CN102632444A - 一种高精度非球面磨床 - Google Patents

Abstract

一种高精度非球面磨床，包括具有阶梯状凹槽的基座，基座的阶梯上连接有X轴导轨压条，凹槽中放置X轴溜板，X轴溜板上连接转台，基座左右两侧设置立柱，两根立柱上连接横梁，横梁上对称布置Y轴导轨压条以及与Y轴导轨压条滑动连接的Y轴溜板，在Y轴溜板上通过螺栓连接Z轴配重，在Y轴溜板的一侧安装Z轴，Z轴的滑枕下方安装砂轮轴。工作时，将工件固定于转台，通过X轴溜板移动到合适的位置，同理，Y轴溜板和Z轴也相应移动到适当的位置，砂轮轴对工件进行打磨。本发明具有高精度、高刚度以及稳定性能好以及加工工件尺寸大的特点。

Description

一种高精度非球面磨床

技术领域

本发明属于机械超精密制造技术领域，特别涉及一种高精度非球面磨床。

背景技术

大口径非球面元件的精度要求非常高，国内现行的加工设备加工此类元件存在着加工口径范围小、精度不高以及加工效率低等不足。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高精度非球面磨床，具有高精度、高刚度以及稳定性能好的特点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高精度非球面磨床，主要包括具有阶梯状凹槽的基座1，基座1的阶梯上连接X轴导轨压条3，基座1的凹槽中放置X轴溜板2，X轴溜板2上连接转台4，基座1左右两侧设置立柱5，两根立柱5上连接横梁6，横梁6上对称布置Y轴导轨压条8以及与Y轴导轨压条8滑动连接的Y轴溜板7，在Y轴溜板7上连接Z轴配重9，在Y轴溜板7的一侧安装Z轴10，Z轴10的滑枕17下方安装砂轮轴11。

所述的Y轴溜板7采用双L型。

所述的X轴导轨压条3、Y轴导轨压条8和Z轴10的滑枕17三者滑动时所采用的静压导轨结构相同，均为封闭式液体静压导轨。

本发明采用阶梯状凹槽的基座1，使得X轴溜板3为沉入机床底座式设计，降低了立柱的高度，增强了机床刚度以及稳定性；Y轴溜板由双L型部件组成矩形封闭式溜板，溜板环抱住横梁，同时采用设计合理的封闭式液体静压导轨，，使得Y轴溜板的刚度大大提高，同时也提高了机床整体刚度。

本发明的磨床三个轴的导轨均采用液体静压导轨，同时以流量控制块控制静压油膜的厚度，使其不发生变化，因此三个导轨均具有较高的高精度、高刚度、高寿命、高平稳性、良好导向性以及无低速爬行，极大地提高了大尺寸工件的加工精度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的X轴闭式液体静压导轨示意图。

图3是本发明的Y轴溜板的示意图。

图4为本发明的Z轴结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细叙述。

如附图所示，一种高精度非球面磨床，主要包括具有阶梯状凹槽的基座1，基座1的阶梯上通过螺栓连接X轴导轨压条3，基座1的凹槽中放置X轴溜板2，X轴溜板2上连接转台4，基座1左右两侧设置立柱5，两根立柱5上连接横梁6，横梁6上对称布置Y轴导轨压条8以及与Y轴导轨压条8滑动连接的Y轴溜板7，在Y轴溜板7上通过螺栓连接Z轴配重9，在Y轴溜板7的一侧安装Z轴10，Z轴10的滑枕17下方安装砂轮轴11。

所述的Y轴溜板7采用双L型。

所述的X轴导轨压条3、Y轴导轨压条8和Z轴10的滑枕17三者滑动时所采用的静压导轨结构相同，均为封闭式液体静压导轨。

本发明包括X轴、Y轴、Z轴和龙门框架这几部分。基座1、立柱5以及横梁6构成本发明的龙门框架。X轴由花岗岩阶梯凹槽状基座1，铸铁X轴溜板22，花岗岩X轴导轨压条3，部件转台4组成。

参照图2，在图2中，13为导向静压块，14为背压静压块，15为承压静压块，他们与对称布置在溜板另外一侧的静压块共同组成闭式静压导轨的静压块组，所以X轴导轨结构为闭式，溜板导向导轨副布置在溜板的两侧，同时侧向导轨副的位置为溜板竖直方向上重心处，侧向导轨副由安装在溜板上的静压块和机床基座上的静压腔导轨配合面所组成。

Y轴由花岗岩方形横梁6，双L型封闭式Y轴溜板7，对称布置在横梁6上方的Y轴导轨压条8组成机床的Y轴。参照图3，Y轴导轨16为闭式液体静压导轨，主导轨布置在横梁的上方，同时在在横梁的前后面偏下方的位置处对称布置了一对液体静压导轨。

Z轴10由Z轴安装座18，滑枕17，滚珠丝杠19，旋转伺服电机20，承重液柱21等组成。Z轴安装座18通过螺栓连接在Y轴溜板7上；滑枕17置于安装座之中；滚珠丝杠19连接着滑枕17与旋转伺服电机20；承重液柱21装在安装座18上，连接滑枕17；滑枕17下方安装砂轮轴11。

本发明X轴的运动是由布置在溜板下方和基座凹槽中对称的两块平板式直线电机来驱动，这样避免了单块平板直线电机主次级之间的巨大吸引力对溜板变形的影响；Y轴的运动是由布置在横梁上方中间位置的平板直线电机来驱动的。Z轴的运动是靠滚珠丝杠来驱动的。

本发明的三个直线轴的运动位置测量均是由光栅尺来完成的。

本发明的工作原理为：

本发明的三个直线轴均采用闭式液体静压导轨，以X轴为例来说明液体静压导轨的工作原理。将固定压力的压力油通过流量控制器组12导入各个直线轴的静压腔，从而在静压腔和导轨之间形成静压油膜，静压油膜将X轴溜板2与机床基座1隔离起来，使得X轴溜板2的浮动起来。静压油膜的厚度可以通过静压块进行控制，使得各个油膜的厚度达到设计的厚度要求并且几乎不变化，为精密运动提供了良好的条件。在图2中，13为导向静压块，14为背压静压块，15为承压静压块，他们与对称布置在溜板另外一侧的静压块共同组成闭式静压导轨的静压块组。另外，结合液体静压导轨的优势，使得这种类型的导轨形式可以满足超精密机床运动所需的高精度、高刚度、高寿命、高平稳性、良好导向性以及无低速爬行的要求。

加工工件时，将工件固定于转台4上。通入静压油后，在X轴溜板2与基座1之间、Y轴溜板7与横梁之间、Z轴滑枕17与安装座18之间产生油膜，X、Y轴的溜板、Z轴滑枕17处于悬浮状态。根据加工的需要，X轴直线电机、Y轴直线电机、Z轴滚珠丝杠19带动各轴按照数控系统设定动作的进行运动，同时转台由力矩电机按照数控系统的控制转动。随着砂轮轴11的转动以及砂轮与工件之间的接触，砂轮开始磨削工件。

本发明整台磨床采用高精度的光栅尺，精确测量各个运动部件的位置。光栅尺与数控系统组成全闭环系统，精确控制机床的运动。

Claims (3)

1.一种高精度非球面磨床，其特征在于，包括具有阶梯状凹槽的基座(1)，基座(1)的阶梯上连接X轴导轨压条(3)，基座(1)的凹槽中放置X轴溜板(2)，X轴溜板(2)上连接转台(4)，基座(1)左右两侧设置立柱(5)，两根立柱(5)上连接横梁(6)，横梁(6)上对称布置Y轴导轨压条(8)以及与Y轴导轨压条(8)滑动连接的Y轴溜板(7)，在Y轴溜板(7)上连接Z轴配重(9)，在Y轴溜板7的一侧安装Z轴(10)，Z轴10的滑枕17下方安装砂轮轴(11)。

2.根据权利要求1所述的一种高精度非球面磨床，其特征在于，所述的Y轴溜板(7)采用双L型。

3.根据权利要求1所述的一种高精度非球面磨床，其特征在于，所述的X轴导轨压条(3)、Y轴导轨压条(8)和Z轴(10)的滑枕(17)三者滑动时所采用的静压导轨结构相同，均为封闭式液体静压导轨。

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