CN101367187A - 斜轴加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种斜轴加工方法，用于在工件上加工一个预定曲面，该斜轴加工方法包括：提供一个斜轴加工装置，其包括至少一个竖直设置的主轴及一个转轴，该主轴用于安装刀具，该转轴用于安装工件，且该主轴可于竖直方向上转动，该转轴的轴线方向与竖直方向的夹角大于0°且小于90°，且该转轴可于其轴线方向上转动；将工件安装于该转轴上；驱动主轴及转轴转动，并将刀具对准工件；驱动刀具于工件预定曲面上在预定曲面的顶点至边缘之间移动。所述斜轴加工方法采用的斜轴加工装置的加工精度较高，且加工成本较低。

Description

斜轴加工方法
技术领域
本发明是关于一种高精度的斜轴加工方法，尤其是关于一种用于超精密加工的小径斜轴加工方法。
背景技术
对于成型透镜等精密产品的模具而言，其需具有加工精度高、尺寸小及表面质量好等特点，且其表面形状一般为球面等曲面。以模具内表面为球面为例，如图1所示，采用一般加工方法，即采用砂轮12对模具14进行磨削以获得较好的表面质量。砂轮12为盘状，加工过程中，砂轮12绕其轴线转动，且其加工路径平行于模具14的内表面形状。由于模具14的尺寸较小，由图1可知，砂轮12的直径应当更小，然而，过小的直径将导致砂轮12的强度及刚性较差，从而无法保证其对模具14的加工精度。
为解决以上问题，提出了一种斜轴加工方式：请参阅2，模具22安装于的一个转轴(图未示)上，且该转轴绕图中所示的Z轴方向转动。刀具24安装于机床的一个绕T轴方向转动的主轴(图未示)上，该Z轴与T轴的夹角为45°，即主轴相对转轴倾斜一定角度。刀具24为圆柱状，利用其底边对模具22进行加工。同时，刀具24随主轴一起在Y、Z轴方向移动。采用上述方式加工，刀具24的尺寸可稍大，从而使其具有较高的强度及刚性。然而，该刀具24的主轴相对Z轴倾斜了一定角度，且主轴还在Y、Z轴方向移动，导致该主轴的重力在垂直于T轴的方向具有分量，该重力分量在加工过程中将引起安装刀具24的主轴振动，对加工面造成不良影响，降低了加工精度，因此必须进行修正。然而，这种修正既困难、又耗时。同时，采用上述方法通常还需要采用昂贵的斜轴加工专用工具主轴进行加工。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种高精度、低成本的斜轴加工方法。
一种斜轴加工方法，用于在工件上加工一个预定曲面，该斜轴加工方法包括：提供一个斜轴加工装置，该斜轴加工装置包括至少一个竖直设置的主轴及一个转轴，该主轴用于安装刀具，该转轴用于安装工件，且该主轴可于竖直方向上转动，该转轴的轴线方向与竖直方向的夹角大于0°且小于90°，且该转轴可于其轴线方向上转动；将工件安装于该转轴上；驱动主轴及转轴转动，并将刀具对准工件；驱动刀具于工件预定曲面上在预定曲面的顶点至边缘之间移动。
如上所述，本发明的斜轴加工方法所采用的斜轴加工的安装刀具的主轴在水平方向没有分量，因此在加工过程中，可防装置止主轴重力引起的主轴振动，提高了加工精度。在此情况下，主轴可采用廉价的主轴，而无须采用昂贵的专用工具主轴，从而大大降低了斜轴加工方法的成本。
附图说明
图1是一种现有加工透镜的装置的剖面示意图；
图2是另一种现有加工透镜的装置的剖面示意图；
图3是本发明斜轴加工方法所用的斜轴加工装置的立体示意图；
图4是图3所示斜轴加工装置进行加工时的部分剖面示意图；
图5是图3所示斜轴加工装置进行加工时的路径示意图。
具体实施方式
下面将参照附图详细说明本发明的实施例。
请参阅图3，斜轴加工装置30包括机身31。机身31包括底座311及设于底座311上的立柱312，本实施例中，机身31包括两个立柱312，该两个立柱312设置于底座311上，并沿同一方向延伸。立柱312两端分别设有一个第一导轨313。该两个第一导轨313沿平行于图中所示X方向延伸。一个滑座32可滑动地设置于第一导轨313上，且可沿平行于X方向于第一导轨313上滑动。滑座32上开设有沿平行于图中Z方向延伸的第二导轨322，一个滑鞍34设置于滑座32上，并与第二导轨322配合而可沿平行于Z方向沿第二导轨322上滑动。滑鞍34上固设有一个横梁36，该横梁36沿平行于Y方向延伸，且横梁36上设有一个第三导轨362，第三导轨362同样沿平行于Y方向延伸。一个滑台38可滑动地设置于横梁36上，并与第三导轨362配合而可沿平行于Y方向沿第三导轨362滑动。上述滑座32、滑鞍34及滑台38的运动均通过电机驱动。
该滑台38上安装有一个可于其自身轴线转动的主轴40，主轴40上安装有刀具42，刀具42随主轴40一起转动，且其可随滑座32、滑鞍34及滑台38分别在X、Z、Y三个方向移动。本实施例中，刀具42为圆柱状的砂轮，刀具42用于对工件46进行磨削加工。可以理解，刀具42还可采用磨刀石、金刚石等，即，本斜轴加工装置30不但适用于磨削加工，同样适用于切削加工。
该机身31还包括一个支座315，支座315固设于底座311上。一个转轴44可转动地设置于支座315上。请一并参阅图4，该转轴44倾斜地安装于支座315上，即转轴44的轴线相对竖直方向倾斜一定角度，亦即转轴44的轴线相对X-Y平面(即水平方向)倾斜一定角度。本实施例中，该倾斜角度为45°，当然，该倾斜角度可为大于0°且小于90°的其他角度，其中，优选25°~65°。工件46安装于转轴44上，且其可随转轴44一起转动，同时工件46的轴线同样相对竖直方向倾斜一定角度。
加工工件46时，以加工一个半球形的凹曲面为例加以说明。电机驱动主轴40及转轴44转动，并将刀具42对准工件46，电机驱动滑座32、滑鞍34及滑台38分别在X、Z、Y三个方向移动，从而带动刀具42于工件46预定曲面上在预定曲面的顶点至边缘之间移动。请参阅图5，该刀具42对工件46的加工点的路径为凹曲面的顶点P至凹曲面边缘的任意一点Q，且该加工路径可为P点与Q之间的任意路径，例如图中所示的L1、L2、L3，这样，通过工件46自身的转动即可加工出所需要的凹曲面。
在斜轴加工装置30的加工过程中，由于主轴40是沿平行于Z轴方向延伸，即其垂直于水平方向，因此其重力方向平行于主轴40的延伸方向，故主轴40的重力在垂直于主轴40轴线的方向没有分量，从而可防止主轴重力引起的主轴振动，提供了加工精度。在此情况下，主轴40可采用廉价的主轴，如廉价的空气主轴，而无须采用昂贵的专用工具主轴，从而大大降低了斜轴加工装置30的成本，并可实现斜轴加工装置30的小型化。
可以理解，该斜轴加工装置30也可包括两个主轴，同时，斜轴加工装置30还可包括轴线方向垂直于主轴40的其他主轴。该斜轴加工装置30还可包括一个测量装置，该测量装置的测量头移动方向平行于转轴44的轴线，该测量装置用于对刀具42加工出工件46进行在线测量，以便根据测得的数据与理想数据之间的误差及时调整刀具42的加工路径。

Claims (10)

1.一种斜轴加工方法，用于在工件上加工一个预定曲面，该斜轴加工方法包括：提供一个斜轴加工装置，该斜轴加工装置包括至少一个竖直设置并用于安装刀具的主轴，且该主轴可于竖直方向上转动，该斜轴加工装置还包括一个轴线方向与竖直方向的夹角大于0°且小于90°并用于安装工件的转轴，该转轴可于其轴线方向上转动；将工件安装于该转轴上；驱动主轴及转轴转动，并将刀具对准工件；驱动刀具于工件预定曲面上在预定曲面的顶点至边缘之间移动。
2.如权利要求1所述的斜轴加工方法，其特征在于：该刀具对工件的加工点的路径为预定曲面的顶点至该预定曲面边缘的任意一点的任意路径。
3.如权利要求1所述的斜轴加工方法，其特征在于：该斜轴加工装置还包括测量装置，该测量装置的测量头移动方向平行于转轴的轴线，在刀具的加工过程中，该测量装置对刀具加工出工件进行在线测量，并根据测得的数据与理想数据之间的误差及时调整刀具的加工路径。
4.如权利要求1所述的斜轴加工方法，其特征在于：该转轴与竖直方向的夹角为25°~65°。
5.如权利要求4所述的斜轴加工方法，其特征在于：该转轴与竖直方向的夹角为45°。
6.如权利要求1所述的斜轴加工方法，其特征在于：该斜轴加工装置还包括第一导轨，该第一导轨沿平行于所述竖直方向及垂直于该竖直方向的另外两个方向中的一个方向延伸，所述主轴可沿该第一导轨移动。
7.如权利要求6所述的斜轴加工方法，其特征在于：该斜轴加工装置还包括与第一导轨相互垂直设置的第二导轨及第三导轨，从而使所述主轴可沿三个相互垂直的方向移动。
8.如权利要求7所述的斜轴加工方法，其特征在于：该斜轴加工装置包括机身，所述机身包括底座及设于底座上的立柱，第一导轨设置于立柱上，一个滑座可滑动地设置于第一导轨上，第二导轨开设于滑座上，一个滑鞍设置于滑座上，并与第二导轨可移动地配合，滑鞍上固设有一个横梁，第三导轨设于横梁上，一个滑台可滑动地设置于横梁上，并与第三导轨可滑动地配合。
9.如权利要求8所述的斜轴加工方法，其特征在于：上述滑座滑鞍、滑台、主轴及转轴的运动均通过电机驱动。
10.如权利要求8所述的斜轴加工方法，其特征在于：该机身还包括一个支座，该支座固设于底座上，所述转轴可转动地设置于支座上。
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