專利名稱：一種高精度非球面磨床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械超精密制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高精度非球面磨床。
背景技術(shù)：
大口徑非球面元件的精度要求非常高，國內(nèi)現(xiàn)行的加工設(shè)備加工此類元件存在著加工口徑范圍小、精度不高以及加工效率低等不足。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種高精度非球面磨床，具有高精度、高剛度以及穩(wěn)定性能好的特點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種高精度非球面磨床，主要包括具有階梯狀凹槽的基座1，基座I的階梯上連接X軸導(dǎo)軌壓條3，基座I的凹槽中放置X軸溜板2，X軸溜板2上連接轉(zhuǎn)臺(tái)4，基座I左右兩側(cè)設(shè)置立柱5，兩根立柱5上連接橫梁6，橫梁6上對(duì)稱布置Y軸導(dǎo)軌壓條8以及與Y軸導(dǎo)軌壓條8滑動(dòng)連接的Y軸溜板7，在Y軸溜板7上連接Z軸配重9，在Y軸溜板7的一側(cè)安裝Z軸10，Z軸10的滑枕17下方安裝砂輪軸11。所述的Y軸溜板7采用雙L型。所述的X軸導(dǎo)軌壓條3、Y軸導(dǎo)軌壓條8和Z軸10的滑枕17三者滑動(dòng)時(shí)所采用的靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)相同，均為封閉式液體靜壓導(dǎo)軌。本發(fā)明采用階梯狀凹槽的基座1，使得X軸溜板3為沉入機(jī)床底座式設(shè)計(jì)，降低了立柱的高度，增強(qiáng)了機(jī)床剛度以及穩(wěn)定性；Y軸溜板由雙L型部件組成矩形封閉式溜板，溜板環(huán)抱住橫梁，同時(shí)采用設(shè)計(jì)合理的封閉式液體靜壓導(dǎo)軌，，使得Y軸溜板的剛度大大提高，同時(shí)也提高了機(jī)床整體剛度。本發(fā)明的磨床三個(gè)軸的導(dǎo)軌均采用液體靜壓導(dǎo)軌，同時(shí)以流量控制塊控制靜壓油膜的厚度，使其不發(fā)生變化，因此三個(gè)導(dǎo)軌均具有較高的高精度、高剛度、高壽命、高平穩(wěn)性、良好導(dǎo)向性以及無低速爬行，極大地提高了大尺寸工件的加工精度。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的X軸閉式液體靜壓導(dǎo)軌示意圖。圖3是本發(fā)明的Y軸溜板的示意圖。圖4為本發(fā)明的Z軸結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)敘述。如附圖所示，一種高精度非球面磨床，主要包括具有階梯狀凹槽的基座1，基座I的階梯上通過螺栓連接X軸導(dǎo)軌壓條3，基座I的凹槽中放置X軸溜板2，X軸溜板2上連接轉(zhuǎn)臺(tái)4，基座I左右兩側(cè)設(shè)置立柱5，兩根立柱5上連接橫梁6，橫梁6上對(duì)稱布置Y軸導(dǎo)軌壓條8以及與Y軸導(dǎo)軌壓條8滑動(dòng)連接的Y軸溜板7，在Y軸溜板7上通過螺栓連接Z軸配重9，在Y軸溜板7的一側(cè)安裝Z軸10，Z軸10的滑枕17下方安裝砂輪軸11。所述的Y軸溜板7采用雙L型。
所述的X軸導(dǎo)軌壓條3、Y軸導(dǎo)軌壓條8和Z軸10的滑枕17三者滑動(dòng)時(shí)所采用的靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)相同，均為封閉式液體靜壓導(dǎo)軌。本發(fā)明包括X軸、Y軸、Z軸和龍門框架這幾部分。基座I、立柱5以及橫梁6構(gòu)成本發(fā)明的龍門框架。X軸由花崗巖階梯凹槽狀基座1，鑄鐵X軸溜板22，花崗巖X軸導(dǎo)軌壓條3,部件轉(zhuǎn)臺(tái)4組成。參照?qǐng)D2，在圖2中，13為導(dǎo)向靜壓塊，14為背壓靜壓塊，15為承壓靜壓塊，他們與對(duì)稱布置在溜板另外一側(cè)的靜壓塊共同組成閉式靜壓導(dǎo)軌的靜壓塊組，所以X軸導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)為閉式，溜板導(dǎo)向?qū)к壐辈贾迷诹锇宓膬蓚?cè)，同時(shí)側(cè)向?qū)к壐钡奈恢脼榱锇遑Q直方向上重心處，側(cè)向?qū)к壐庇砂惭b在溜板上的靜壓塊和機(jī)床基座上的靜壓腔導(dǎo)軌配合面所組成。Y軸由花崗巖方形橫梁6,雙L型封閉式Y(jié)軸溜板7,對(duì)稱布置在橫梁6上方的Y軸導(dǎo)軌壓條8組成機(jī)床的Y軸。參照?qǐng)D3，Y軸導(dǎo)軌16為閉式液體靜壓導(dǎo)軌，主導(dǎo)軌布置在橫梁的上方，同時(shí)在在橫梁的前后面偏下方的位置處對(duì)稱布置了一對(duì)液體靜壓導(dǎo)軌。Z軸10由Z軸安裝座18，滑枕17，滾珠絲杠19，旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)20，承重液柱21等組成。Z軸安裝座18通過螺栓連接在Y軸溜板7上；滑枕17置于安裝座之中；滾珠絲杠19連接著滑枕17與旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)20 ;承重液柱21裝在安裝座18上，連接滑枕17 ;滑枕17下方安裝砂輪軸11。本發(fā)明X軸的運(yùn)動(dòng)是由布置在溜板下方和基座凹槽中對(duì)稱的兩塊平板式直線電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，這樣避免了單塊平板直線電機(jī)主次級(jí)之間的巨大吸引力對(duì)溜板變形的影響；Υ軸的運(yùn)動(dòng)是由布置在橫梁上方中間位置的平板直線電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的。Z軸的運(yùn)動(dòng)是靠滾珠絲杠來驅(qū)動(dòng)的。本發(fā)明的三個(gè)直線軸的運(yùn)動(dòng)位置測量均是由光柵尺來完成的。本發(fā)明的工作原理為本發(fā)明的三個(gè)直線軸均采用閉式液體靜壓導(dǎo)軌，以X軸為例來說明液體靜壓導(dǎo)軌的工作原理。將固定壓力的壓力油通過流量控制器組12導(dǎo)入各個(gè)直線軸的靜壓腔，從而在靜壓腔和導(dǎo)軌之間形成靜壓油膜，靜壓油膜將X軸溜板2與機(jī)床基座I隔離起來，使得X軸溜板2的浮動(dòng)起來。靜壓油膜的厚度可以通過靜壓塊進(jìn)行控制，使得各個(gè)油膜的厚度達(dá)到設(shè)計(jì)的厚度要求并且?guī)缀醪蛔兓?，為精密運(yùn)動(dòng)提供了良好的條件。在圖2中，13為導(dǎo)向靜壓塊，14為背壓靜壓塊，15為承壓靜壓塊，他們與對(duì)稱布置在溜板另外一側(cè)的靜壓塊共同組成閉式靜壓導(dǎo)軌的靜壓塊組。另外，結(jié)合液體靜壓導(dǎo)軌的優(yōu)勢，使得這種類型的導(dǎo)軌形式可以滿足超精密機(jī)床運(yùn)動(dòng)所需的高精度、高剛度、高壽命、高平穩(wěn)性、良好導(dǎo)向性以及無低速爬行的要求。加工工件時(shí)，將工件固定于轉(zhuǎn)臺(tái)4上。通入靜壓油后，在X軸溜板2與基座I之間、Y軸溜板7與橫梁之間、Z軸滑枕17與安裝座18之間產(chǎn)生油膜，Χ、Υ軸的溜板、Z軸滑枕17處于懸浮狀態(tài)。根據(jù)加工的需要，X軸直線電機(jī)、Y軸直線電機(jī)、Z軸滾珠絲杠19帶動(dòng)各軸按照數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定動(dòng)作的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)由力矩電機(jī)按照數(shù)控系統(tǒng)的控制轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著砂輪軸11的轉(zhuǎn)動(dòng)以及砂輪與工件之間的接觸，砂輪開始磨削工件。本發(fā)明整臺(tái)磨床采用高精度的光柵尺，精確測量各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的位置。光柵尺與數(shù)控系統(tǒng)組成全閉環(huán)系統(tǒng)，精確控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)。權(quán)利要求
1.一種高精度非球面磨床，其特征在于，包括具有階梯狀凹槽的基座(1)，基座(I)的階梯上連接X軸導(dǎo)軌壓條(3)，基座(I)的凹槽中放置X軸溜板(2)，X軸溜板(2)上連接轉(zhuǎn)臺(tái)(4)，基座(I)左右兩側(cè)設(shè)置立柱(5)，兩根立柱(5)上連接橫梁￠)，橫梁(6)上對(duì)稱布置Y軸導(dǎo)軌壓條(8)以及與Y軸導(dǎo)軌壓條(8)滑動(dòng)連接的Y軸溜板(7)，在Y軸溜板(7)上連接Z軸配重(9)，在Y軸溜板7的一側(cè)安裝Z軸(10)，Z軸10的滑枕17下方安裝砂輪軸(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高精度非球面磨床，其特征在于，所述的Y軸溜板(7)采用雙L型。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高精度非球面磨床，其特征在于，所述的X軸導(dǎo)軌壓條(3)、Y軸導(dǎo)軌壓條(8)和Z軸(10)的滑枕(17)三者滑動(dòng)時(shí)所采用的靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)相同，均為封閉式液體靜壓導(dǎo)軌。
全文摘要
一種高精度非球面磨床，包括具有階梯狀凹槽的基座，基座的階梯上連接有X軸導(dǎo)軌壓條，凹槽中放置X軸溜板，X軸溜板上連接轉(zhuǎn)臺(tái)，基座左右兩側(cè)設(shè)置立柱，兩根立柱上連接橫梁，橫梁上對(duì)稱布置Y軸導(dǎo)軌壓條以及與Y軸導(dǎo)軌壓條滑動(dòng)連接的Y軸溜板，在Y軸溜板上通過螺栓連接Z軸配重，在Y軸溜板的一側(cè)安裝Z軸，Z軸的滑枕下方安裝砂輪軸。工作時(shí)，將工件固定于轉(zhuǎn)臺(tái)，通過X軸溜板移動(dòng)到合適的位置，同理，Y軸溜板和Z軸也相應(yīng)移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?，砂輪軸對(duì)工件進(jìn)行打磨。本發(fā)明具有高精度、高剛度以及穩(wěn)定性能好以及加工工件尺寸大的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B24B19/08GK102632444SQ20121013313
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者徐玉坤, 楊康信, 楊樹明, 汪金龍, 蔣莊德, 袁光濤 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)