CN101890670B

CN101890670B - 气动式倾角可调的非球面加工夹具

Info

Publication number: CN101890670B
Application number: CN201010225738XA
Authority: CN
Inventors: 郭隐彪; 张世汉; 王春锦; 柯晓龙
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: CN101890670A

Abstract

气动式倾角可调的非球面加工夹具，涉及一种夹具。提供一种可实现具有机械结构简单、使用扩展性好、定位精度高、机构刚性好、自锁能力强、使用方便等特点的气动式倾角可调的非球面加工夹具。设有回转平台、底座、底座气缸座、底座气缸、摆杆与固定座、中间平台、中间平台气缸、中间平台铰链、中间平台防尘盖、中间平台回转轴与轴座、中间平台气缸座、工作平台、工作平台气缸座、工作平台气缸、工作平台铰链、工作平台防尘盖、工作平台回转轴与轴座。气缸通过控制各自活塞的行程使得工作台面倾斜一定角度，可利用圆光栅实现全闭环反馈，实现精确的倾斜角度，为非球面加工，尤其是楔形非球面工件加工提供所需的装夹角度。

Description

气动式倾角可调的非球面加工夹具

技术领域

本发明涉及一种夹具，尤其是涉及一种用于楔形非球面工件的气动式倾角可调的非球面加工夹具。

背景技术

楔形非球面主要运用于干涉仪、大型天文望远镜、点火装置等中，有很高的精度要求。加工楔形非球面时普遍的方法需要三道工序(磨基准平面、磨一定角度的斜面和以磨出的斜面为基准定位磨非球面)，三次装夹，不仅存在多次的基准转换误差，而且容易出现干涉问题，因此对面型精度造成了一定的影响。

中国专利CN1785560公开了一种非球面光学元件的加工技术，主要用于硒化锌和硫化锌非球面光学元件的加工。用计算机数控车床及金刚石圆弧刀具对硒化锌和硫化锌进行切削加工，采用新工艺流程：吸附夹具的设计制造、元件半精加工、元件精加工、检测面型、精修面型等。该发明从根本上克服了用传统抛光工艺方法加工硒化锌和硫化锌非球面光学元件存在效率低、成本高、尺寸和面型精度难以保证的缺陷。达到了能够批量生产、质量稳定、效率显著提高的预期效果。

中国专利CN1785559公开了一种非球面光学元件的加工技术，主要用于锗单晶非球面光学元件的加工。其主要技术特征是：用计算机数控车床及金刚石圆弧刀具对锗单晶进行切削加工，采用工艺流程：A下料；B粗磨；C吸附夹具的设计制造；D元件半精加工；E元件精加工；F检测面型；G精修面型等，以及选择了合理的工艺参数。该发明从根本上克服了用传统抛光工艺方法加工锗单晶非球面光学元件存在效率低、成本高、尺寸和面型精度难以保证的缺陷。达到了能够批量生产、质量稳定、效率显著提高的预期效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的加工楔形非球面时普遍需要三道工序(磨基准平面、磨一定角度的斜面和以磨出的斜面为基准定位磨非球面)，三次装夹，不仅存在多次的基准转换误差，而且容易出现干涉，对面型精度造成一定影响等问题，提供一种可实现具有机械结构简单、使用扩展性好、定位精度高、机构刚性好、自锁能力强、使用方便等特点的气动式倾角可调的非球面加工夹具。

本发明设有回转平台、底座、底座气缸座、底座气缸、摆杆、摆杆固定座、中间平台、中间平台气缸、中间平台铰链、中间平台防尘盖、中间平台回转轴座、中间平台回转轴、中间平台气缸座、工作平台、工作平台气缸座、工作平台气缸、工作平台铰链、工作平台防尘盖、工作平台回转轴、工作平台回转轴座、轴承盖以及轴承。

回转平台通过压块安装在精密磨床工作台上，回转平台的中间孔同底座与回转平台连接轴的下端配合；底座气缸座安装在回转平台上，底座气缸安装在底座气缸座上；摆杆固定座安装在底座上，摆杆一端安装在摆杆固定座上，摆杆另一端与气缸相连；中间平台通过中间平台回转轴和中间平台回转轴座与底座相连，中间平台回转轴座安装在中间平台上，中间平台回转轴安装在底座上并与中间平台回转轴座相配合；中间平台铰链一端固定在底座上，中间平台铰链另一端固定在中间平台上，中间平台铰链中间通过铰链轴与气缸连接；中间平台气缸座通过螺钉固定在中间平台上，中间平台气缸固定在中间平台活塞气缸座上；工作平台通过工作平台回转轴和工作平台回转轴座与中间平台相连，工作平台回转轴座安装在中间平台上，工作平台回转轴安装在工作平台上；工作平台气缸座安装在中间平台上，工作平台气缸安装在工作平台气缸座上；工作平台铰链一端与工作平台相连，工作平台铰链另一端与中间平台相连，工作平台铰链中间通过铰链轴与气缸相连。

所述中间平台回转轴和工作平台回转轴均安装有轴承，所有轴承一端均安装有轴承盖。

所述中间平台回转轴座和工作平台回转轴座一端均安装有防尘盖。

所述气缸均加气缸防护罩。

工作时，数控系统控制底座气缸活塞的行程，推动摆杆，此时气缸绕O₁转一定的角度，由于摆杆通过摆杆固定座与底座相连，使得底座绕O₂转动到所需的角度，其结构简图如图9；数控系统控制中间平台气缸活塞的行程，一边活塞伸出，一边活塞被压缩，使铰链一边伸长，一边收缩，两者配合从而使中间平台倾斜到需要的角度；数控系统控制工作平台气缸活塞的行程，一边活塞伸出，一边活塞压缩，使铰链一边伸长，一边收缩，两者配合从而使工作平台倾斜到需要的角度；底座回转轴、中间平台和工作平台一侧的轴上均可装有圆光栅，使得它们的旋转角度能够反馈给数控系统，对其进行不断的校正，从而达到准确实时控制。

本发明具有以下突出特点：

1)由于使用气缸控制，简化了夹具的机械结构，从而省略了类似装备中电机、减速器、齿轮、齿条、联轴器、丝杆等机械零件。

2)使用范围广，由于台面具有多个自由度，不仅可以实现不同楔形角的楔形非球面工件的加工，也可以实现更加复杂曲面的加工。本发明可根据所加工楔形非球面工件的楔形角，驱动气缸带动工作台、中间平台和底座的旋转，实现工作台面实现所需的倾斜角度。

3)定位精度高，满足高精度非球面加工的需求。通过控制气缸活塞的伸缩来控制底座、中间平台和工作平台的旋转，实现工作平台一定角度的倾斜，并可利用圆光栅实现全闭环反馈，从而实现精确的倾斜角度，因此可以运用到高精度非球面加工中。

3)机构刚性好、自锁能力强、使用方便。本发明的工作台、中间平台、底座和回转平台配合紧凑，机构刚性好，且采用气缸控制可以方便的控制活塞的行程，对其进行准确定位从而达到自锁，可以方便的运用到高精度磨床工作台上实现工件的装夹。

因此，利用本发明可以保证楔形非球面加工夹具实现机械结构简单、使用扩展性好、定位精度高、机构刚性好、自锁能力强、使用方便等优点，因而具有较高的研究和应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例使用时的结构示意图。

图2为本发明实施例的结构示意图。

图3为本发明实施例结构示意图的主视图。

图4为本发明实施例结构示意图的左视图。

图5为本发明实施例结构示意图的右视图。

图6为本发明实施例结构示意图的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1～6所示，本发明实施例的主要结构设有回转平台1、底座2、底座气缸座3、底座气缸4、摆杆5、摆杆固定座6、中间平台17、中间平台气缸(7、8、29和30)、中间平台铰链(9、10、31和32)、中间平台防尘盖(11和12)、中间平台回转轴座(13和14)、中间平台回转轴(33和34)、中间平台气缸座(15、16、35和36)、工作平台26、工作平台气缸座(18、19、37和38)、工作平台气缸(20、21、39和40)、工作平台铰链(22、23、41和42)、工作平台防尘盖(24和43)、工作平台回转轴(25和44)、工作平台回转轴座(27和28)、轴承盖以及轴承等。

回转平台1通过压块A安装在精密磨床工作台上，回转平台的中间孔同底座2与回转平台1连接轴下端配合；底座气缸座3安装在回转平台1上，底座气缸4安装在底座气缸座3上；摆杆5固定座安装在底座2上，摆杆5一端安装在摆杆固定座6上，另一端与气缸4相连；中间平台17通过中间平台回转轴33和34以及中间平台回转轴座13和14与底座2相连，中间平台回转轴座13和14安装在中间平台17上，中间平台回转轴33和34安装在底座2上并与中间平台回转轴座13和14相配合；中间平台铰链9、10、31和32均是通过铰链的轴一端固定在底座2上，另一端固定在中间平台17上，中间通过铰链轴与中间平台气缸7、8、29和30连接；中间平台气缸座15、16、35和36通过螺钉固定在中间平台17上，中间平台气缸7、8、29和30固定在中间平台活塞气缸座15、16、35和36上；工作平台26通过工作平台回转轴25和44以及工作平台回转轴座27和28与中间平台17相连，工作平台回转轴座27和28安装在中间平台17上，工作平台回转轴25和44安装在工作平台26上；工作平台气缸座18、19、37和38安装在中间平台17上，工作平台气缸20、21、39和40安装在工作平台气缸座18、19、37和38上；工作平台铰链22、23、41和42均是一端与工作平台26相连，另一端与中间平台17相连，中间通过铰链轴与工作平台气缸20、21、39和40相连；所有回转轴均安装有轴承，所有轴承一端均安装有轴承盖，所有回转轴座一端均安装有防尘盖11、12、24和43。所有气缸均加气缸防护罩。

工作时，数控系统控制底座气缸4的活塞的行程，通过推动摆杆5使底座2转动到所需的角度；数控系统控制中间平台气缸7、8、29和30活塞的行程，一边活塞伸出，一边活塞被压缩，使铰链9、10、31和32一边伸长，一边收缩，两者配合从而使中间平台17倾斜到需要的角度；数控系统控制工作平台气缸20、21、39和40的活塞的行程，一边活塞伸出，一边活塞压缩，使铰链22、23、41和42一边伸长，一边收缩，两者配合从而使工作平台26倾斜到需要的角度；底座2的回转轴、中间平台17和工作平台26一侧的轴上均可装有圆光栅，使得它们的旋转角度能够反馈给数控系统，对其进行不断的校正，从而达到准确实时控制。

该方案目前考虑到是整体结构更加平稳，每个平台各使用了4个气缸，真正实际应用时在保证结构刚性的同时可以考虑将工作平台和中间平台的回转轴调整到一端，而将气缸调整到另一端，此时工作平台和中间平台将各自只用到一个气缸，大大减少了气缸的数量。

控制过程中，由数控系统对各个气缸所对应的换向阀发出指令，使其进行对应的操作，从而使气缸活塞行进相应的行程，使得底座、中间平台、工作平台转相应的角度，然后通过圆光栅获得转动的角度并反馈给数控系统。

Claims

1.气动式倾角可调的非球面加工夹具，其特征在于设有回转平台、底座、底座气缸座、底座气缸、摆杆、摆杆固定座、中间平台、中间平台气缸、中间平台铰链、中间平台防尘盖、中间平台回转轴座、中间平台回转轴、中间平台气缸座、工作平台、工作平台气缸座、工作平台气缸、工作平台铰链、工作平台防尘盖、工作平台回转轴、工作平台回转轴座、轴承盖以及轴承；

回转平台通过压块安装在精密磨床工作台上，回转平台的中间孔同底座与回转平台连接轴的下端配合；底座气缸座安装在回转平台上，底座气缸安装在底座气缸座上；摆杆固定座安装在底座上，摆杆一端安装在摆杆固定座上，摆杆另一端与底座气缸相连；中间平台通过中间平台回转轴和中间平台回转轴座与底座相连，中间平台回转轴座安装在中间平台上，中间平台回转轴安装在底座上并与中间平台回转轴座相配合；中间平台铰链一端固定在底座上，中间平台铰链另一端固定在中间平台上，中间平台铰链中间通过铰链轴与中间平台气缸连接；中间平台气缸座通过螺钉固定在中间平台上，中间平台气缸固定在中间平台气缸座上；工作平台通过工作平台回转轴和工作平台回转轴座与中间平台相连，工作平台回转轴座安装在中间平台上，工作平台回转轴安装在工作平台上；工作平台气缸座安装在中间平台上，工作平台气缸安装在工作平台气缸座上；工作平台铰链一端与工作平台相连，工作平台铰链另一端与中间平台相连，工作平台铰链中间通过铰链轴与工作平台气缸相连。

2.如权利要求1所述的气动式倾角可调的非球面加工夹具，其特征在于所述中间平台回转轴和工作平台回转轴均安装有轴承，所有轴承一端均安装有轴承盖。

3.如权利要求1所述的气动式倾角可调的非球面加工夹具，其特征在于所述中间平台回转轴座和工作平台回转轴座一端均安装有防尘盖。

4.如权利要求1所述的气动式倾角可调的非球面加工夹具，其特征在于所述气缸均加气缸防护罩。