專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多用平面磨床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磨床，特別涉及一種多用平面磨床。
背景技術(shù)：
光學(xué)元件的高精度加工通常包括磨邊、粗磨、半精磨、精磨、倒角等多個(gè)工序，各工序都在平面磨床上完成。從批量化生產(chǎn)的角度來(lái)講，光學(xué)元件這樣多工序集中在一臺(tái)磨床上的加工效率較低，加工過(guò)程中由于各工序不同的定位裝夾、砂輪工具更換等造成的大量非加工時(shí)間存在。因此開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的設(shè)備來(lái)完成磨邊、砂輪修整等簡(jiǎn)單工序，十分必要。平面磨床由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)床總體精度可以較高，非常適用于各類(lèi)光學(xué)元件的加工。平面磨床采用XYZ三軸移動(dòng)，可以完成砂輪在空間的移動(dòng)動(dòng)作，同時(shí)采用非球面平行磨削技術(shù)加工凸球面與非球面元件(見(jiàn)參考文獻(xiàn):中國(guó)專(zhuān)利200710009306.3，《非軸對(duì)稱(chēng)非球面光學(xué)元件的平行磨削方法》；論文:《平行磨削非軸對(duì)稱(chēng)非球面光學(xué)元件表面形貌》，強(qiáng)激光與粒子束，2012，24 (6):1391-1395)，可以獲得很好的加工效果。在已有的工序中，磨床為了滿足磨邊加工的需求，需要在設(shè)計(jì)階段預(yù)留較大的垂向行程，而較大的行程降低了機(jī)床的整體精度，同時(shí)降低了工件的加工精度。此夕卜，由于加工中砂輪修整的需要，需要在每臺(tái)磨床上專(zhuān)門(mén)配備砂輪修整器(見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利200710009486.5，《杯狀砂輪修整器》)，這樣不僅增加了重量，而且砂輪修整器的引入也導(dǎo)致在機(jī)床設(shè)計(jì)行程的增加，降低了機(jī)床的總體精度。在生產(chǎn)車(chē)間每臺(tái)超精密磨床都配備了砂輪修整器，但是由于砂輪修整并不是一直在進(jìn)行，所以降低了設(shè)備的使用率也增加了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前光學(xué)元件多工序集中于同一臺(tái)磨床上而導(dǎo)致光學(xué)元件批量化加工效率低下、機(jī)床利用率不高等問(wèn)題，提供可以滿足不同磨床上所使用的不同法蘭盤(pán)錐度的砂輪修整，同時(shí)滿足光學(xué)元件加工與磨邊需求的一種多用平面磨床。本發(fā)明設(shè)有階梯工作臺(tái)、工作臺(tái)底座、砂輪修整器、底座、立柱、主軸支架、主軸本體、主軸軸伸、主軸電機(jī)、砂輪、法蘭盤(pán)、X軸伺服電機(jī)、X軸滾珠絲杠、X軸導(dǎo)軌、Y軸伺服電機(jī)、Y軸滾珠絲杠、Y軸導(dǎo)軌、Z軸伺服電機(jī)、Z軸滾珠絲杠、Z軸導(dǎo)軌、電磁臺(tái)。所述Z軸導(dǎo)軌對(duì)稱(chēng)布置在底座的上表面兩邊，立柱通過(guò)Z軸導(dǎo)軌與底座相連接，Z軸滾珠絲杠位于Z軸導(dǎo)軌的中間，所述Z軸滾珠絲杠的一端與立柱的底部相連接，Z軸伺服電機(jī)固定在底座的外部并通過(guò)Z軸滾珠絲杠帶動(dòng)立柱移動(dòng)；Y軸導(dǎo)軌對(duì)稱(chēng)布置在立柱的側(cè)面，Y軸滾珠絲杠通過(guò)其自帶的驅(qū)動(dòng)螺母固定在立柱的頂部并設(shè)置在Y軸導(dǎo)軌的中間，Y軸滾珠絲杠的底端與主軸支架相連接，Y軸伺服電機(jī)設(shè)置在立柱的頂部并通過(guò)Y軸滾珠絲杠帶動(dòng)主軸支架進(jìn)行垂向的移動(dòng)；主軸本體放置在主軸支架的內(nèi)部并通過(guò)聯(lián)軸器與主軸電機(jī)相連，主軸本體的另一端通過(guò)鎖緊調(diào)整螺釘與錐形主軸軸伸或圓柱形主軸軸伸固定，砂輪通過(guò)法蘭盤(pán)與主軸軸伸相配合；x軸導(dǎo)軌有2根分別布置在工作臺(tái)底座上表面的高處與低處，階梯工作臺(tái)底部通過(guò)螺釘與X軸導(dǎo)軌相連接，X軸滾珠絲杠設(shè)置在X軸導(dǎo)軌之間且在工作臺(tái)底座上表面的高處，X軸伺服電機(jī)設(shè)置在工作臺(tái)底座的側(cè)面，通過(guò)X軸滾珠絲杠帶動(dòng)階梯工作臺(tái)進(jìn)行移動(dòng)，工作臺(tái)底座通過(guò)螺釘與底座相連接；杯形砂輪修整器通過(guò)螺釘固定在階梯工作臺(tái)上表面的一側(cè)，跟隨階梯工作臺(tái)的移動(dòng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整臺(tái)機(jī)床由X、Y、Z三個(gè)移動(dòng)軸、主軸系統(tǒng)、立柱與底座組成；結(jié)構(gòu)調(diào)整方便，主軸本體和主軸軸伸通過(guò)螺釘鎖緊，通過(guò)某幾個(gè)螺釘鎖緊可以方便實(shí)現(xiàn)主軸軸伸與主軸本體配合的圓度調(diào)整，保證分段主軸具有高旋轉(zhuǎn)精度；同時(shí)主軸本體前端設(shè)有凸臺(tái)，用于主軸軸伸與主軸本體裝配的精確定位。本發(fā)明所采用的主軸分段結(jié)構(gòu)，分為主軸本體、主軸軸伸。本發(fā)明可以根據(jù)不同磨床砂輪法蘭盤(pán)錐度來(lái)更換對(duì)應(yīng)的主軸軸伸，配合砂輪修整器的使用，即可實(shí)現(xiàn)將不同磨床的修整工序統(tǒng)一到本發(fā)明的專(zhuān)用機(jī)床設(shè)備上。砂輪修整過(guò)程中，機(jī)床提供修整器往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及被修整砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而修整器提供修整砂輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以及擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，利用直線包絡(luò)原理完成高精度修整。本發(fā)明的機(jī)床工作臺(tái)部分由水平方向調(diào)整為階梯結(jié)構(gòu)，使工件可以垂直的放置在階梯工作臺(tái)的低處，以減小光學(xué)元件磨邊過(guò)程中對(duì)垂向行程的要求，提高整個(gè)機(jī)床的精度；本發(fā)明機(jī)床不僅使用杯型砂輪修整裝置，同時(shí)可以在階梯工作臺(tái)的另一側(cè)配置電解砂輪修整裝置，完成金屬基砂輪的修整，滿足不同類(lèi)型砂輪的修整需求。


圖1本發(fā)明實(shí)施例的等軸測(cè)視圖。圖2本發(fā)明實(shí)施例的俯視圖。圖3本發(fā)明實(shí)施例階梯形工作臺(tái)部分的側(cè)視圖。圖4本發(fā)明實(shí)施例主軸部分的等軸側(cè)視圖。圖5本發(fā)明實(shí)施例磨邊加工的示意圖。以下給出各圖中的各主要部件的代號(hào):1-底座，2-1軸導(dǎo)軌，3-立柱，4-Y軸伺服電機(jī)，5_Y軸滾珠絲杠，6_Υ軸導(dǎo)軌，7-主軸支架，8-砂輪，9-法蘭盤(pán)，10-錐形主軸軸伸，11-杯形砂輪修整器，12-階梯工作臺(tái)，13-工作臺(tái)底座，14-Χ軸伺服電機(jī)，15-Ζ軸滾珠絲杠，16-Ζ軸伺服電機(jī)，17-Χ軸直線導(dǎo)軌，18-Χ軸滾珠絲杠，19-主軸本體，20-圓柱形主軸軸伸，21-鎖緊調(diào)整螺釘，22-電磁臺(tái)，23-工件，24-工件擋板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。如圖1 5所示，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有底座1、Ζ軸導(dǎo)軌2 (有2根且對(duì)稱(chēng)設(shè)置)、立柱
3、Υ軸伺服電機(jī)4、Υ軸滾珠絲杠5、Υ軸導(dǎo)軌6 (有2根且對(duì)稱(chēng)設(shè)置)、主軸支架7、砂輪8、法蘭盤(pán)9、主軸軸伸10、杯形砂輪修整器11、階梯工作臺(tái)12、工作臺(tái)底座13、Χ軸伺服電機(jī)14、Z軸滾珠絲杠15、Z軸伺服電機(jī)16、X軸直線導(dǎo)軌17 (有2根)、X軸滾珠絲杠18、主軸本體19、主軸電機(jī)(圖中無(wú)法標(biāo)出)、圓柱形主軸軸伸20、鎖緊調(diào)整螺釘21、電磁臺(tái)22、工件23、工件擋板24。所述Z軸導(dǎo)軌2對(duì)稱(chēng)布置在底座I的上表面兩邊，立柱3通過(guò)Z軸導(dǎo)軌2與底座I相連接，Z軸滾珠絲杠15位于Z軸導(dǎo)軌22的中間其一端與立柱3的底部相連接，Z軸伺服電機(jī)16固定在底座I的外部，并通過(guò)Z軸滾珠絲杠15帶動(dòng)立柱3移動(dòng)；Y軸導(dǎo)軌6對(duì)稱(chēng)布置在立柱3的側(cè)面，Y軸滾珠絲杠5通過(guò)其自帶的驅(qū)動(dòng)螺母固定在立柱3的頂部并設(shè)置在Y軸導(dǎo)軌6的中間，Y軸滾珠絲杠5的底端與主軸支架7相連接，Y軸伺服電機(jī)4設(shè)置在立柱3的頂部并通過(guò)Y軸滾珠絲杠5帶動(dòng)主軸支架進(jìn)行垂向的移動(dòng)；主軸本體19放置在主軸支架7的內(nèi)部并通過(guò)聯(lián)軸器與主軸電機(jī)相連，主軸本體19的另一端通過(guò)6個(gè)鎖緊調(diào)整螺釘21與錐形主軸軸伸10或圓柱形主軸軸伸20固定，砂輪8通過(guò)法蘭盤(pán)9與主軸軸伸相配合；Χ軸導(dǎo)軌17有2根分別布置在工作臺(tái)底座13上表面的高處與低處，階梯工作臺(tái)12底部通過(guò)螺釘與X軸導(dǎo)軌17相連接，X軸滾珠絲杠18設(shè)置在X軸導(dǎo)軌17之間且在工作臺(tái)底座13上表面的高處，X軸伺服電機(jī)14設(shè)置在工作臺(tái)底座13的側(cè)面，通過(guò)X軸滾珠絲杠18帶動(dòng)階梯工作臺(tái)12進(jìn)行移動(dòng)，工作臺(tái)底座13通過(guò)螺釘與底座I相連接；杯形砂輪修整器11通過(guò)螺釘固定在階梯工作臺(tái)12上表面的一側(cè)，跟隨階梯工作臺(tái)12的移動(dòng)。立柱3通過(guò)Z軸導(dǎo)軌2、Z軸滾珠絲杠15和Z軸伺服電機(jī)16在底座I上移動(dòng)，完成工件加工的Z向動(dòng)作；主軸支架7通過(guò)Y軸導(dǎo)軌6、Y軸滾珠絲杠5和Y軸伺服電機(jī)4在立柱3上移動(dòng)，完成工件加工的Y向動(dòng)作；階梯工作臺(tái)12通過(guò)X軸導(dǎo)軌17、X軸滾珠絲杠18和X軸伺服電機(jī)14在工作臺(tái)底座7上移動(dòng)，完成工件加工的X向動(dòng)作，X、Y、Z三軸的移動(dòng)可以完成加工過(guò)程中的空間移動(dòng)。如圖1 3和圖5所示，工作臺(tái)為階梯結(jié)構(gòu)，分為工作臺(tái)的高處與低處兩部分。當(dāng)對(duì)工件進(jìn)行非球面加工時(shí)，將工件放置在階梯工作臺(tái)12的高處，通過(guò)夾具將工件固定，然后采用非球面平行磨削技術(shù)對(duì)元件進(jìn)行加工，通過(guò)X、Y、Z三軸的移動(dòng)和C軸的轉(zhuǎn)動(dòng)完成加工過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)。磨邊加工是將光學(xué)元件加工到所需尺寸的必要步驟，當(dāng)進(jìn)行磨邊加工時(shí)，將工件23垂直放置在階梯工作臺(tái)12的低處，一邊緊靠工作臺(tái)，然后使用電磁臺(tái)22將工件擋板24與工件23進(jìn)行夾緊固定。首先對(duì)工件23的一個(gè)邊進(jìn)行加工，磨削結(jié)束后將工件翻轉(zhuǎn)，以剛加工的一邊為基準(zhǔn)按照尺寸要求加工相對(duì)的另一邊，加工結(jié)束后使用高度儀對(duì)剛加工完的工件進(jìn)行檢測(cè)，如果工件尺寸還有余量則繼續(xù)磨邊至要求尺寸；同理，光學(xué)元件的另外兩邊也需要進(jìn)行同樣的加工步驟；磨邊結(jié)束后，即可將工件加工到所需的尺寸。本發(fā)明的機(jī)構(gòu)可以有效的減小磨邊加工時(shí)機(jī)床垂向的行程，提高了加工的精度。如圖4所示，本發(fā)明機(jī)床的錐形主軸軸伸10、圓柱形主軸軸伸20可以通過(guò)6個(gè)鎖緊螺釘21與主軸本體19相連，主軸軸伸可以根據(jù)不同砂輪的法蘭盤(pán)錐度進(jìn)行更換。更換時(shí)先將主軸軸伸放置在主軸本體19上，與主軸本體19上的凸臺(tái)進(jìn)行配合，然后每隔一個(gè)螺釘孔鎖上螺釘21，此時(shí)主軸上一共3顆螺釘，然后使用激光位移傳感器，使激光打在主軸軸伸，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)主軸一圈觀察位移傳感器的示數(shù)變化，依據(jù)示數(shù)的變化輕輕調(diào)整主軸軸伸與主軸的相對(duì)位置，使其與主軸的軸心重合，待示數(shù)顯示主軸軸伸與主軸同軸心后鎖緊螺釘21，并同時(shí)將螺釘鎖上剩余的3個(gè)螺釘孔。該機(jī)構(gòu)可以根據(jù)不同的砂輪法蘭盤(pán)的錐度進(jìn)行更換和調(diào)整，提高了砂輪修整的的精度，并且可以滿足在一臺(tái)機(jī)床上同時(shí)完成多種法蘭盤(pán)錐度的砂輪修整需求。通過(guò)上述機(jī)構(gòu)和方法可以在一臺(tái)平面磨床內(nèi)，完成光學(xué)元件的非球面加工、磨邊加工、與不同法蘭盤(pán)錐度的砂輪修整，能有效減少光學(xué)元件加工中的大量非加工時(shí)間，將磨邊及砂輪修整工序?qū)ｉT(mén)化，提升批量化加工效率。
本發(fā)明采用磨床主軸分段結(jié)構(gòu)以及階梯形工作臺(tái)設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)中可將磨床主軸的軸伸進(jìn)行替換和調(diào)整，可以完成對(duì)不同磨床使用的不同法蘭盤(pán)錐度的砂輪進(jìn)行修整，將修整工序統(tǒng)一到本發(fā)明的專(zhuān)用機(jī)床設(shè)備上，大幅度提升光學(xué)元件批量化制造流程的加工效率，節(jié)約了制造成本。同時(shí)，將工作臺(tái)的設(shè)置為階梯結(jié)構(gòu)，分為工作臺(tái)的高處與低處兩部分，滿足了磨削光學(xué)元件時(shí)對(duì)工件磨邊的要求，可以有效的減小機(jī)床在垂向磨邊加工的行程，提高加工精度。
權(quán)利要求
1.一種多用平面磨床，其特征在于設(shè)有階梯工作臺(tái)、工作臺(tái)底座、砂輪修整器、底座、立柱、主軸支架、主軸本體、主軸軸伸、主軸電機(jī)、砂輪、法蘭盤(pán)、X軸伺服電機(jī)、X軸滾珠絲杠、X軸導(dǎo)軌、Y軸伺服電機(jī)、Y軸滾珠絲杠、Y軸導(dǎo)軌、Z軸伺服電機(jī)、Z軸滾珠絲杠、Z軸導(dǎo)軌和電磁臺(tái)； 所述Z軸導(dǎo)軌對(duì)稱(chēng)布置在底座的上表面兩邊，立柱通過(guò)Z軸導(dǎo)軌與底座相連接，Z軸滾珠絲杠位于Z軸導(dǎo)軌的中間，所述Z軸滾珠絲杠的一端與立柱的底部相連接，Z軸伺服電機(jī)固定在底座的外部并通過(guò)Z軸滾珠絲杠帶動(dòng)立柱移動(dòng)；Y軸導(dǎo)軌對(duì)稱(chēng)布置在立柱的側(cè)面，Y軸滾珠絲杠通過(guò)其自帶的驅(qū)動(dòng)螺母固定在立柱的頂部并設(shè)置在Y軸導(dǎo)軌的中間，Y軸滾珠絲杠的底端與主軸支架相連接，Y軸伺服電機(jī)設(shè)置在立柱的頂部并通過(guò)Y軸滾珠絲杠帶動(dòng)主軸支架進(jìn)行垂向的移動(dòng)；主軸本體放置在主軸支架的內(nèi)部并通過(guò)聯(lián)軸器與主軸電機(jī)相連，主軸本體的另一端通過(guò)鎖緊調(diào)整螺釘與錐形主軸軸伸或圓柱形主軸軸伸固定，砂輪通過(guò)法蘭盤(pán)與主軸軸伸相配合；x軸導(dǎo)軌有2根分別布置在工作臺(tái)底座上表面的高處與低處，階梯工作臺(tái)底部通過(guò)螺釘與X軸導(dǎo)軌相連接，X軸滾珠絲杠設(shè)置在X軸導(dǎo)軌之間且在工作臺(tái)底座上表面的高處，X軸伺服電機(jī)設(shè)置在工作臺(tái)底座的側(cè)面，通過(guò)X軸滾珠絲杠帶動(dòng)階梯工作臺(tái)進(jìn)行移動(dòng)，工作臺(tái)底座通過(guò)螺釘與底座相連接；杯形砂輪修整器通過(guò)螺釘固定在階梯工作臺(tái)上表面的一側(cè)，跟隨階梯工作臺(tái)的移動(dòng)。
全文摘要
一種多用平面磨床，涉及一種磨床。提供可滿足不同磨床上所使用的不同法蘭盤(pán)錐度的砂輪修整，同時(shí)滿足光學(xué)元件加工與磨邊需求的一種多用平面磨床。設(shè)有階梯工作臺(tái)、工作臺(tái)底座、砂輪修整器、底座、立柱、主軸支架、主軸本體、主軸軸伸、主軸電機(jī)、砂輪、法蘭盤(pán)、XYZ軸伺服電機(jī)、XYZ軸滾珠絲杠、XYZ軸導(dǎo)軌、電磁臺(tái)。機(jī)床工作臺(tái)部分由水平方向調(diào)整為階梯結(jié)構(gòu)，使工件可以垂直的放置在階梯工作臺(tái)的低處，以減小光學(xué)元件磨邊過(guò)程中對(duì)垂向行程的要求，提高整個(gè)機(jī)床的精度；機(jī)床不僅使用杯型砂輪修整裝置，而且可在階梯工作臺(tái)另一側(cè)配置電解砂輪修整裝置，滿足不同類(lèi)型砂輪的修整需求。
文檔編號(hào)B24B53/06GK103111924SQ20131008604
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者郭隱彪, 姜濤, 吳海韻, 林桂丹 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué)