(jīng)過(guò)反射鏡15后，傳到反射鏡16，經(jīng)平面反射鏡16反射后，沿原路返回自準(zhǔn)直望
6遠(yuǎn)鏡。自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡和平面反射鏡15的位置是經(jīng)過(guò)調(diào)整并固定的，如果平面反射鏡16不 與傳過(guò)來(lái)的光線垂直，則測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡分劃板上十字絲的像與原十字絲在視場(chǎng)內(nèi)會(huì)發(fā)生 偏移，即不重合。只有反射鏡16與入射光線在兩個(gè)方向上(相對(duì)于摩擦盤的徑向和切向)都 垂直，十字絲像與原十字絲才能重合。在上述設(shè)備中，還設(shè)有砂輪的金剛石筆修整機(jī)構(gòu)，該金剛石筆修整機(jī)構(gòu)中，金剛石 筆沿著砂輪主軸方向運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)方向與砂輪主軸在空間平行。本發(fā)明提供的現(xiàn)場(chǎng)磨削加工技術(shù)和設(shè)備，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)用模塊拼接后的摩擦盤外圓表 面進(jìn)行磨削加工，使得摩擦盤外圓表面的粗糙度和圓柱度滿足要求，保證摩擦傳動(dòng)精度，對(duì) 未來(lái)極大天文望遠(yuǎn)鏡的研制有著重要的現(xiàn)實(shí)意義；對(duì)其他領(lǐng)域超大直徑圓盤類工件的加工 也有借鑒作用。說(shuō)明書附圖


圖1為本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)磨削加工原理圖； 圖2為砂輪主軸和摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸偏角示意圖； 圖3為光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1，極大天文望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削加工方法，以 及該方法所使用的設(shè)備，參照?qǐng)D1至圖3 現(xiàn)場(chǎng)磨削加工的原理如圖1所示，采用橫磨法。拼 接后的摩擦盤1直徑30米(圖中斷開示意)，通過(guò)支撐軸承定位在方位底座13上。支撐軸 承和方位底座是望遠(yuǎn)鏡自身的結(jié)構(gòu)，不需要為了現(xiàn)場(chǎng)磨削而額外加工。摩擦盤下面安裝驅(qū) 動(dòng)電機(jī)11，通過(guò)聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)摩擦盤繞自身軸系旋轉(zhuǎn)。實(shí)際上望遠(yuǎn)鏡摩擦盤的支撐定位軸承 包括兩套一套是軸向軸承，通常是靜壓軸承，用來(lái)支撐望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量。另一套是 中間定位軸承，通常是成對(duì)角接觸球軸承。原理圖1中只是示意，沒(méi)有畫全。磨削加工過(guò)程 中，摩擦盤的旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘3(Γ50轉(zhuǎn)。電動(dòng)磨頭固定在基準(zhǔn)柱6上，基準(zhǔn)柱固定在橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)7上，這樣，在進(jìn)給驅(qū)動(dòng) 電機(jī)8的作用下，實(shí)現(xiàn)磨削過(guò)程中砂輪的橫向進(jìn)給。為了提高磨削加工過(guò)程中砂輪主軸的 剛性，砂輪主軸的設(shè)計(jì)采用了兩頭支撐的方式，而不是通常的懸臂支撐。砂輪通過(guò)彈性墊 圈、壓圈等固定于主軸4。主軸兩頭通過(guò)消隙軸承3定位于砂輪架5，而后砂輪架通過(guò)定位 導(dǎo)向凸臺(tái)17與基準(zhǔn)柱上的定位槽18配合，固定于基準(zhǔn)柱上。砂輪主軸由砂輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)10 通過(guò)聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)。砂輪選用白剛玉材質(zhì)，粒度為80#，速度為每分鐘1800轉(zhuǎn)。這兒有兩點(diǎn)需 要特別注意一是支撐砂輪的軸承一定要消隙；二是砂輪安裝完畢后，需要做靜平衡處理， 靜平衡處理可在靜平衡架上進(jìn)行。另外，磨削加工過(guò)程中需要冷卻進(jìn)行散熱，保證摩擦盤表 面的加工質(zhì)量，冷卻系統(tǒng)未在圖中顯示。根據(jù)拼接模塊銑削加工的誤差和現(xiàn)場(chǎng)拼接調(diào)整的 誤差，現(xiàn)場(chǎng)磨削加工量在0.2毫米左右。為了達(dá)到表面粗糙度和圓柱度的要求，磨削加工過(guò) 程中，需要用金剛石筆對(duì)砂輪進(jìn)行修整，保證砂輪的磨削性能和正確的幾何形狀。另外，需 要保證砂輪旋轉(zhuǎn)軸線與待加工摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸線平行，這樣磨削后的摩擦盤外圓表面才是圓 柱面，而不是圓錐面或雙曲面。磨削加工后拼接摩擦盤外圓表面的粗糙度在0.8微米左右， 圓柱度優(yōu)于0. 06毫米。砂輪旋轉(zhuǎn)軸與摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸平行的光學(xué)檢測(cè)方法摩擦傳動(dòng)是靠主動(dòng)輪和從動(dòng)摩擦盤之間的摩擦力矩來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的。摩擦盤外圓表面 的圓度和圓柱度誤差，會(huì)影響摩擦副之間的接合面積，而摩擦傳動(dòng)的滑移與摩擦副之間的 接合面積以及接合面積的穩(wěn)定性有關(guān)。因此，圓柱度不好的摩擦盤會(huì)引起摩擦副之間的滑 移，進(jìn)而影響傳動(dòng)精度。磨削加工過(guò)程中，如果砂輪主軸與摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸在空間不平行，則 加工出來(lái)的外圓表面會(huì)是錐面或雙曲面，影響接合面積。砂輪主軸和摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸之間的 不平行如圖2所示。如出現(xiàn)圖2左圖的不平行，存在傾斜角β時(shí)，磨削加工的摩擦盤外表 面是錐面。出現(xiàn)圖2右圖所示的不平行狀況，存在扭轉(zhuǎn)角θ時(shí)，加工的摩擦盤表面是雙曲 面形狀。這些畸形表面會(huì)引起摩擦副表面的滑移，進(jìn)而影響傳動(dòng)精度。磨床加工中，砂輪旋 轉(zhuǎn)軸與工件旋轉(zhuǎn)軸之間的相互位置由磨床自身的軸系保證，而極大望遠(yuǎn)鏡摩擦盤現(xiàn)場(chǎng)磨削 加工，砂輪主軸和摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸之間的間距15米，不可能由機(jī)械軸系來(lái)保證兩者之間的平 行。為了解決這一問(wèn)題，本發(fā)明專利提出了一種光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，在磨削加工前，將砂輪主軸 與摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸調(diào)成平行，這樣磨削加工后，摩擦盤外圓表面就不會(huì)是錐面或雙曲面。光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的原理如圖3所示，由測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡14、平面反射鏡15和平面反 射鏡16組成。測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡14同軸安裝在待磨削加工的摩擦盤1上，且測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn) 鏡的光軸與摩擦盤自身旋轉(zhuǎn)軸垂直。根據(jù)天文望遠(yuǎn)鏡的要求，摩擦盤自身的旋轉(zhuǎn)軸線需要 調(diào)成鉛垂位置，所以測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的光軸處于水平位置。將測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡鏡筒在水平 面內(nèi)調(diào)到合適的位置，并鎖定。沿測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡光軸的方向，在基準(zhǔn)柱6的正上方安裝平 面反射鏡15。反射鏡15與水平成45°角安放，且在測(cè)微望遠(yuǎn)鏡光軸方向的投影與光軸垂 直。以超大直徑摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸為準(zhǔn)，調(diào)整砂輪主軸，至測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡分劃板上十字絲的像 與原十字絲在視場(chǎng)內(nèi)重合。 利用上面的自準(zhǔn)直原理，我們把平面反射鏡16安裝在基準(zhǔn)柱6的上表面，并嚴(yán)格 與基準(zhǔn)柱左側(cè)面的定位槽18在兩個(gè)方向上垂直(相對(duì)于摩擦盤的徑向和切向)。經(jīng)過(guò)修整 的砂輪母線與砂輪主軸是平行的，砂輪主軸4與砂輪架右側(cè)面的定位凸臺(tái)17在空間是平行 的(通過(guò)機(jī)加工保證)。這里的空間平行是指在徑向和切向兩個(gè)方向上都平行。而砂輪架和 基準(zhǔn)柱是通過(guò)配合加工的定位凸臺(tái)17和定位槽18聯(lián)接的。所以，經(jīng)過(guò)這樣的高精度剛性 串聯(lián)，砂輪主軸與平面反射鏡16在空間上是嚴(yán)格垂直的。如果砂輪主軸相對(duì)于摩擦盤旋轉(zhuǎn) 軸，存在圖2所示的傾斜角β或扭轉(zhuǎn)角θ，則平面反射鏡16也會(huì)出現(xiàn)相同的角度偏差，就 會(huì)使得測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中十字絲像與原十字絲不重合。這樣，借助測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的 檢測(cè)，就可以調(diào)整掉這樣的角度偏差，保證砂輪主軸與被加工摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸是平行的。進(jìn)而 保證磨削出來(lái)的摩擦盤外圓表面是圓柱面，而不是圓錐面或雙曲面。
砂輪現(xiàn)場(chǎng)修整方法
在磨削加工過(guò)程中，如果砂輪表面是圓錐面，則加工后的摩擦盤也是圓錐面。因此，砂 輪磨削加工一段時(shí)間后，為了恢復(fù)工作面的磨削性能和正確的幾何形狀，需要用金剛石筆 對(duì)砂輪進(jìn)行修整，以便提高磨削效率和保證磨削加工的質(zhì)量。砂輪修整過(guò)程中，金剛石筆需 要沿著砂輪主軸運(yùn)動(dòng)。同樣的原因，如果金剛石筆的運(yùn)動(dòng)方向與砂輪主軸不平行，也會(huì)把砂 輪表面修成圓錐面。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明專利中，將金剛石筆沿著上面提到的砂輪架 右側(cè)面的定位凸臺(tái)17運(yùn)動(dòng)。定位凸臺(tái)與砂輪主軸在空間是平行的，這樣修整后的砂輪，其 母線與砂輪主軸是平行的，即外表面是圓柱面，而不是圓錐面，保證了磨削加工的質(zhì)量。
權(quán)利要求
一種極大望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削加工方法，其特征在于，步驟如下 拼接后的超大直徑摩擦盤通過(guò)支撐軸承定位在方位底座上； 摩擦盤下面安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)摩擦盤繞自身軸系旋轉(zhuǎn)； 砂輪固定于砂輪主軸，砂輪主軸兩頭通過(guò)消隙軸承定位于砂輪架；⑷ 對(duì)砂輪主軸進(jìn)行靜平衡處理；⑸ 砂輪架通過(guò)定位導(dǎo)向凸臺(tái)與基準(zhǔn)柱上的定位槽配合，固定于基準(zhǔn)柱上；⑹ 在磨削加工前，利用光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)將砂輪主軸與超大直徑摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸調(diào)成平行；⑺ 砂輪主軸由砂輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)，對(duì)超大直徑摩擦盤進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)磨削加工； ⑻ 砂輪磨削加工一段時(shí)間后，為了恢復(fù)工作面的磨削性能和正確的幾何形狀，用金剛石筆對(duì)砂輪進(jìn)行修整；⑼ 反復(fù)重復(fù)步驟⑺和步驟⑻，至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。dest_path_dest_path_image001.jpg,dest_path_882133dest_path_image002.jpg,dest_path_dest_path_image003.jpg
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極大天文望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削加工 方法，其特征在于，所述步驟⑶中的砂輪架，是通過(guò)定位導(dǎo)向凸臺(tái)與基準(zhǔn)柱上的定位槽配 合，固定于基準(zhǔn)柱上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的極大天文望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削加 工方法，其特征在于，所述步驟(5)的具體操作方法是測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡同軸安裝在待磨削加工的摩擦盤上，且測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的光軸與摩擦 盤自身旋轉(zhuǎn)軸垂直；將測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡鏡筒在水平面內(nèi)調(diào)到合適的位置，并鎖定； 沿測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡光軸的方向，在基準(zhǔn)柱的正上方安裝平面反射鏡，該反射鏡與水平 成45°角安放，且在測(cè)微望遠(yuǎn)鏡光軸方向的投影與光軸垂直；以超大直徑摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸為準(zhǔn)，調(diào)整砂輪主軸，至測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡分劃板上十字絲的 像與原十字絲在視場(chǎng)內(nèi)重合。
4.權(quán)利要求1所述的極大天文望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削加工方法 所使用的設(shè)備，由砂輪機(jī)與被加工的超大直徑摩擦盤構(gòu)成，其中，砂輪固定于砂輪主軸，砂輪主軸兩頭通過(guò)消隙軸承定位于砂輪架； 超大直徑摩擦盤通過(guò)支撐軸承定位在方位底座上，摩擦盤下面安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)聯(lián) 軸節(jié)驅(qū)動(dòng)摩擦盤繞自身軸系旋轉(zhuǎn)；其特征在于，所述的砂輪架是通過(guò)定位導(dǎo)向凸臺(tái)與基準(zhǔn)柱上的定位槽配合，固定于基 準(zhǔn)柱上；同時(shí)，該設(shè)備系統(tǒng)中還設(shè)有，用于將砂輪主軸與超大直徑摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸調(diào)成平行的 光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的極大天文望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削加工 設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡、平面反射鏡和平面反射鏡 組成，其中，測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡同軸安裝在待磨削加工的摩擦盤上，且測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的光軸 與摩擦盤自身旋轉(zhuǎn)軸垂直。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的極大天文望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削加 工設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡鏡筒在水平面內(nèi)鎖定；沿測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡光軸的 方向，在基準(zhǔn)柱的正上方安裝有平面反射鏡；該反射鏡與水平成45°角安放，且在測(cè)微望 遠(yuǎn)鏡光軸方向的投影與光軸垂直。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的極大天文望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削加工 設(shè)備，其特征在于，還設(shè)有砂輪的金剛石筆修整機(jī)構(gòu)，該金剛石筆修整機(jī)構(gòu)中，金剛石筆沿 著砂輪主軸方向運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)方向與砂輪主軸在空間平行。
全文摘要
望遠(yuǎn)鏡摩擦傳動(dòng)超大直徑摩擦盤的現(xiàn)場(chǎng)磨削方法及其設(shè)備(1)摩擦盤通過(guò)支撐軸承定位在方位底座上；(2)摩擦盤下面安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)摩擦盤繞自身軸系旋轉(zhuǎn)；(3)砂輪固定于砂輪主軸，砂輪主軸兩頭通過(guò)消隙軸承定位于砂輪架；(4)在磨削加工前將砂輪主軸與摩擦盤旋轉(zhuǎn)軸調(diào)成平行；(5)砂輪主軸由電機(jī)驅(qū)動(dòng)對(duì)超大直徑摩擦盤進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)磨削加工；(6)加工一段時(shí)間后，用金剛石筆對(duì)砂輪進(jìn)行修整；(7)反復(fù)重復(fù)步驟(5)和步驟(6)，至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明能夠在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)摩擦盤外圓表面進(jìn)行磨削加工，使得摩擦盤外圓表面的粗糙度和圓柱度滿足要求，保證摩擦傳動(dòng)精度，對(duì)未來(lái)極大天文望遠(yuǎn)鏡的研制及其他領(lǐng)域超大直徑圓盤類工件的加工有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
文檔編號(hào)B24B19/00GK101961849SQ20101023271
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者張坤, 王國(guó)民 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)南京天文光學(xué)技術(shù)研究所