专利名称：透镜模板超精密车床结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械加工技术领域的车床，尤其涉及一种用于航空航天、军工大型超精密透镜模板以及国防、导弹部件及民用背投影仪、雷达、大型天文望远镜、复印机硒鼓等高精密零件加工的透镜模板超精密车床结构。
背景技术：
目前，国内透镜模板超精密车床加工最大能达到φ800毫米、国外透镜模板超精密车床最大能达到φ2500毫米，这些机床的结构布局均为卧式，这一结构制约了超过φ2500毫米大型透镜模板的制造，这是因为卧式机床的工件采用的是立式装卡，当需加工的透镜模板直径较大时，回转工作台、真空吸盘以及透镜模板的自重极易引起主轴系统的变形，直接影响到机床的加工精度。而立式结构可以解决这一难题，突破现有透镜模板φ2500毫米的加工极限，为现代飞机、潜艇、导弹、激光核聚变用的反射镜、大型天体望远镜的反射镜和多面棱镜、大规模集成电路的硅片、计算机磁盘等高精度的零件的加工提供强有力的支持。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整体结构布局合理、装卡方便的透镜模板超精密立式车床结构，可有效避免卧式结构中回转工作台、真空吸盘以及透镜模板的自重引起的主轴系统变形问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为该透镜模板超精密车床结构，其回转工作台主轴轴线垂直于地面，主电机通过柔性联轴器与减速装置连接，减速装置中的主动皮带轮通过传动皮带与从动皮带轮连接，从动皮带轮与主轴连接，主轴顶部为回转工作台，回转工作台上设有真空吸盘，回转工作台与其两侧的左、右立柱连接在一起，横梁安装在回转工作台上方的左、右立柱上，车刀架装在横梁上，车刀架上装有角坐标装置，角坐标装置装有刀具，刀具由角坐标进给伺服电机驱动在竖直面内做圆周弧形往复运动，横梁一端装有横向交流伺服电机，它通过横向进给装置与车刀架连接，实现车刀架的水平移动，纵向交流伺服电机通过纵向进给装置和纵向进给同步机构与横梁两端连接，实现横梁两端同步上下移动。
上述透镜模板超精密车床结构，是基于加工大型透镜模板这一特殊工件而设计的，采用立式车床结构形式，可以避免卧式车床结构立式装卡时，回转工作台、真空吸盘以及透镜模板的自重引起的主轴系统变形问题，从而保证零件加工质量和装卡的方便，为制造高精度、满足加工大型(φ2500毫米以上)透镜模板的超精密车床从整体上保证设计的优化奠定了基础。
附图为透镜模板超精密车床结构示意图。
图中1-主电机；2-柔性联轴器；3-减速装置；4-主动皮带轮；5-传动皮带；6-从动皮带轮；7-回转工作台主轴；8-回转工作台；9-真空吸盘；10-透镜模板；11-左立柱；12-右立柱；13-横梁；14-车刀架；15-角坐标装置；16-横向交流伺服电机；17-横向进给装置；18-纵向交流伺服电机；19-纵向进给装置；20-纵向进给同步机构；21-刀具；22-角坐标进给伺服电机。
具体实施例方式
本发明提供的透镜模板超精密车床结构，其回转工作台主轴7的轴线垂直于地面，故称为立式。主电机1通过柔性联轴器2与减速装置3连接，减速装置3中的主动皮带轮4通过传动皮带5与从动皮带轮6连接，从动皮带轮6与工作台主轴7连接；回转工作台主轴7的顶部设置回转工作台8，回转工作台8上设有真空吸盘9，真空吸盘9吸住透镜模板10，回转工作台8与其两侧的左右立柱11、12连在一起；横梁13安装在回转工作台8上方的左右立柱11、12上，车刀架14装在横梁13上，车刀架14上装有角坐标装置15，角坐标装置15装有刀具21，刀具21由角坐标进给伺服电机22驱动，通过自消隙机构，可使角坐标装置15上的刀具21在竖直面内做圆周弧形往复运动；横梁13的左端装有横向交流伺服电机16，它通过横向进给装置17与车刀架14连接，实现车刀架14的横向水平移动；纵向交流伺服电机18通过纵向进给装置19和纵向进给同步机构20与横梁13的两端连接，实现横梁13左右两端同步上下移动。
在具体加工过程中，首先要把待加工的透镜模板10平置吸附在回转工作台8的真空吸盘9上，这样可以避免由于立式装夹加工时，回转工作台8、真空吸盘9以及透镜模板10的自重引起的主轴系统的变形问题。主电机1通过柔性联轴器2、减速装置3、主动皮带轮4、传动皮带5、从动皮带轮6、主轴7带动回转工作台8水平旋转，由安装在横梁13上的横向交流伺服电机16通过横向进给装置17把车刀架14水平移动到相应位置处，纵向伺服电机18通过纵向进给装置19驱动横梁13上下移动，使车刀架14上的刀具21对准回转工作台8上透镜模板10需加工的相应位置，回转工作台8水平旋转运动的过程中，透镜模板10按需要得到加工。上述动作过程中，纵向同步进给机构20解决横梁13上下移动的爬行问题，保证横梁13在左右两个立柱11、12间运行的同步；角坐标进给伺服电机机构解决刀具21与透镜模板10接触面的角度问题，保证刀具21按所需角度进行加工。
在该透镜模板超精密立式结构车床的设计制造过程中，尚需要解决以下问题①解决振动问题，比如振动源来自于机床的周边，对安装的基础进行特殊处理，避免外来振源，除此以外还需要解决动力输出元件在机床运行过程中的振动和传动件在传动过程中的振动等。②解决主轴回转精度问题，采用先进的主轴支承的方式，提高主轴的刚性和回转精度。③解决机床横梁在运行过程中，在左、右立柱上上下移动的不同步问题。④解决刀架在横梁上运行时，由于跨度大所要克服的传动件的支承刚度问题。⑤通过先进的角坐标装置解决透镜模板的干扰面和工作面的加工问题。⑥解决现有该类机床控制系统不开放，功能单一，制约新的功能的开发的问题，现在新的透镜模板车床控制系统在原来的基础上，增加一个充分发挥人的聪明才智的工作平台，可供用户进行软件的二次开发，使设备能够发挥更大的作用，满足不同用户的不同需求。
需要说明的是透镜模板超精密车床的总体布局是机床设计中带有全局性的问题，它的好坏对机床的制造和使用都有很大的影响。随着生产要求与科学技术的发展，随着本发明提供的透镜模板超精密立式结构车床的进一步深入研究，还会不断有所改进。
权利要求
1.一种透镜模板超精密车床结构，其特征是其回转工作台主轴(7)的轴线垂直于地面，主电机(1)通过柔性联轴器(2)与减速装置(3)连接，减速装置(3)中的主动皮带轮(4)通过传动皮带(5)与从动皮带轮(6)连接，从动皮带轮(6)与回转工作台主轴(7)连接，回转工作台主轴(7)的顶部设置工作台(8)，回转工作台(8)上设有真空吸盘(9)，回转工作台(8)与其两侧的左、右立柱(11、12)连接在一起，横梁(13)安装在回转工作台(8)上方的左、右立柱(11、12)上，车刀架(14)装在横梁(13)上，车刀架(14)上装有角坐标装置(15)，角坐标装置(15)装有刀具(21)，刀具(21)由角坐标进给伺服电机(22)驱动，横梁(13)的一端装有横向交流伺服电机(16)，它通过横向进给装置(17)与车刀架(14)连接，纵向交流伺服电机(18)通过纵向进给装置(19)和纵向进给同步机构(20)与横梁(13)两端连接。
全文摘要
一种透镜模板超精密车床结构，其主轴轴线垂直于地面，主电机通过传动机构带动工作台水平旋转，工作台上设有真空吸盘，工作台与其两侧的左、右立柱连在一起，横梁装在工作台上方的左、右立柱上，车刀架装在横梁上，其上装有刀具角坐标装置，刀具由角坐标进给伺服电机驱动在竖直面内做圆周弧形往复运动，横梁一端装有横向交流伺服电机，它通过横向进给装置与车刀架连接，实现其水平移动，纵向交流伺服电机通过纵向进给装置和纵向进给同步机构与横梁两端连接，实现其上下移动。该立式车床结构可以避免卧式车床装卡时，回转工作台、真空吸盘以及透镜模板的自重引起的主轴系统的变形问题，从而保证零件加工质量和装卡的方便，为制造高精度、满足加工大型(φ2500毫米以上)透镜模板的超精密车床从整体上保证设计的优化奠定了基础。
文档编号B23B5/00GK1586775SQ200410080479
公开日2005年3月2日 申请日期2004年10月11日 优先权日2004年10月11日
发明者李维谦, 许铭生 申请人:天水星火机床有限责任公司