专利名称：五轴抛光机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种抛光机，具体涉及一种五轴抛光机。
背景技术：
目前，随着对光学系统性能要求的提高，对非球面光学元件的精度要求也越来越高。在非球面光学元件加工成型后，还要进行研磨和抛光以保证精度。现有的抛光技术中，用作非球面抛光的方法有很多，包括电解抛光、流体抛光、化学抛光、超声波抛光和磁研抛光等。电解抛光是靠选择性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。流体抛光是依靠高速流动的液体及其携带的磨粒冲刷工件表面以达到抛光的目的，常见的有磨料喷射加工、流体喷射加工、流体动力研磨等。化学抛光是将工件放入化学介质中，让工件材料表面微观凸出的部分较凹入的部分优先溶解，从而得到平滑的表面。超声波抛光是将工件放入磨料悬浮液中并一起置于超声波场中，依靠超声波的振荡作用，使磨料在工件表面磨削抛光。磁研抛光则是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削加工。对于非球面光学元件的加工可称为镜面加工，对表面平整度、光滑度以及几何精度有很高的要求。由于电解抛光、流体抛光等方法很难精确控制零件的几何精度，而化学抛光或磁研抛光等方法实现的表面质量都不能达到要求，所以精密的镜面加工一般以超精研抛的方式为主。五轴抛光机是依靠材料表面的塑性变形来去掉抛光后的凸出部分而得到光滑表面，属于超精研抛的一种。五轴抛光机采用特制的磨具，在含有磨料的研抛液中，磨具紧压在工件加工表面上，作高速旋转运动。利用该项技术可以达到很高的表面精度，因此光学镜片(特别是非球面镜片)的精加工都采用五轴抛光机。传统五轴抛光机的抛光头是由内置的气动阀门控制输出到抛光头的气压。在抛光过程中，抛光头的压力由操作员根据每一个零件的表面粗糙度的数值进行修订，在整个零件的抛光过程中保持该压力。但是，由于工件表面粗糙度一般都是不均勻的，抛光压力需要不断地调节而达到所需的抛光效果，这在传统五轴抛光机中是不可能实现的。
发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用气动装置来控制压力动态变化的五轴抛光机。为实现上述目的，本实用新型提供了一种五轴抛光机，包括五轴联动的主机架和数控部分，带有抛光夹具的抛光主轴安装在主机架上，抛光头安装在抛光头夹具上，抛光主轴具有中空的内腔，还具有气动压力控制装置，包括依次安装在抛光头主轴中空内腔上的气压控制伺服电机、与伺服电机的输出轴之间通过球形螺母相连的螺旋滚动条、与螺旋滚动条相连的活塞、与外部空压站经控制气阀相连的气缸、安装在气缸一端并与所述抛光头相连的压力薄膜。[0009]本实用新型可进一步设置为所述气动压力控制装置还包括在气压控制伺服电机的输出轴上靠近螺旋滚动条安装的旋转式译码器。本实用新型还可进一步设置为所述主机架上安装有防振装置。本实用新型还可进一步设置为所述主机架包括床台与支架，所述防振装置为安装在床台和支架之间的磁吸振器。本实用新型的有益效果是采用上述结构，本实用新型所提供的五轴抛光机可以对非球面及自由曲面的光学表面进行快速抛光，修正镜片形状误差以提高产品的精确度， 缩短加工时间而大大提高加工效率。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为图1的右视图；图3为本实用新型中气动压力控制装置的结构示意图；图4为非球面量测系统的示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，五轴抛光机主要包括五轴联动的主机架和数控部分。主机架包括固定在地面的支架15，安装在支架15上的横向床台11，安装在床台11上并可以相对于床台沿Y方向滑动的横梁12，安装在横梁12上并可以相对于横梁12沿Z轴方向滑动的立柱13，立柱13上伸出的悬臂14。在悬臂14的前端安装有带抛光头18的抛光主轴8。伺服电机1、2、3分别安装在床台11、横梁12和立柱13上，由数控部分控制带动横梁12、立柱 13和悬臂14分别沿X、Y、Z轴运动。在悬臂14上还安装有伺服电机4，用于驱动抛光主轴 8绕A轴运动。悬臂14上还安装有交流电机10，用于控制抛光轴8的自转速度。工作台固定在床台11上，包括用于放置加工件7的回转平台6，和可带动平台6绕 B轴转动的电机9。由上描述可知，该五轴抛光机可以实现沿X、Y、Z的直线运动和沿A、B轴的转动， 即所谓五轴联动。五轴联动系统在数控机床中为常见的公知结构，对其具体的特征、控制机构和工作原理不再赘述。抛光头主轴8的前端具有抛光头夹具19，抛光头18安装在抛光头夹具19上。在抛光头主轴8的内腔是中空的，安装有气动压力控制装置5，其详细结构如图3所示。气动压力控制装置5包括依次安装在抛光头主轴中空内腔上的气压控制伺服电机5 1、与伺服电机51的输出轴之间通过球形螺母53相连的螺旋滚动条54、与螺旋滚动条M相连的活塞 55、气缸56、安装在气缸56 —端的压力薄膜58。在工作过程中，气动压力控制装置5所需的压缩空气由外部的空压站供应，空压站输出的压缩空气通常高于装置所需的压力，且压力波动较大，需要通过减压阀等控制气阀来减压并保持供气压力稳定。气缸56与外部空压站相连。供应的压缩空气经控制气阀后输送到气缸56。数控部分根据所需的工作压力确定气缸56所需的压缩量或扩张量，驱动气压控制伺服电机51正转或反转。伺服电机51的转动经螺旋滚动条M转化为沿抛光头主轴轴线的直线运动，推动活塞阳前进或后退，从而压缩或扩张气缸56使气缸中的空气达到所需的压力。该压力传递到安装在气缸56 —端的压力薄膜58。抛光头1 8与压力薄膜58相连，压力薄膜58受到压缩气体的作用力而产生变形，这种变形传递给抛光头18而使其产生相应的进给量，从而完成对非球而镜片的补正抛光。如图3所示，在气压控制伺服电机5 1的输出轴上靠近螺旋滚动条M安装旋转式译码器52，可以通过获得螺旋滚动条M的回馈位置，可以补偿螺旋滚动条的位置误差，改善系统的稳定性和精确度。假设要抛光图4所示的非球面镜片，则在该非球面镜片加工成型后，利用非球面表面轮廓测量系统1 00检测非球面表面的表面粗糙度及其几何形状。该测量系统采用接触式的测量方法，通过探针与工件的接触来进行测量。测量所得的各参数与非球面镜片的设计参数都输入数控部分，经对比运算后，便可得出非球而镜片的形状误差，将这些形状误差转换为加工参数，由数控部分发出相应的控制信号，驱动抛光头完成所需的补正抛光。本实用新型采用气动压力控制装置来控制抛光头的进给，实现无级的直线和回转运动。由于气动元件的工作寿命一般很长，因而可以提高系统的可靠性。为了避免因振动而产生容削痕迹，五轴抛光机还可以具有防振装置。例如在床台11和支架15之间安装四个磁吸振器，利用阻尼来减低外界的振动对五轴抛光机的影响。尽管参照优选的实施例描述了本实用新型，但本实用新型的保护范围并不限于此，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可以对本实用新型进行各种改进和形变。
权利要求1.一种五轴抛光机，包括五轴联动的主机架和数控部分，带有抛光夹具的抛光主轴安装在主机架上，抛光头安装在抛光头夹具上，抛光主轴具有中空的内腔，其特征在于还具有气动压力控制装置，包括依次安装在抛光头主轴中空内腔上的气压控制伺服电机、与伺服电机的输出轴之间通过球形螺母相连的螺旋滚动条、与螺旋滚动条相连的活塞、与外部空压站经控制气阀相连的气缸、安装在气缸一端并与所述抛光头相连的压力薄膜。
2.根据权利要求1所述的五轴抛光机，其特征在于所述气动压力控制装置还包括在气压控制伺服电机的输出轴上靠近螺旋滚动条安装的旋转式译码器。
3.根据权利要求1或2所述的五轴抛光机，其特征在于所述主机架上安装有防振装置。
4.根据权利要求3所述的五轴抛光机，其特征在于所述主机架包括床台与支架，所述防振装置为安装在床台和支架之间的磁吸振器。
专利摘要本实用新型公开了一种五轴抛光机，包括五轴联动的主机架和数控部分，带有抛光夹具的抛光主轴安装在主机架上，抛光头安装在抛光头夹具上，抛光主轴具有中空的内腔，还具有气动压力控制装置，包括依次安装在抛光头主轴中空内腔上的气压控制伺服电机、与伺服电机的输出轴之间通过球形螺母相连的螺旋滚动条、与螺旋滚动条相连的活塞、与外部空压站经控制气阀相连的气缸、安装在气缸一端并与所述抛光头相连的压力薄膜。该五轴抛光机可以对非球面及自由曲面的光学表面进行快速抛光，修正镜片形状误差以提高产品的精确度，缩短加工时间而大大提高加工效率。
文档编号B24B13/00GK202240797SQ20112037345
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者张基文 申请人:苍南县灵泉抛光机床制造有限公司