一种新型高效高精密光学下摆机的制作方法

本实用新型涉及光学冷加工精密抛光设备技术领域，具体为一种新型高效高精密光学下摆机。

背景技术：

近年来，随着人们生活水平的提高和光电技术的发展进步，人们对各种数码相机、投影仪等光学设备的需求也越来越大，越来越高，自然对光学设备的主要部件光学镜片的要求也越来越高。下摆式光学镜片抛光机简称为光学下摆机，作为光学冷加工精密抛光设备，为满足人们对光学镜片精度越来越高的要求，对光学下摆机的要求也自然是越来越高。

当前，常用的光学下摆机，它的结构和工作过程，作为现有技术对照说明书附图1-3和附图6所示简述如下：光学下摆机基本结构包括支架1、主轴系统2、压力轴系统、摆动系统13和控制面板5等，其中：主轴系统2和摆动系统13位于支架1的下部，动力均来自于系统内部的电机；支架1上面固定设置两个支撑套3，两个支撑套3内通过轴承套装转轴34，主轴系统2包含有：减速电机、主轴座31、主轴30和摆臂32，主轴系统2的上部通过摆臂32悬于转轴34上，主轴系统2下部通过连杆14与摆动系统13相连，摆动系统13通过连杆14使主轴系统2绕转轴34做往复摆动；压力轴系统固定在支架1上部，主要包括压力轴轴套11、套装在压力轴轴套11内的压力轴24和固定在压力轴轴套11上方的压力轴固定架6，其中压力轴轴套11下端固定在支架1上表面，压力轴固定架6内设置有滑动板10、压力弹簧9、第一调节丝杆8和第一调节手柄7，其中，压力轴24上端穿过压力轴固定架6的底部与滑动板10固定连接，压力轴固定架6左右两侧开有滑孔26，滑动板10两端可以在滑孔26内上下滑动，压力弹簧8的下端固定连接滑动板10，压力弹簧8的上端固定连接第一调节丝杆8，第一调节丝杆8上端穿过压力轴固定架6的顶板固定设置第一调节手柄7；所述压力轴固定架6背面通过气缸支架28固定连接第一气缸27；压力轴24在第一气缸27的作用下在压力轴轴套11内上下移动产生。所述压力轴24的下端设置防水套25，压力轴24的下端与主轴30上端靠近处设置防溅水箱12，防溅水箱12的上部固定在支架1上，防溅水箱12下部固定在主轴座31上，与主轴系统2一起摆动，防溅水箱12内设置喷头29，通过供液系统控制将抛光液喷出；其中，主轴系统2、压力轴系统、摆动系统13、气动系统、供液系统的电器件均由控制面板5操控，控制面5与外电路电连接；

光学下摆机工作过程大致是：先将待加工的光学镜片放在主轴系统2内的主轴30上端，将光学模具置于压力轴系统的压力轴24下端，与主轴30上端靠近；根据光学镜片的打磨抛光要求，调整第一调节手柄7，使压力弹簧9向下，既而推动滑动板10下移，使压力轴24产生向下压力，然后启动主轴系统2和摆幅系统13的电机工作，使主轴系统2的主轴30高速旋转，同时，摆幅系统13通过连杆14，带动主轴系统2绕支撑座3上的转轴34做往复摆动；再启动第一气缸27，带动压力系统的压力轴24下压，实现快速进退运动和工进，使压力轴24下端的光学模具压住主轴30上端的光学镜片，并利用摩擦力，使压力轴24在主轴30的带动下，随主轴30一起高速旋转；同时防溅水箱12内的喷头29喷出抛光液，在光学镜片和光学模具间流动；利用防溅水箱12可以防止抛光液在主轴30高速旋转时飞溅，压力轴24下端设置防水套25，防止抛光液顺着压力轴向上溢出。

光学下摆机的一个工作过程可以按照提前设计的时间或者对光学镜片打磨抛光的尺寸来设定，根据光学镜片打磨抛光的程度可以进行多次循环工作。

当前的光学下摆机在工作过程中，存在以下几个问题：1、支架常为钢制结构，容易受到温度的影响而热胀冷缩，发生变形，这些形变虽然很微小，但是，这造成了以支架为基础的其他工作部件的技术尺寸发生变化，严重影响镜片的打磨抛光的加工精度；另外，为提高支架的刚度，保证稳定性，支架往往采用较厚的钢制结构，由于工作部件也大都为钢制材料，且都固定在支架上，因此支架与工作部件一起容易产生共振现象，同样也影响镜片加工精度；以上原因就会对于一些要求精度非常高的光学镜片，自然就束手无策。

2、主轴系统在摆动系统作用下，通过摆臂往复运转时，所绕的转轴是通过固定在支架上的左右两个支撑座支撑。为了使压力轴的轴线方向与转轴的轴线方向必须在同一平面内垂直相交，在调整两个支撑座时，由于人为的因素，不仅费时，而且不一定能同时将两个支撑座调整一致，这样就不能确保压力轴的轴线方向与转轴的轴线方向在同一平面内垂直相交，在实际生产中也同样能影响光学镜片的打磨抛光精度。

3.利用压力弹簧在调整压力轴向下压力时，会出现压力稍大或稍小的问题，需要再重新微调调压手柄一，不仅浪费时间，而且有时由于压力弹簧弹簧劲度系数较大，也不能达到很好的微调效果，并且滑板的自身重量同样也影响微调效果。

4.由于压力轴轴套较长且下端固定在支架上，压力轴在气缸的作用下，在压力轴轴套内上下运动时，运动的距离就比较大，就会与压力轴轴套产生较多的摩擦，时间久了，压力轴轴套内或者压力轴上会产生擦痕，严重影响光学镜片的打磨抛光精度，必要时，必须更换压力轴轴套或者压力轴，增加了生产成本。

技术实现要素：

为解决钢制结构的支架容易受温度影响而热胀冷缩，造成以支架为基础的其他部件的技术尺寸发生变化，严重影响光学镜片打磨抛光的加工精度的问题；另外钢制结构的支架与工作部件一起容易产生共振，同样也影响镜片加工精度的问题，本实用新型提供如下技术方案：一种新型高效高精密光学下摆机：包括支架、主轴系统、摆动系统、压力轴系统和控制面板，所述支架上表面固定设置带转轴的支撑座；所述主轴系统通过连杆与摆动系统相连；所述压力轴系统包括压力轴轴套、压力轴和压力轴固定架；所述压力轴固定架固定在压力轴轴套上端，压力轴固定架背面通过气缸支架固定连接第一气缸，压力轴套装在压力轴轴套内；其中，主轴系统、压力轴系统、摆动系统的电器件和两个第一气缸均由控制面板操控，控制面板与外电路电连接；所述支架上方固定设置花岗岩基座，所述压力轴系统的压力轴轴套固定在花岗岩基座上。

优选的，所述支架上的支撑座采用单端支撑，支撑座内的转轴外套装交叉滚子轴承，交叉滚子轴承通过螺栓与主轴系统的摆臂固定在一起。

优选的，所述压力轴固定架内靠近压力弹簧处设置有反作用弹簧，反作用弹簧的下端固定在滑动板上，反作用弹簧的上端固定连接第二调节丝杆，第二调节丝杆穿过压力轴固定架的顶板，并固定连接第二调节手柄。

优选的，所述花岗岩基座上部沿竖直方向平行设置两条线性滑轨，两条线性滑轨上，固定设置一个可以在线性滑轨上滑动的压力轴座，压力轴轴套下端固定套装在压力轴座内，花岗岩基座上靠近压力轴座一侧固定设置第二气缸，压力轴座靠近第二气缸的一侧固定设置连接块，连接块另一端与第二气缸的活塞杆上端固定连接，随第二气缸的活塞杆一起上下移动。

优选的，第二气缸上端的花岗岩基座上固定设置限位板，限位板上方设置带有手柄的第三调节丝杆，第三调节丝杆与限位板螺纹连接，并穿过限位板。

优选的，所述压力弹簧的两侧均设置反作用弹簧。

优选的，所述花岗岩基座由两块相互垂直的花岗岩板组成。

本实用新型的技术效果是：1、本技术方案通过在支架上方固定设置花岗岩基座，并将压力轴系统的压力轴轴套固定在花岗岩基座上。利用花岗岩独特稳定的自然特性，确保了设备无论处在何种温度下，不发生热胀冷缩形变，从而保证了以它们为基础的其他工作部件的技术尺寸稳定，确保了镜片加工精度；另外由于花岗岩与钢制支架的材料不同，克服了在工作过程中因共振现象，而造成对光学镜片打磨抛光精度的不利影响。

2、通过将支撑座设置为单端支撑，支撑座内的转轴外套装交叉滚子轴承，交叉滚子轴承通过螺栓与主轴系统的摆臂固定在一起。这种设计思路，客服了当前业内普遍认为的两端支撑会更加稳定的技术偏见，是其他同类型设备所从未采用过的设计，甚至国外的设备也没有用过，该设计的最大优点是利用交叉滚子轴承的优势，只需调整这一个支撑座，就可以确保转轴轴线与压力轴轴线的垂直精度。不像现有的设备那样，由于采用两个支撑座的双端支撑，在调整转轴轴线与压力轴轴线的垂直精度时，必须调整两端支撑座，在实际操作中很难让两端支撑座恰好完全一致。因此，采用单端支撑更加有利于满足光学镜片对打磨、抛光精度的要求。

3. 本技术方案通过在压力轴固定架内靠近压力弹簧处设置有反作用弹簧，可以在压力弹簧调整后，利用反作用弹簧再进行微调，避免只利用压力弹簧调整后，造成的压力轴向下压力稍微过大或者过小的问题，也能更好地满足不同光学镜片打磨抛光精度要求。

4、本技术方案通过在花岗岩基座上部沿竖直方向平行设置两条线性滑轨，两条线性滑轨上固定设置一个可以在线性滑轨上滑动的压力轴座，压力轴轴套下端固定套装在压力轴座内，花岗岩基座上靠近滑块一侧固定设置第二气缸，滑块上靠近第二气缸的一侧固定设置连接块，连接块另一端与第二气缸的活塞杆上端固定连接，随第二气缸的活塞杆一起上下移动。工作时，第二气缸先通过连接块带动滑块在线性滑轨上上下滑动，从而带动压力轴轴套、压力轴以及上方的压力轴固定架和压力弹簧随滑块一起先移动较大范围，然后第一气缸再控制压力轴在一个较小的范围内上下移动，这样就避免了由于压力轴轴套过长，而使得压力轴必须上下移动较大距离，在很大程度上减少了压力轴在压力轴轴套内移动的距离，从而减少了压力轴表面或压力轴轴套内壁的擦痕，同时，由于压力轴座固定在滑块上，也增大了压力轴系统工作时的稳定性。

第二气缸上端的基座上固定设置限位板，限位板上方设置带有手柄的第三调节丝杆，第三调节丝杆与限位板螺纹连接，并穿过限位板。这样通过调整第三调节丝杆穿过限位板面下移的距离，就可以调整滑块和压力座上下移动的距离，以便更好地满足不同光学镜片打磨抛光精度要求。

附图说明

图1为当前现有技术常用光学下摆机的结构示意图；

图2为当前现有技术常用光学下摆机主轴部分的侧面结构示意图；

图3为当前现有技术光学下摆机防水箱处与支撑座处剖面结构示意图；

图4为本实用新型所述的光学下摆机结构示意图；

图5为本实用新型所述的光学下摆机侧面结构示意图；

图6本实用新型所述的光学下摆机主轴系统与支撑座转轴连接处的剖面结构示意图；

图7本实用新型所述的光学下摆机压力轴系统进一步改进后的结构示意图；

图8本实用新型所述的光学下摆机进一步改进后基座上方部分的结构示意图。

图中：1支架、2主轴系统、3支撑座、4花岗岩基座、5控制面板、6压力轴固定架、7第一调节手柄、8第一调节丝杆、9压力弹簧、10滑动板、11压力轴轴套、12防溅水箱、13摆动系统、 14连杆、15第二调节手柄、16第二调节丝杆、 17反作用弹簧、18线性滑轨、19第三调节丝杆、20压力轴座、21限位板、22连接块、23第二气缸、24压力轴、25防水套、26滑孔、27第一气缸、28气缸支架、29喷头、30主轴、31主轴座、32摆臂、33交叉滚子轴承、34转轴。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图4-图6，一种新型高效高精密光学下摆机：包括支架1、主轴系统2、摆动系统13、压力轴系统和控制面板5，所述支架1上表面固定设置带转轴34的支撑座3；所述主轴系统2通过连杆14与摆动系统13相连；所述压力轴系统包括压力轴轴套11、压力轴24和压力轴固定架6；所述压力轴固定架6固定在压力轴轴套11上端，压力轴固定架6背面通过气缸支架28固定连接第一气缸27，压力轴24套装在压力轴轴套11内；其中，主轴系统2、压力轴系统、摆动系统13的电器件和第一气缸27均由控制面板5操控，控制面板5 与外电路电连接；所述支架1上方固定设置花岗岩基座4，所述压力轴系统的压力轴轴套11固定在花岗岩基座4上。

本方案中，申请人利用花岗岩独特稳定的自然特性，确保了设备无论处在何种温度下，不发生热胀冷缩形变，从而保证了以它们为基础的其他工作部件的技术尺寸稳定，确保了镜片加工精度；另外由于花岗岩与钢制支架1的材料不同，克服了在工作过程中由于共振现象，造成对光学镜片打磨抛光的不利影响。

进一步的，如图4和图6所示，所述支架1上的支撑座3采用单端支撑，支撑座3内的转轴34外套装交叉滚子轴承33，交叉滚子轴承33通过螺栓与主轴系统2的摆臂32固定在一起。这种设计思路，客服了当前业内普遍认为的两端支撑会更加稳定的技术偏见，是其他同类型设备所从未采用过的设计，甚至国外的设备也没有用过，该设计的最大优点是利用交叉滚子轴承34的优势，在实际操作中，只需调整这一个支撑座3，就可以确保转轴轴线与压力轴轴线的垂直精度。不像现有的附图1所述的设备那样，由于采用两个支撑座3的双端支撑，这样在调整转轴34轴线与压力轴24轴线的垂直精度时，必须同时调整两端支撑座3，在实际操作中很难让两端支撑座3调整的恰好完全一致。因此，采用单端支撑更加有利于满足光学镜片对打磨、抛光精度的要求。实验证明采用单端支撑，摆臂摆动时的径向误差在0.003毫米内，远高于目前双端支撑的径向误差0.01毫米，更加有利于满足光学镜片对打磨、抛光精度的要求。

进一步的如图7所示，所述压力轴固定架6内设置有滑动板10、压力弹簧9、第一调节丝杆8和第一调节手柄7，压力轴固定架6内靠近压力弹簧9处设置有反作用弹簧17，反作用弹簧17的下端固定在滑动板10上，反作用弹簧17的上端固定连接第二调节丝杆16，第二调节丝杆16穿过压力轴固定架6的顶板，并固定连接第二调节手柄15，当然可以在压力弹簧9的两侧均设置反作用弹簧17。本技术方案通过在压力轴固定架6内靠近压力弹簧9处设置有反作用弹簧17，可以在压力弹簧9调整后，利用反作用弹簧17再进行微调，避免只利用压力弹簧9调整后，造成的压力轴24向下压力稍微过大或者过小的问题，也能更好地满足不同光学镜片打磨抛光精度要求。

进一步的，如图8所示，所述花岗岩基座4由两块相互垂直的花岗岩板组成，花岗岩基座4上部沿竖直方向，平行设置两条线性滑轨18，两条线性滑轨18上固定设置一个可以在线性滑轨18上滑动的压力轴座20，压力轴轴套11下端固定套装在压力轴座20内，花岗岩基座4上靠近压力轴座20一侧固定设置第二气缸23，压力轴座20靠近第二气缸23的一侧固定设置连接块22，连接块22另一端与第二气缸23的活塞杆上端固定连接，随第二气缸23的活塞杆一起上下移动。工作时，第二气缸23先通过活塞杆带动连接块22既而带动压力轴座20在线性滑轨18上上下滑动，从而带动压力轴轴套11、压力轴24以及压力轴固定架6和压力弹簧9随滑块一起先移动较大范围后，第一气缸27再控制压力轴24在一个较小的范围内上下移动，这样就避免了由于压力轴轴套11过长，而使得压力轴24必须上下移动较大距离，在很大程度上减少了压力轴24在压力轴轴套11内移动的距离，从而减少了压力轴24表面或压力轴轴套11内壁的擦痕，同时，由于压力座20固定在线性滑轨18上，压力轴轴套11下端固定套装在压力轴座20内，也增大了压力轴系统工作时的稳定性。

靠近第二气缸23上端的花岗岩基座4上固定设置限位板21，限位板21上方设置带有手柄的第三调节丝杆19，第三调节丝杆19与限位板21螺纹连接，并穿过限位板21。这样通过调整第三调节丝杆19穿过限位板21下移的距离，就可以调整压力座20上下移动的距离，以便更好地满足不同光学镜片打磨抛光精度要求。

工作过程如下：先将待加工的光学镜片放在主轴系统2内的主轴30上端，将光学模具置于压力轴系统的压力轴24下端，与主轴30上端靠近；根据光学镜片的打磨抛光要求，利用第一调节手柄7，调节压力弹簧 9向下，既而推动滑动板10下移，使压力轴24产生向下压力，如果向下压力没有达到要求，可以再利用第二调节手柄15和第二调节丝杆16，调节反作用弹簧17；然后启动主轴系统2和摆幅系统13的电机工作，使主轴系统2的主轴30高速旋转，同时，摆幅系统13通过连杆14带动主轴系统2绕支撑座3上的转轴34做往复摆动；启动第二气缸23，通过活塞杆带动连接块22既而带动压力轴座20在线性滑轨18上面上下滑动，从而带动压力轴轴套11、压力轴24以及压力轴固定架6和压力弹簧8一起在线性滑轨18上面先移动较大范围后，再启动第一气缸27控制压力轴24在一个较小的范围内上下移动，使压力轴24下端的光学模具压住主轴30上端的光学镜片，并利用摩擦力，使压力轴24在主轴30的带动下，随主轴30一起高速旋转，同时防溅水箱12内的喷头29喷出抛光液，在光学镜片和光学模具间流动；利用防溅水箱12可以防止抛光液在主轴30高速旋转时飞溅，压力轴24下端设置防水套25，防止抛光液顺着压力轴向上溢出。

当然上述过程可通过控制面板5手动操作，也可以全部自动操作（实现上述功能的控制面板5是本领域的公知技术，它的结构此处不再赘述）。

另外，需要指出的是：由于本方案所述的下摆机结构和工作过程比较复杂，作为现有技术中公知的一些必要技术特征和工作过程，在此申请文件中略去，没再赘述，它们的结构和工作过程虽然略去，但不代表没有，作为现有技术，本领域公知的内容，仍应视为存在于本申请文件中。

综上所述，本技术方案所述的一种新型高效高精密光学下摆机，申请人通过大量的实验论证后，最后决定在支架上方固定设置了内应力最小，稳定性更高的花岗岩基座，这样的设计科学紧凑，零部件加工精度高，轴承等核心部位精度达到国内最高水平，（当前国内精度达到0.01微米，而采用该设备可以达到0.0002微米）经过实验，采用上述技术方案所述的一种新型高效高精密光学下摆机，加工的光学镜片面型优异，亚斯精良，加工用时大大缩短，一般可以节约用时20%，而且对一些要求精度更高，直径更小的光学镜片有独到高效的加工特点。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。