专利名称：直立高速磨头数控非球面铣磨机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及非球面玻璃镜片、金属等材料非球面零件加工领域中的数控非球面铣磨机，尤其是指直立高速磨头数控非球面铣磨机。
二背景技术：
现有技术中，非球面玻璃镜片加工一直是国内光学加工行业的难点，其它材料非球面零件的加工也同样是一个难点。他们共同存在以下主要问题一是国内现有的非球面玻璃零件加工技术主要采取手工修型的加工方法，存在加工速度慢、精度差、零件互换性差等问题，无法大批量生产。二是国外近年来虽然已有非球面铣磨加工设备产生，但其造价昂贵。一台设备的造价均在数百万元，虽可大批量生产，但用其加工出的非球面光学镜片或其它材料非球面零件成本昂贵，无法大量使用。三是国内现有少数可批量生产非球面光学镜片的厂家，多数采用仿形铣磨的办法，仿形铣磨机转速都在3000转/分以下，磨削误差较大，故其产品薄厚不均一致性差，批量生产精度难以保证。
三、技术内容本实用新型的目的是要解决上述背景技术中存在的问题，研制一种非球面玻璃镜片和其它材料非球面零件加工领域中的数控非球面铣磨机，即直立高速磨头数控非球面铣磨机，制造成本低，使用方便简单，提高精度，扩大用途，适用于大批量生产非球面玻璃镜片、钢铁、铝合金等其他材料的非球面铣磨加工。
为实现上述目的采用的技术解决方案直立高速磨头数控非球面铣磨机，由在数控车床1中数控刀架2上的夹具和高速磨头6组成，其特征是数控刀架2上用螺丝7固定夹具—磨头连接板3，磨头连接板3伸出臂上的磨头紧固环4夹持高速磨头6，高速磨头6与数控车床1主轴相垂直成90度夹角，形成直立高速磨头6，高速磨头6下端连接高速旋转的磨轮5。
为实现上述目的采用的技术解决方案还包括所述的直立高速磨头数控非球面铣磨机，其特征是磨头连接板3的伸出臂是从磨头连接板3的中部伸出，磨头连接板3四边固定在数控刀架2上。
所述的直立高速磨头数控非球面铣磨机，其特征是磨头连接板3的伸出臂是从磨头连接板3的一边伸出，磨头连接板3以一边的形式固定在数控刀架2上。
所述的直立高速磨头数控非球面铣磨机，其特征是磨头连接板3的伸出臂是从磨头连接板3的一边伸出，磨头连接板3以直角边形式固定在数控刀架2上，磨头连接板3直角外侧固定增强板10。
所述的直立高速磨头数控非球面铣磨机，其特征是铣磨加工凸形曲线的高速旋转磨轮5呈圆柱体状。
所述的直立高速磨头数控非球面铣磨机，其特征是，铣磨加工凹形曲线的高速旋转磨轮5呈椭圆球体、或者呈半球体、或者呈球体状。
本实用新型的优点和效果由于本设备是在国内已有的数控车床基础上改装而成，设备造价不到国外同类产品造价的十分之一，且精度不大于0.01MM，完全可以满足国内非球面普通光学镜片生产的需要。同时也可铣磨其他材料如钢铁、铝合金等材料，为非球面产品成型开辟了新路。数控非球面铣磨机采取计算机程序控制的方法进行非球面零件的铣磨成型。解决了手工加工方法无法批量生产的难点，和仿形加工精度差的缺点。加工速度快，成型精度高，产品一致性好，互换性好，可以保证批量生产的精度要求。
本实用新型的主要特点一是在国产数控车床或数控磨床、数控铣床的基础上，加装了高速磨头等机构，把车床的切削工具由车刀改换为可以自身转动的磨轮，将数控车床变为数控铣磨床使用。二是采用高速磨头以高速磨削来减少磨削过程中产生的误差。由于高速磨头在带动磨轮时，磨轮与加工物接触点的线速度达到近万转/分钟，磨轮的切削能力大幅提高，其切削加工的轨迹与理论加工轨迹之间的误差降低到最小程度，从而达到了将加工误差减到最小，保证零件加工精度的目的。三是采取直立磨头与车床主轴成90度的方法解决数控系统与磨轮的同步定位问题，使得数控刀架在X、Y方向上的运动能够准确带动磨头沿X、Y方向相对运动，保证了数控刀架与磨轮运转的一致性，达到了准确定位的目的。四是采用特殊形状的磨轮解决凸形曲线和凹形曲线的加工。在加工凸面曲线时使用圆柱形磨轮，在加工凹面曲线时采用球形磨轮，保证了数控非球面铣磨机加工零件的多样性。
四
附图1是直立高速磨头数控非球面铣磨机整体结构示意图，附图2是第一种结构形式的直立高速磨头装卡示意主视图，附图3是附图2的俯视图，附图4是第二种结构形式的直立高速磨头装卡示意主视图，附图5是附图4的俯视图，附图6是第三种结构形式的直立高速磨头装卡示意主视图，附图7是附图6的俯视图，附图8是直立高速磨头及加工凸形曲线磨轮示意图，图9是直立高速磨头及加工凹形曲线磨轮示意图。
上述各图中标号说明如下1-数控车床，2-数控刀架，3-磨头连接板，4-磨头紧固环，5-磨轮，6-高速磨头，7-螺丝、螺栓、螺钉，8-连接孔，9-磨头连接板定位孔，10—增强板。
五具体实施方式
参看图1，数控车床1上有数控刀架2、数控操作系统、真空储汽罐及与其相联的真空吸头和真空泵，其中在数控刀架2固定磨头连接板3，高速磨头6位于磨头连接板3向外延伸臂的前端，组成一个与机床主轴成90度的直立高速磨头6，高速磨头6下端连接高速旋转的磨轮5。
参看图2和图3，这是第一种结构直立高速磨头6装卡示意图，磨头连接板定位孔9位于磨头连接板中心，四个连接孔8位于磨头连接板3四角，磨头连接板3用螺丝7固定于数控刀架2上，磨头连接板3伸出臂端的磨头紧固环4也用螺丝7固定高速磨头6，根据加工对象在高速磨头6下端装卡不同形状的磨轮5。
参看图4和图5，这是第二种结构直立高速磨头6装卡示意图，基本同图2图3，不同的是磨头连接板3连接臂位于磨头连接板3一边，磨头连接板3利用数控刀架原有的四个固定螺丝以一边的形式固定在数控刀架2上。
参看图6和图7，这是第三种结构直立高速磨头6装卡示意图，基本同图2图3，不同的是磨头连接板3的连接臂利用数控刀架原有的七个固定螺丝固定磨头连接板3直角两侧边，伸出臂是从磨头连接板3的一边伸出，磨头连接板3以直角边形式固定在数控刀架2上，磨头连接板3直角外侧固定增强板10。
参看图8，高速磨头6下端固定的是凸形曲线加工用的圆柱体磨轮5。
参看附图9，高速磨头6下端固定的是凹形曲线加工用的椭圆球体形(也可用呈半球体、或者呈球体状)的磨轮5。
基本工作原理将编制的非球面曲线加工程序输入机床数控系统，数将数控刀架在数控系统控制下，直接驱动高速磨头在X、Z方向上运动，形成非球面的曲线，利用车床主轴的旋转铣磨形成曲面。由于高速磨头的高速运转，使得磨轮的切削轨迹以接近理论曲线的轨迹运动，保证了加工精度。
加工精度1、X、Z的径向误差小于0.008MM。2、轴向误差小于0.008MM。3、磨头转速20000至75000转可根据拥户需要配置最高100000转的磨头。4、磨头精度轴向跳动小于0.001MM。
基本工作过程1、编制非球面曲线程序利用相关软件，将非球面公式所需的数据输入公式，形成曲线图形。检验后将曲线转变为机床所需的操作程序。
2、将计算得到的曲线程序处理为非球面铣磨机所需要的操作程序输入机床数控操作系统。
3、确定铣磨吃进尺寸。
4、调整铣磨速度、主轴速度。
5、将准备好的玻璃胚料或者其它材料装入真空夹具。
6、铣磨成型。
7、调整中心定位。
8、进入正常工作程序仅需要反复进行装胚料、铣磨、卸料即可。
9、加工一定数量的零件后，调整中心以保证零件加工精度。
权利要求1.直立高速磨头数控非球面铣磨机，由在数控车床(1)中数控刀架(2)上的夹具和高速磨头(6)组成，其特征是数控刀架(2)上用螺丝(7)固定夹具—磨头连接板(3)，磨头连接板(3)伸出臂上的磨头紧固环(4)夹持高速磨头(6)，高速磨头(6)与数控车床(1)主轴相垂直成90度夹角，形成直立高速磨头(6)，高速磨头(6)下端连接高速旋转的磨轮(5)。
2.根据权利要求1所述的直立高速磨头数控非球面铣磨机，其特征是磨头连接板(3)的伸出臂是从磨头连接板(3)的中部伸出，磨头连接板(3)四边固定在数控刀架(2)上。
3.根据权利要求1所述的直立高速磨头数控非球面铣磨机，其特征是磨头连接板(3)的伸出臂是从磨头连接板(3)的一边伸出，磨头连接板(3)以一边的形式固定在数控刀架(2)上。
4.根据权利要求1所述的直立高速磨头数控非球面铣磨机，其特征是磨头连接板(3)的伸出臂是从磨头连接板(3)的一边伸出，磨头连接板(3)以直角边形式固定在数控刀架(2)上，磨头连接板(3)直角外侧固定增强板(10)。
5.根据权利要求1所述的直立高速磨头数控非球面铣磨机，其特征是铣磨加工凸形曲线的高速旋转磨轮(5)呈圆柱体状。
6.根据权利要求1所述的直立高速磨头数控非球面铣磨机，其特征是铣磨加工凹形曲线的高速旋转磨轮(5)呈椭圆球体、或者呈半球体、或者呈球体状。
专利摘要本实用新型涉及非球面玻璃镜片及其他材料非球面镜零件加工领域中的数控非球面铣磨机。现有技术中存在的问题国内现有的非球面加工技术存在加工速度慢、精度差、零件互换性差、生产成本高、无法大批量生产等问题。本实用新型的目的是研制一种非球面零件加工领域中的数控非球面铣磨机。结构在数控刀架2上装配可装卸的磨头连接板3组成直立的磨头，磨头连接板3，前部的磨头紧固环4夹持高速磨头6，高速磨头6下端连接磨轮5。优点制造成本低，使用方便简单，精度高，扩大了用途，适用于大批量生产非球面玻璃镜片、钢铁、铝合金等其他材料的球面零件铣磨加工，设备造价不到国外同类产品造价的十分之一。
文档编号B24B13/00GK2863356SQ20052007954
公开日2007年1月31日 申请日期2005年10月18日 优先权日2005年10月18日
发明者冯惟新, 李德刚 申请人:陕西新光恒科技有限责任公司