双龙门单横梁移动式组合加工机床的制作方法

本发明涉及一种组合加工机床，尤其是涉及一种适用于超精密表面加工双龙门单横梁移动式组合加工机床。

背景技术：

光学元件等对工件表面精度要求极为苛刻，传统加工工艺完成此类超精密表面加工需要进行粗、半精、精抛等多道工序。如使用气囊抛光先对整个表面进行粗抛，提高表面光洁度同时去除亚表面损伤层；利用小磨头进行光顺抛光，降低表面中频误差；对于高陡度局部表面使用射流进行抛光。不同的加工过程中需要将工件多次移动和装夹，容易对工件产生破坏，出现定位误差，这样会严重影响加工精度。针对这一技术瓶颈，需要设计一种集成多抛光子系统的双龙门单横梁移动式组合加工机床，对一块工件同时实现气囊、射流、光顺多工序抛光加工。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可实现三种抛光方式组合加工的双龙门单横梁移动式组合加工机床，集成多种抛光于一体，避免多次定位，可显著提高加工精度和效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种双龙门单横梁移动式组合加工机床，具有双龙门结构和中间单横梁结构，所述双龙门结构中间的床身底座上设有垂直于双龙门结构的水平方向的z1轴伺服移动机构；所述双龙门结构中的每个龙门立柱中设有竖直方向的y轴伺服移动机构，两个y轴伺服移动机构上面连接一个x轴伺服移动机构，所述中间单横梁置于两个x轴伺服移动机构的工作架上，所述中间单横梁下面设有平行于z1轴的z2轴伺服移动机构；所述z1轴伺服移动机构、y轴伺服移动机构、x轴伺服移动机构、z2轴伺服移动机构均由伺服电机、滚珠丝杠副、导轨组成，导轨内装有滚珠丝杠副，滚珠丝杠副连接伺服电机，其中：所述z1轴伺服移动机构中的滚珠丝杠副连接主工作台，所述y轴伺服移动机构、x轴伺服移动机构、z2轴伺服移动机构中的滚珠丝杠副连接移动工作架；所述主工作台上装有旋转工作台，两个x轴伺服移动机构的移动工作架上分别装有气囊抛光工艺系统和射流抛光工艺系统，z2轴伺服移动机构的移动工作架上装有小磨头光顺工艺系统；所述气囊抛光工艺系统、射流抛光工艺系统和小磨头光顺工艺系统在z1轴方向上始终处于同一直线，并分别通过伺服电机与滚珠丝杠副使所述移动工作架与主工作台形成联动连接，使气囊抛光工艺系统、射流抛光工艺系统和小磨头光顺工艺系统中的加工工具可以到达加工范围内任意的指定位置。

进一步，所述主工作台与床身底座通过z1轴导轨相连，z1轴导轨中间安装z1轴滚珠丝杠副，z1轴导轨通过支撑架连接z1轴伺服电机，z1轴伺服电机通过z1轴滚珠丝杠副带动主工作台做z1轴方向的移动，主工作台上安装有收集漏斗，用于回收抛光液，漏斗中间安装有旋转工作台，旋转工作台的旋转轴与y轴平行，由电机带动做旋转运动。

进一步，所述龙门立柱与床身底座固定连接，y轴导轨成对安装于龙门立柱上，y轴滚珠丝杠副安装于y轴导轨中间，y轴伺服电机安装于y轴导轨底部外侧；x轴导轨通过y轴方向法兰和y轴滚珠丝杠副与y轴导轨相连，y轴伺服电机通过y轴滚珠丝杠副带动x轴导轨做y轴方向的上下移动；x轴滚珠丝杠副通过法兰安装于x轴导轨中间，x轴伺服电机通过螺钉安装于x轴导轨侧面，x轴移动工作架安装于x轴导轨上，x轴伺服电机通过x轴滚珠丝杠副带动x轴移动工作架做x轴向的水平移动；中间横梁与x轴移动工作架固定连接，z2轴导轨安装于中间横梁下部，z2轴滚珠丝杠副安装于z2轴导轨中间，z2轴伺服电机通过螺钉安装于z2轴导轨侧面，中间横梁工作架安装于z2轴导轨上，z2轴伺服电机通过z2轴滚珠丝杠副带动中间横梁工作架做z2轴水平移动。

与现有技术比较，本发明具有如下有益效果：

本发明在床身底座上设计双龙门形式并且增加了单横梁结构，通过伺服电机与滚珠丝杠副使导轨、中间横梁和移动工作架形成联动连接，始终保持同步运动；本发明集合光顺工艺系统、气囊抛光工艺系统、射流抛光工艺系统于一体，结构简洁明了，可以根据不同的加工需求调整所需的加工工具并且不会影响其他装置的结构和精度，避免了光学元件在加工过程中的多次定位，减少了加工误差的引入，提高了加工效率与加工精度，推动了光学玻璃元件精密加工制造的应用范围。

附图说明

图1为本发明的双龙门单横梁移动式组合加工机床的结构俯视图；

图2为本发明的双龙门单横梁移动式组合加工机床的结构侧视图；

图3为本发明和双龙门单横梁移动式组合加工机床的剖视图之一；

图4为本发明和双龙门单横梁移动式组合加工机床的剖视图之二；

图中：1-床身底座；2-z1轴伺服电机；3-z1轴滚珠丝杠副；4-z1轴静压导轨；5-主工作台；6-收集漏斗；7-旋转工作台；8-主工作台连接件；9-y轴伺服电机；10-y轴滚珠丝杠副；11-y轴导轨；12-龙门立柱；13-x轴伺服电机；14-x轴滚珠丝杠副；15-x轴导轨；16-x轴移动工作架；17-z2轴伺服电机；18-z2轴滚珠丝杠副；19-z2轴导轨；20-中间横梁；21-中间横梁工作架；22-支撑架；23-法兰；24-气囊抛光工艺系统；25-射流抛光工艺系统；26-小磨头光顺工艺系统；

在图1～4中，各坐标系表示：z1轴方向为主工作台水平移动的方向；x轴方向为小工作台水平移动的方向；y轴方向为电机带动x轴横梁垂直移动的方向；z2轴方向为中间横梁工作架水平移动的方向，z1轴与z2轴方向相同；通过z1、z2、x、y四轴移动可以满足抛光加工中对于加工工具任意空间位置的要求。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案做进一步阐述。

参见图1～4，本发明实施例设有气囊抛光工艺系统，小磨头光顺工艺系统，射流抛光工艺系统；前述三种系统始终处于同一直线。

本发明设置有床身底座1、z1轴伺服电机2、z1轴滚珠丝杠副3、z1轴静压导轨4、主工作台5、收集漏斗6、旋转工作台7、主工作台连接件8、四个y轴伺服电机9(成对安装并对称设置)、四个y轴滚珠丝杠副10(成对安装并对称设置)、y轴导轨11，四个y轴导轨11(成对安装并对称设置)、龙门立柱两个12、两个x轴伺服电机13、两个x轴滚珠丝杠副14(对称设置)、两个x轴导轨15(对称设置)、两个x轴移动工作架16、z2轴伺服电机17、z2轴滚珠丝杠副18、z2轴导轨19、中间横梁20(与两个x轴移动工作架固定连接)、中间横梁工作架21、支撑架22、法兰23、气囊抛光工艺系统24、射流抛光工艺系统25、小磨头光顺工艺系统26。

两个龙门立柱12与床身底座1固定连接，主工作台5通过z1轴静压导轨4与床身底座1相连，z1轴滚珠丝杠副3通过支撑架22安装于z1轴静压导轨4下方中间位置，z1轴伺服电机2通过螺钉固定在支撑架22外部，z1轴伺服电机2通过z1轴滚珠丝杠副3带动主工作台5做z1轴方向的水平运动，主工作台5中间安装旋转工作台7，旋转工作台7的旋转轴平行于y轴，通过电机带动做旋转运动，四个y轴导轨11与龙门立柱12固定连接，四个y轴滚珠丝杠副10成对并且对称安装于四个y轴导轨11中间，四个y轴伺服电机9通过螺钉分别固定在四个y轴导轨11底部外侧，x轴导轨15通过y轴方向的法兰23与y轴导轨11相连，四个y轴伺服电机9同时工作通过四个y轴滚珠丝杠副10带动两个x轴导轨15做y轴方向的垂直移动，两个x轴滚珠丝杠副14通过x轴移动工作架16与法兰23安装于x轴导轨15中间，两个x轴伺服电机13通过螺钉固定在x轴导轨15外部，x轴移动工作架16安装于x轴导轨15上，中间横梁20与x轴移动工作架16固定连接，两个x轴伺服电机13通过两个x轴滚珠丝杠副14可以同时带动两个x轴移动工作架16与中间横梁20做x轴方向的水平移动，z2轴导轨19与中间横梁20固定连接，z2轴滚珠丝杠副18通过中间横梁工作架21与法兰23安装于z2轴导轨19中间，中间横梁工作架21与z2轴导轨19通过z2轴滚珠丝杠副18相连，z2轴伺服电机17通过螺钉安装于z2轴导轨19外部，z2轴伺服电机17通过z2轴滚珠丝杠副18带动中间横梁工作架21做z2轴方向的水平移动。通过z1轴滚珠丝杠副3带动主工作台5的水平移动、y轴滚珠丝杠副10带动x轴导轨15的垂直移动、x轴滚珠丝杠副14带动x轴移动工作架16与中间横梁20的水平移动，抛光装置可以到达工件对加工装置所要求的任意空间位置。

通过电机与滚珠丝杠副使中间横梁始终与x轴导轨保持y轴垂直方向的同步运动，和x轴移动工作架始终保持x轴水平方向的同步运动。

气囊抛光工艺系统与射流抛光工艺系统分别安装于x轴两个移动工作架中间，小磨头光顺工艺系统安装于中间横梁工作架中间；以床身底座z1轴为方向基准，三种加工工艺系统在z1轴方向上始终处于同一直线，通过伺服电机与滚珠丝杠副使各导轨与工作台形成联动连接，加工工具可以到达加工范围内任意的指定位置。