CN106736992B - 一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床及其使用方法 - Google Patents

一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106736992B
CN106736992B CN201611228921.9A CN201611228921A CN106736992B CN 106736992 B CN106736992 B CN 106736992B CN 201611228921 A CN201611228921 A CN 201611228921A CN 106736992 B CN106736992 B CN 106736992B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrasonic
workpiece
mobile mechanism
ultrasonic vibration
polishing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201611228921.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106736992A (zh
Inventor
卞希帅
安久贺
张涛
杨晓喆
陈东奇
于天彪
赵继
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201611228921.9A priority Critical patent/CN106736992B/zh
Publication of CN106736992A publication Critical patent/CN106736992A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106736992B publication Critical patent/CN106736992B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B13/00—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/02—Frames; Beds; Carriages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/02—Drives or gearings; Equipment therefor for performing a reciprocating movement of carriages or work- tables
    • B24B47/04—Drives or gearings; Equipment therefor for performing a reciprocating movement of carriages or work- tables by mechanical gearing only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/12—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床，由机床、抛光液超声雾化施液装置和工件在线检测装置组成；机床上有X、Z和Y向移动机构；Z向移动机构上有主轴超声振动抛光装置，Y向移动机构上有Y向超声振动装置，在Y向超声振动装置上有C向转动工作台。该机床通过五轴联动可使抛光头轴线方向与工件抛光点的法线平行，抛光头转动时，Y向超声振动装置的超声波和绕Z向摆动的超声振动抛光装置的超声波在平面内垂直耦合，当Y向超声振动装置的振幅A1大于超声振动抛光装置的振幅A2时，抛光头与工件能够形成长轴在Y方向、短轴处于工件抛光点法线位置的椭圆形加工轨迹，从而使抛光头与工件的接触面积增大，曲面去除率和抛光加工效率可大幅提高。

Description

一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床及其使用方法
技术领域
本发明涉及抛光用机械，特别是一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床及其使用方法。
背景技术
随着工业技术的发展，硬脆材料在航空航天、汽车、模具、光学以及半导体等领域展现出广阔的应用前景。光学玻璃常被用来制作侦查卫星照相机镜头、隐形雷达探照镜、高速飞行器窗口、天文望远镜的大型反射镜以及激光发射装置中的光学透镜、棱镜等。硬脆材料光学元件常规切削加工非常困难，通常通过超精密研磨、抛光及超精密磨削加工获得，但该方式加工时间长，加工成本较高。为解决这一加工难题，20世纪初一种超声抛光加工方法开始应用于工业领域。超声抛光可减小切削力和切削温度，减小刀具磨损，提高加工质量，拓展可加工材料范围，特别适合加工玻璃、陶瓷、石英、金刚石以及硅等各种硬脆材料。
为解决目前各种超声抛光机床存在的包括抛光头轴线方向与复杂曲面元件抛光点的法线方向不重合导致的因抛光头与工件表面接触应力不均匀影响工件表面抛光精度；抛光过程中抛光头在最大弹性压缩深度时对工件表面易产生损伤；工件浸泡在抛光液中使超声传递的能量被分散，传递给抛光液中磨粒的能量较少，加工效率较低；抛光过程中工件离线检测反复安装产生的定位误差对加工质量和效率的不利影响等诸多技术问题，本申请人曾在申请号为201611119653.7的中国专利申请说明书中披露了一种曲面加工用五轴二维超声抛光机床。该机床由机架、XYZ三维移动机构、旋转式超声振动抛光装置、旋转工作台、抛光液超声雾化施液装置和工件在线检测装置组成。用其抛光光学复杂曲面元件时，将元件的表面形状参数转化为抛光头的走刀文件，通过运动学反解获得机床的数控程序，通过程序控制系统使机床五轴联动(三维移动和二维转动)，使抛光头轴线方向与工件抛光点的法线始终保持重合；根据抛光需要的雾化程度确定抛光液超声雾化施液装置使用的超声波频率；旋转式超声振动抛光装置的振幅根据抛光液雾化施液装置和被加工工件的技术参数以及工件最大弹性压缩深度时的临界冲击速度和临界切削速度按计算公式求得；由工件在线检测装置对工件曲面进行在线检测。该超声抛光机床虽然解决了现有超声抛光机床存在的上述技术问题，但因施加在主轴上的一维超声振动只能使抛光头沿主轴方向做往复直线运动，抛光功率较低，同时因抛光加工时抛光头的运动轨迹在复杂曲面上仅为单一的点，加工效率不够高。
发明内容
为提高光学曲面抛光加工效率，本发明提供一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床及这种机床的使用方法。
本发明提供的光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床，包括五轴机床、抛光液超声雾化施液装置和工件在线检测装置；
所述五轴机床包括由机座和与机座垂直固接成一体的机架构成的机身；在机身上有X向移动机构、Z向移动机构和Y向移动机构；在Z向移动机构上有主轴超声振动抛光装置，在Y向移动机构上有Y向超声振动装置，在Y向超声振动装置上有C向转动工作台；
所述X向移动机构包括固定在机架上部的X向移动机构底座，在X向移动机构底座上安装有X向伺服电机及由X向伺服电机驱动的X向滚珠丝杠,X向滚珠丝杠通过与其配合的X向螺母与X向溜板固接，X向溜板下部有可沿X向移动机构底座上部的X向导轨滑动的X向滑块；
所述Z向移动机构包括固定在所述X向溜板上的Z向移动机构底座，在Z向移动机构底座上安装有Z向伺服电机及由Z向伺服电机驱动的Z向滚珠丝杠，Z向滚珠丝杠通过与其配合的Z向螺母与Z向溜板固接，Z向溜板下部有可沿Z向移动机构底座上的Z向导轨滑动的Z向滑块；
所述Z向移动机构上的主轴超声振动抛光装置包括固定安装在Z向溜板上的箱体，在箱体上安装有B向伺服电机和由B向伺服电机驱动的B向蜗杆蜗轮传动机构，箱体的前面有B向蜗杆蜗轮传动机构带动的B向转动台，B向转动台上安装有由主轴电机、换能器、变幅杆组成的超声装置，变幅杆的下端安装有抛光头；
所述Y向移动机构包括固定在机座上的Y向移动机构底座，在Y向移动机构底座上安装有Y向伺服电机及由Y向伺服电机驱动的Y向滚珠丝杠，Y向滚珠丝杠通过Y向螺母驱动Y向溜板，通过与Y向底板下部固接的Y向滑块沿Y向移动机构底座两侧上部的Y向导轨做Y向移动；
所述Y向移动机构上的Y向超声振动装置包括固定安装在Y向溜板上的Y向超声装置底座，在Y向超声装置底座的左端固定安装Y向超声换能器，Y向超声换能器前端有Y向超声变幅杆，在Y向超声装置底座的两侧设有超精密导轨，在超精密导轨上有通过下部带有滑槽的精密滑块可在超精密导轨上滑动的平台，平台的右端通过弹簧与Y向超声装置底座的右端相接，Y向超声变幅杆的前端与平台的左端连接；
所述Y向超声振动装置上的C向转动工作台包括安装在所述平台上的C向伺服电机、C向蜗杆蜗轮传动机构和工件固定盘，C向伺服电机通过C向蜗杆蜗轮传动机构驱动工件固定盘做C向转动；
所述抛光液超声雾化施液装置(2)包括一个五自由度机械臂(201)和安装在五自由度机械臂前端的超声雾化喷头(202)；
所述工件在线检测装置为由三坐标测量机(系现有技术装置)和安装在三坐标测量机上的非接触式激光测量头组成。
上述光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床的使用方法，包括以下步骤：
(1)将工件(光学曲面元件)表面的形状参数转化为抛光头的走刀文件，通过运动学反解获得机床的数控程序，通过程序控制系统使机床五轴联动(三维移动和二维转动)，使抛光头轴线方向与工件抛光点的法线方向始终保持平行；
(2)通过抛光头的主轴位姿反解得到抛光液超声雾化施液装置五自由度机械臂的数控程序，使五自由度机械臂与抛光头实现随动，并使抛光液喷射方向与工件抛光点法线方向的保持45±5度夹角；
(3)根据工件抛光需要的雾化程度(液滴的直径)确定抛光液超声雾化施液装置使用的超声波频率f3(由喷头产品的标定函数给出)；
(4)Y向超声振动装置的超声波频率f1和主轴超声振动抛光装置的超声波频率f2在20—35KHz范围内选取，并使f1＝f2；Y向超声振动装置的超声波振幅A1和主轴超声振动抛光装置的超声波振幅A2按工件抛光要求选取，并使A1>A2；
(5)抛光过程中，当工件曲面加工精度需要检测时，通过Y向移动机构将工件退出加工区，由工件在线检测装置对工件曲面进行检测，根据检测结果，如需继续进行抛光，通过Y向移动机构将工件退回加工区，继续进行抛光加工，直至工件曲面抛光质量达到要求为止。
与背景技术中所述五轴二维超声抛光机床相比较，本发明的有益效果是：
1、本发明超声抛光机床采用五轴联动(三维移动和二维转动)，可使抛光头轴线方向与工件抛光点的法线方向始终保持平行，在抛光头转动的同时，Y向超声振动装置的超声波可与做B向摆动的主轴超声振动抛光装置的超声波在平面内垂直耦合，当Y向超声振动装置的振幅A1大于主轴超声振动抛光装置的振幅A2时，抛光头与工件能够形成长轴在Y方向、短轴处于工件抛光点法线位置的椭圆形加工轨迹，使抛光头与工件的接触面积大大超过上述现有五轴二维超声抛光机床的抛光头与工件的接触面积，从而使其曲面去除率和抛光加工效率大幅度提高。
2、同样，本发明通过抛光液超声雾化施液装置的五自由度机械臂带动超声雾化喷头与抛光头随动，并以与抛光点法线保持45度夹角方向喷射抛光液，使汽雾状态的抛光液对准抛光点喷入抛光头与工件之间，可避免抛光头干磨引起的工件表面损伤，并有利于节约抛光液；通过工件在线测量装置实现抛光过程在线测量，可避免工件离线检测因反复安装产生的定位误差对加工质量和抛光效率的不利影响；也可用其加工直径为300～350mm的大尺寸光学复杂曲面元件。
附图说明
图1是本发明超声抛光机床的整体结构示意图，
图2是图1中五轴机床的结构示意图，
图3是图2中X向移动机构的示意图，
图4是图2中Z向移动机构的示意图，
图5是图2中主轴超声振动抛光装置的示意图，
图6是图2中Y向移动机构的示意图，
图7是图2中Y向超声振动装置的示意图，
图8是图2中C向转动工作台的示意图，
图9是图1中抛光液超声雾化施液装置的示意图，
图10是图9抛光液超声雾化施液装置的超声雾化喷头喷洒抛光液方向示意图，
图11是工件表面抛光轨迹示意图，
图12是图1中工件在线检测装置的示意图。
图中：1五轴机床，101机座，102机架，103X向移动机构，1031X向移动机构底座，1032X向伺服电机，1033X向滚珠丝杠,1034X向溜板，1035X向滑块，1036X向螺母，1037X向导轨，104Z向移动机构，1041Z向移动机构底座，1042Z向伺服电机，1043Z向滚珠丝杠，1044Z向溜板,1045Z向螺母,1046Z向滑块,1047Z向导轨，105主轴超声振动抛光装置，1051箱体，1052B向伺服电机，1053B向蜗杆蜗轮传动机构，1054B向转动台，1055抛光头，1056变幅杆，1057换能器，1058主轴电机，106C向转动工作台，1061C向伺服电机，1062C向蜗杆蜗轮传动机构，1063工件固定盘，107Y向超声振动装置，1071Y向超声装置底座，1072Y向超声换能器，1073Y向超声变幅杆，1074平台，1075超精密导轨，1076精密滑块，1077弹簧，108Y向移动机构，1081Y向移动机构底座，1082Y向伺服电机，1083Y向滚珠丝杠，1084Y向螺母，1085Y向溜板，1086Y向滑块，1087Y向导轨，2抛光液超声雾化施液装置，201五自由度机械臂，202超声雾化喷头，3工件在线检测装置，301三坐标测量机，302非接触式激光测量头，4工件，401加工轨迹。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床，包括五轴机床1、抛光液超声雾化施液装置2和工件在线检测装置3。
如图2所示，所述五轴机床1包括由机座101和与机座垂直固接成一体的机架102构成的机身；在机身上有X向移动机构103、Z向移动机构104和Y向移动机构108；在Z向移动机构上有主轴超声振动抛光装置105，在Y向移动机构上有Y向超声振动装置107，在Y向超声振动装置上有C向转动工作台106。
如图2和图3所示，所述X向移动机构103包括固定在机架102上部的X向移动机构底座1031，在X向移动机构底座上安装有X向伺服电机1032及由X向伺服电机驱动的X向滚珠丝杠1033,X向滚珠丝杠通过与其配合的X向螺母1036与X向溜板1034固接，X向溜板下部有可沿X向移动机构底座上部的X向导轨1037滑动的X向滑块1035。
如图2和图4所示，所述Z向移动机构105包括固定在所述X向溜板1034上的Z向移动机构底座1041，在Z向移动机构底座上安装有Z向伺服电机1042及由Z向伺服电机驱动的Z向滚珠丝杠1043，Z向滚珠丝杠通过与其配合的Z向螺母1045与Z向溜板1044固接，Z向溜板下部有可沿Z向移动机构底座上的Z向导轨1047滑动的Z向滑块1046。
如图5所示，所述Z向移动机构上的主轴超声振动抛光装置包括固定安装在Z向溜板1044上的箱体1051，在箱体上安装有B向伺服电机1052和由B向伺服电机驱动的B向蜗杆蜗轮传动机构1053，箱体的前面有B向蜗杆蜗轮传动机构带动的B向转动台1054，B向转动台上安装有由主轴电机1058、换能器1057、变幅杆1056组成的超声装置，变幅杆的下端安装有抛光头1055。
如图2和图6所示，所述Y向移动机构108包括固定在机座101上的Y向移动机构底座1081，在Y向移动机构底座上安装有Y向伺服电机1082及由Y向伺服电机驱动的Y向滚珠丝杠1083，Y向滚珠丝杠通过Y向螺母1084驱动Y向溜板1085，通过与Y向底板下部固接的Y向滑块1086沿Y向移动机构底座两侧上部的Y向导轨1087做Y向移动。
如图2和图7所示，所述Y向移动机构108上的Y向超声振动装置包括固定安装在Y向溜板1085上的Y向超声装置底座1071，在Y向超声装置底座的左端固定安装Y向超声换能器1072，Y向超声换能器前端有Y向超声变幅杆1073，在Y向超声装置底座的两侧设有超精密导轨1075，在超精密导轨上有通过下部带有滑槽的精密滑块1076可在超精密导轨上滑动的平台1074，平台的右端通过弹簧1077与Y向超声装置的右端相接，Y向超声变幅杆的前端与平台的左端连接。
如图2和图8所示，所述Y向超声振动装置107上的C向转动工作台106包括安装在所述平台1074上的C向伺服电机1061、C向蜗杆蜗轮传动机构1062和工件固定盘1063，C向伺服电机通过C向蜗杆蜗轮传动机构驱动工件固定盘转动，工件4通过夹具(未图示)固定在工件固定盘上。
如图1和图9所示，所述抛光液超声雾化施液装置2包括一个五自由度机械臂201和安装在五自由度机械臂前端的超声雾化喷头202；
如图1和图12所示，所述工件在线检测装置3由三坐标测量机301(系现有技术装置)和安装在三坐标测量机上的非接触式激光测量头302组成。
以下为使用上述五轴三维超声抛光机床加工光学曲面元件的一个实施例。
该光学曲面元件为石英玻璃，尺寸为300mm×300mm×200mm，抛光曲面为凹形面,抛光液超声雾化施液装置使用的抛光液为碳化硅磨粒悬浊液，超声雾化使用的超声波频率f3为100KHz。
为了提高抛光功率和抛光加工效率，使用上述五轴三维超声抛光机床按以下方法对该工件进行抛光。
将该工件表面的形状参数转化为抛光头的走刀文件，通过运动学反解获得机床的数控程序；通过抛光头主轴位姿反解得到抛光液超声雾化施液装置的五自由度机械臂的数控程序。
机床的Y向超声振动装置的振幅A1＝30μm，主轴超声振动装置的振幅A2＝20μm，Y向超声振动装置频率f1和主轴超声振动装置的频率f2均为20KHz，Y向超声振动装置的初相位为90°，主轴超声振动装置的初相位为0°。
抛光时，通过程序控制系统使机床五轴联动，使抛光头轴线方向与工件抛光点的法线方向始终保持平行；五自由度机械臂通过其数控程序控制使抛光液喷射方向与工件抛光点法线保持45度夹角(如图10所示)，超声雾化喷头与抛光头随动。
抛光过程中，Y轴向的超声振动经C向旋转台传递给安装在其上的工件，工件的轨迹为沿Y轴方向直线超声振动；主轴上的超声波振动作用于抛光头上，抛光头的轨迹为沿主轴方向直线超声振动；两个超声的方向夹角为90°，耦合成的加工轨迹401为椭圆形曲线(如图11所示)，该椭圆形曲线的短轴处于工件抛光点的法线位置上。
与背景技术所述五轴二维超声抛光机床相比，抛磨面积大大增加，抛光加工效率可提高三倍以上。
该实施例抛光过程中，通过工件在线检测装置对工件先后共进行过5次在线检测，最后得到的加工工件表面光滑无伤痕。

Claims (2)

1.一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床，包括五轴机床(1)、抛光液超声雾化施液装置(2)和工件在线检测装置(3)；其特征在于：
所述五轴机床(1)包括由机座(101)和与机座垂直固接成一体的机架(102)构成的机身；在机身上有X向移动机构(103)、Z向移动机构(104)和Y向移动机构(108)；在Z向移动机构(104)上有主轴超声振动抛光装置(105)，在Y向移动机构(108)上有Y向超声振动装置(107)，在Y向超声振动装置上有C向转动工作台(106)；
所述X向移动机构(103)包括固定在机架(102)上部的X向移动机构底座(1031)，在X向移动机构底座上安装有X向伺服电机(1032)及由X向伺服电机驱动的X向滚珠丝杠(1033),X向滚珠丝杠通过与其配合的X向螺母(1036)与X向溜板(1034)固接，X向溜板下部有可沿X向移动机构底座上部的X向导轨(1037)滑动的X向滑块(1035)；
所述Z向移动机构(104)包括固定在所述X向溜板(1034)上的Z向移动机构底座(1041)，在Z向移动机构底座上安装有Z向伺服电机(1042)及由Z向伺服电机驱动的Z向滚珠丝杠(1043)，Z向滚珠丝杠通过与其配合的Z向螺母(1045)与Z向溜板(1044)固接，Z向溜板下部有可沿Z向移动机构底座上的Z向导轨(1047)滑动的Z向滑块(1046)；
所述Z向移动机构(104)上的主轴超声振动抛光装置包括固定安装在Z向溜板(1044)上的箱体(1051)，在箱体上安装有B向伺服电机(1052)和由B向伺服电机驱动的B向蜗杆蜗轮传动机构(1053)，箱体的前面有B向蜗杆蜗轮传动机构带动的B向转动台(1054)，B向转动台上安装有由主轴电机(1058)、换能器(1057)、变幅杆(1056)组成的超声装置，变幅杆的下端安装有抛光头(1055)；
所述Y向移动机构(108)包括固定在机座(101)上的Y向移动机构底座(1081)，在Y向移动机构底座上安装有Y向伺服电机(1082)及由Y向伺服电机驱动的Y向滚珠丝杠(1083)，Y向滚珠丝杠通过Y向螺母(1084)驱动Y向溜板(1085)，通过与Y向底板下部固接的Y向滑块(1086)沿Y向移动机构底座两侧上部的Y向导轨(1087)做Y向移动；
所述Y向移动机构(108)上的Y向超声振动装置包括固定安装在Y向溜板(1085)上的Y向超声装置底座(1071)，在Y向超声装置底座的左端固定安装Y向超声换能器(1072)，Y向超声换能器前端有Y向超声变幅杆(1073)，在Y向超声装置底座的两侧设有超精密导轨(1075)，在超精密导轨上有通过下部带有滑槽的精密滑块(1076)可在超精密导轨上滑动的平台(1074)，平台的右端通过弹簧(1077)与Y向超声装置底座的右端相接，Y向超声变幅杆(1073)的前端与平台的左端连接；
所述Y向超声振动装置(107)上的C向转动工作台(106)包括安装在所述平台(1074)上的C向伺服电机(1061)、C向蜗杆蜗轮传动机构(1062)和工件固定盘(1063)，C向伺服电机通过C向蜗杆蜗轮传动机构驱动工件固定盘做C向转动；
所述抛光液超声雾化施液装置(2)包括一个五自由度机械臂(201)和安装在五自由度机械臂前端的超声雾化喷头(202)；
所述工件在线检测装置(3)为由三坐标测量机(301)和安装在三坐标测量机上的非接触式激光测量头(302)组成。
2.权利要求1所述光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床的使用方法，包括以下步骤：
(1)将工件表面的形状参数转化为抛光头的走刀文件，通过运动学反解获得机床的数控程序，通过程序控制系统使机床五轴联动，使抛光头轴线方向与工件抛光点的法线方向始终保持平行；
(2)通过抛光头的主轴位姿反解得到抛光液超声雾化施液装置五自由度机械臂的数控程序，使其与抛光头实现随动，并使抛光液喷射方向与工件抛光点法线方向的保持45±5度夹角；
(3)根据工件抛光需要的雾化程度确定抛光液超声雾化施液装置使用的超声波频率f3；
(4)Y向超声振动装置的超声波频率f1和主轴超声振动抛光装置的超声波频率f2在20—35KHz范围内选取，并使f1＝f2；Y向超声振动装置的超声波振幅A1和主轴超声振动抛光装置的超声波振幅A2按工件抛光要求选取，并使A1>A2；
(5)抛光过程中，当工件曲面加工精度需要检测时，通过Y向移动机构将工件退出加工区，由工件在线检测装置对工件曲面进行检测，根据检测结果，如需继续进行抛光，通过Y向移动机构将工件退回加工区，继续进行抛光加工，直至工件曲面抛光质量达到要求为止。
CN201611228921.9A 2016-12-27 2016-12-27 一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床及其使用方法 Expired - Fee Related CN106736992B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611228921.9A CN106736992B (zh) 2016-12-27 2016-12-27 一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床及其使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611228921.9A CN106736992B (zh) 2016-12-27 2016-12-27 一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床及其使用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106736992A CN106736992A (zh) 2017-05-31
CN106736992B true CN106736992B (zh) 2018-08-28

Family

ID=58922001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611228921.9A Expired - Fee Related CN106736992B (zh) 2016-12-27 2016-12-27 一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床及其使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106736992B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111185816A (zh) * 2020-01-10 2020-05-22 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 二维随机振动抛光机床及其抛光方法

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107398783B (zh) * 2017-08-22 2019-05-21 杭州电子科技大学 一种金属材料表面纳米级形貌加工方法及装置
CN107583972A (zh) * 2017-09-21 2018-01-16 庄亮 拨叉变形智能检测与矫正装置
CN107584339A (zh) * 2017-10-09 2018-01-16 苏州科技大学 一种表面超精密抛光加工装置与方法
WO2019109920A1 (zh) * 2017-12-06 2019-06-13 青岛理工大学 超声振动辅助磨削液微通道浸润的纳米流体微量润滑磨削装置
CN107855836B (zh) * 2017-12-06 2019-10-29 青岛理工大学 纳米流体微量润滑磨削装置
CN108406324B (zh) * 2018-03-22 2019-11-15 长春理工大学 旋转超声三维椭圆振动浸抛光液铣削加工装置及方法
CN108381306B (zh) * 2018-05-02 2023-04-07 吉林大学 一种三组超声振子成锥体结构的超声加工机床及控制方法
CN108582497B (zh) * 2018-05-22 2020-01-07 杭州电子科技大学 一种三摆角超声加工装置及其加工方法
CN109605168B (zh) * 2018-11-30 2021-09-14 中国兵器科学研究院宁波分院 一种大直径光学元件的加工系统
CN109434664A (zh) * 2018-12-25 2019-03-08 广东大雅智能厨电股份有限公司 一种自动跟踪轮廓的抛光装置
CN109396972B (zh) * 2019-01-07 2020-06-05 东北大学 一种超声辅助光学硬脆材料抛磨加工系统及方法
CN110355644A (zh) * 2019-05-17 2019-10-22 沧州隆利辉电子科技有限公司 一种钣金件用打磨装置
CN110076676B (zh) * 2019-05-29 2020-04-21 南京灵雀智能制造有限公司 一种内部曲面抛光机器及其工作方法
CN110293471A (zh) * 2019-07-24 2019-10-01 深圳市久久犇自动化设备股份有限公司 一种曲面工件的加工方法及用于该方法中的设备
CN110587456A (zh) * 2019-09-27 2019-12-20 东莞市尚弘博实业有限公司 一种抛光设备
CN110561267B (zh) * 2019-09-27 2024-08-02 东莞市尚弘博实业有限公司 一种抛光工件轴抛光压力自动补偿机构及抛光设备
CN110814897A (zh) * 2019-10-15 2020-02-21 广东博智林机器人有限公司 打磨机器人
CN113070743B (zh) * 2020-01-03 2022-06-28 上海飞机制造有限公司 一种机器人末端执行器及机器人
CN111381622A (zh) * 2020-03-23 2020-07-07 佛山科学技术学院 一种基于微滴抛光的3d打印表面处理控制系统
CN111469529B (zh) * 2020-05-28 2022-02-22 广东华中科技大学工业技术研究院 一种全自动撕膜变曲率曲面贴合检测一体机
CN111687739A (zh) * 2020-07-17 2020-09-22 深圳西可实业有限公司 一种曲面抛光机
CN113386015B (zh) * 2021-06-22 2022-07-26 吉林大学 一种多轴运动与串联机械手复合驱动四反镜抛光机床
CN113664677B (zh) * 2021-07-26 2024-05-31 甘肃博睿交通重型装备制造有限公司 一种用于波形钢腹板钢箱梁隔板的打磨装置
CN113601320B (zh) * 2021-07-28 2022-06-07 浙江大学 一种浮动非接触式超声增强柔性子孔径抛光装置及方法
CN113997130B (zh) * 2021-11-03 2023-10-24 长春工业大学 一种光学曲面加工用二维超声振动抛光装置
CN114851023A (zh) * 2022-04-28 2022-08-05 中国兵器科学研究院宁波分院 一种用于大尺寸非球面光学元件研抛机床的在位检测方法
CN115256197B (zh) * 2022-09-27 2022-12-20 西安成立航空制造有限公司 一种航空航天发动机用曲型薄壁件抛光装置及工艺

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2554482A1 (de) * 1975-08-21 1977-03-03 Nissin Diamond Co Ltd Ultraschall-laeppmaschine
CN101323093A (zh) * 2008-07-07 2008-12-17 黄建明 数控机床刀具在线修磨装置
CN202062262U (zh) * 2011-04-28 2011-12-07 北京市电加工研究所 拉丝模超声波整形抛光机
CN102581764A (zh) * 2012-02-16 2012-07-18 厦门大学 磨削抛光和检测一体式机床
CN103481123A (zh) * 2013-08-26 2014-01-01 北京迪蒙特佳工模具技术有限公司 一种拉丝模自动超声整形加工机及加工方法
CN106002543A (zh) * 2016-07-15 2016-10-12 长春工业大学 一种基于粘弹性材料的主动柔顺研抛装置与方法
CN206316881U (zh) * 2016-12-27 2017-07-11 东北大学 一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6386947B2 (en) * 2000-02-29 2002-05-14 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for detecting wafer slipouts

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2554482A1 (de) * 1975-08-21 1977-03-03 Nissin Diamond Co Ltd Ultraschall-laeppmaschine
CN101323093A (zh) * 2008-07-07 2008-12-17 黄建明 数控机床刀具在线修磨装置
CN202062262U (zh) * 2011-04-28 2011-12-07 北京市电加工研究所 拉丝模超声波整形抛光机
CN102581764A (zh) * 2012-02-16 2012-07-18 厦门大学 磨削抛光和检测一体式机床
CN103481123A (zh) * 2013-08-26 2014-01-01 北京迪蒙特佳工模具技术有限公司 一种拉丝模自动超声整形加工机及加工方法
CN106002543A (zh) * 2016-07-15 2016-10-12 长春工业大学 一种基于粘弹性材料的主动柔顺研抛装置与方法
CN206316881U (zh) * 2016-12-27 2017-07-11 东北大学 一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111185816A (zh) * 2020-01-10 2020-05-22 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 二维随机振动抛光机床及其抛光方法
CN111185816B (zh) * 2020-01-10 2021-09-07 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 二维随机振动抛光机床及其抛光方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106736992A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106736992B (zh) 一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床及其使用方法
CN206316881U (zh) 一种光学曲面加工用五轴三维超声抛光机床
CN106736991B (zh) 一种五轴三维超声抛光机床及其使用方法
CN106475868B (zh) 一种光学曲面加工用五轴二维超声抛光机床及其使用方法
CN109396972B (zh) 一种超声辅助光学硬脆材料抛磨加工系统及方法
CN102922388B (zh) 大口径复杂光学镜面精密研抛机器人系统
US8961267B2 (en) Ophthalmic machine and method for machining and/or polishing a lens
US8403725B2 (en) Method and device for machining workpieces
CN108972343B (zh) 一种二自由度磨抛接触力控制方法及系统
CN108972302B (zh) 一种非谐振式振动辅助抛光装置及方法
CN206316880U (zh) 一种五轴三维超声抛光机床
CN102161168B (zh) 小口径非球面复合精密加工机床
CN101983838A (zh) 基于智能数控平台的铣磨抛光装置
CN206717546U (zh) 一种高精度五轴多维超声抛光装置
CN106826474A (zh) 小尺寸薄壁复杂结构件超精密磨削用机床
CN106002543A (zh) 一种基于粘弹性材料的主动柔顺研抛装置与方法
CN109848767A (zh) 高精度四维超声抛光装置及其使用方法
CN206263736U (zh) 一种光学曲面加工用五轴二维超声抛光机床
CN111230607A (zh) 一种水轮机转轮叶片复杂型面机器人打磨抛光方法
CN211275752U (zh) 一种在线激光清洗装置
CN102975097A (zh) 一种磨抛复合加工机床
US20090044669A1 (en) Machining method employing oblique workpiece spindle
CN112461264A (zh) 一种石英半球谐振子纳米制造装备
JP2005342875A (ja) 曲面加工装置並びにこれを用いて形成された光学素子及び光学素子金型、パラレルリンク機構のキャリブレーション方法
CN113500495B (zh) 基于工业机器人的具有在线检测的气囊抛光装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180828