CN111215646B - 一种卧式超精密光学镜头定心车床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卧式超精密光学镜头定心车床，包括床身托架和设置在床身托架上的机床床身，机床床身上设有在Z轴方向可移动并旋转的主轴机构、分别在X轴方向可移动的检测机构和车刀机构。机床床身上固定连接有X轴底座，X轴底座上设有X轴导轨，X轴导轨上滑动连接有X1轴溜板，X1轴溜板上固定连接有检测镜头的外圆直径和端面高度尺寸的测头检测装置和检测被加工镜头上镜片的光学轴心位置的光路检测装置。本发明通过在Z轴方向可移动并旋转的主轴机构、分别在X轴方向可移动的检测机构和车刀机构，通过对镜座的加工、检验、修正与测量等一系列工作，提高光学镜片与镜座的加工精度，提高生产效率，从而提高光学镜头组整体的成像质量。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头加工设备技术领域，特别涉及一种卧式超精密光学镜头定心车床。
背景技术
超精密加工已经成为国家在国际竞争中的关键性技术，随着超精密加工制造技术的发展，与传统精密加工相比，较低的加工效率和高昂的成本成为制约其实现大批量生产的瓶颈。在超精密车削加工过程中，对刀的精度是影响镜头加工精度的主要因素之一。以2轴超精密定心车床为例，必须保证刀尖圆弧中心与主轴的旋转轴重合，并保证误差在亚微米以内。这导致了对刀成为花费时间最久、严重制约其加工效率的步骤之一。
现有技术中基于传统滑动楔块与柔性铰链配合的刀架调整系统虽然结构简单，易于实现。但受其机械结构的影响，随着每次的调整，楔块相对滑动的面之间在柔性铰链的施压下会产生静摩擦力，随着时间的推移，几天之后静摩擦力会释放出来，导致面与面之间产生相对滑动，从而使刀具与零点位置产生微米级的偏差。
现有技术中还普遍使用的方法是采用立式光学镜头定心车床，通过手动敲击镜头上镜座外圆找正后，加工并检测完成。这个手动敲击镜头上镜座外圆的方法，与操作人员的水平有很大的影响，并且消耗的时间较长，生产效率很低，且加工精度及检测精度难以控制。
为解决高端光学镜头的加工并检测技术的上述难题，提高加工生产效率，提高加工和检测精度，亟需设计一种专用机床，既能实现对光学镜片与镜座的加工、检验、修正与测量等一系列工作，又能一次装卡不需要找正镜头完成加工并检测工序，提高光学镜片与镜座的加工精度，提高生产效率，从而提高光学镜头组整体的成像质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种卧式超精密光学镜头定心车床，以解决上述的现有技术中存在的问题。本发明采用如下技术方案：
一种卧式超精密光学镜头定心车床，包括床身托架和设置在床身托架上的机床床身，机床床身上设有在Z轴方向可移动并旋转的主轴机构、分别在X轴方向可移动的检测机构和车刀机构。
进一步的，所述机床床身上固定连接有X轴底座，X轴底座上设有X轴导轨，X轴导轨上滑动连接有X1轴溜板，X1轴溜板上固定连接有检测镜头外圆直径和端面高度尺寸的测头检测装置和检测被加工镜头上镜片光学轴心位置的光路检测装置。
进一步的，所述卧式超精密光学定心车床还包括数控系统，所述测头检测装置、光路检测装置、主轴机构和车刀机构均与数控系统电性连接，测头检测装置和光路检测装置将检测的数据传送到数控系统，数控系统控制车刀机构和主轴机构分别沿X轴方向和Z轴方向运动，并控制主轴机构绕轴心转动。
进一步的，所述数控系统设有显示器，测头检测装置和光路检测装置将检测的数据显示在显示器上。
进一步的，所述主轴机构包括固定连接在机床床身上的Z轴底座、与Z轴底座滑动连接的Z轴溜板和与Z轴溜板固定连接并能旋转的空气静压主轴。
进一步的，所述X轴导轨上还滑动连接有X2轴溜板，X2轴溜板固定连接有刀架，刀架上设有车刀
本发明的有益效果如下：
1、本发明通过在Z轴方向可移动并旋转的主轴机构、分别在X轴方向可移动的检测机构和车刀机构，通过对镜座的加工、检验、修正与测量等一系列工作，提高版光学镜片与镜座的加工精度，提高生产效率，从而提高光学镜头组整体的成像质量。
2、本发明的测头检测装置、光路检测装置、主轴机构和车刀机构均与数控系统电性连接，测头检测装置和光路检测装置将检测的数据传送到数控系统，并能在数控系统的显示器上显示检测的数据。数控系统内的软件根据检测数据计算得出镜片的光学轴心与镜座外圆和端面组成的机械轴心的偏差，最后数控系统通过计算出的偏差控制车刀机构沿X轴方向移动、主轴机构沿Z轴方向移动和主轴机构旋转，车削镜座的外圆和前后两端面，通过改变镜座的机械轴心，实现被加工镜头上镜片的光学轴心与镜头上镜座外圆和端面组成的机械轴心同轴。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的主示图；
图3是图2的左视图；
图4是图2的俯视图。
图中所示：1-床身托架，2-机床床身，3-Z轴底座，4-Z轴溜板，5-空气静压主轴，6-镜头，7-X轴底座，8-测头检测装置，9-光路检测装置，10-X1轴溜板，11-车刀，12-刀架，13-X2轴溜板，14-X轴导轨。
具体实施方式
如图1-4所示，一种卧式超精密光学镜头定心车床，包括床身托架1和设置在床身托架1上的机床床身2，机床床身2上设有在Z轴方向可移动并旋转的主轴机构、分别在X轴方向可移动的检测机构和车刀机构。
机床床身2上固定连接有X轴底座7，X轴底座7上设有X轴导轨14，X轴导轨14上滑动连接有X1轴溜板10，X1轴溜板10上固定连接有测头检测装置8和光路检测装置9。其中测头检测装置8是一种接触式测量装置，可以检测被加工镜头6上镜座的外圆直径和端面高度尺寸，光路检测装置9是通过光束的光学折射和反射原理，检测镜头6上镜片的光学轴心位置。数控系统设有显示器，测头检测装置8和光路检测装置9将检测的数据显示在显示器上。X轴导轨14上还滑动连接有X2轴溜板13，X2轴溜板13固定连接有刀架12，刀架12上设有车刀11。
主轴机构包括固定连接在机床床身2上的Z轴底座3、与Z轴底座3滑动连接的Z轴溜板4和与Z轴溜板4固定连接并能旋转的空气静压主轴5。
卧式超精密光学镜头定心车床还包括数控系统，测头检测装置8、光路检测装置9、主轴机构和车刀机构均与数控系统电性连接，测头检测装置8和光路检测装置9将检测的数据传送到数控系统，数控系统控制车刀机构和主轴机构分别沿X轴方向和Z轴方向运动，并控制主轴机构绕轴心转动。
本发明中使用的测头检测装置8是英国雷尼绍公司生产的LP2测头，光路检测装置9是北京全欧光学检测仪器有限公司生产的自准直仪，数控系统是美国泰道公司生产的PMAC多轴运动控制系统。通过上述测头检测装置8能实现测量镜头6上镜座的外圆直径和端面高度尺寸，光路检测装置9能实现检测镜头6上镜片的光学轴心位置，数控系统能实现通过软件计算得出被加工镜头6上镜片的光学轴心与镜头6外圆和端面组成的机械轴心的偏差，并根据计算出的偏差控制车刀机构沿X轴方向运动、主轴机构沿Z轴方向运动和主轴机构旋转运动。
本发明的使用过程如下：
本发明使用时先将镜头6安装在空气静压主轴5上，使用测头检测装置8检测被加工的镜头6上镜座外圆直径和端面高度尺寸，再使用光路检测装置9，检测被加工镜头6上镜片的光学轴心位置，在通过数控系统内的软件计算得出被加工镜头6上镜片的光学轴心与镜头6外圆和端面组成的机械轴心的偏差。数控系统根据计算出的偏差控制车刀机构沿X轴方向运动、主轴机构沿Z轴方向运动和主轴机构旋转运动，通过车削镜头6上镜座的外圆和前后两端面，改变镜座的机械轴心，实现镜头上镜片的光学轴心与镜头上镜座外圆和端面组成的机械轴心同轴。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种卧式超精密光学镜头定心车床，包括床身托架和设置在床身托架上的机床床身，其特征在于，机床床身上设有在Z轴方向可移动并旋转的主轴机构、分别在X轴方向可移动的检测机构和车刀机构；所述机床床身上固定连接有X轴底座，X轴底座上设有X轴导轨，X轴导轨上滑动连接有X1轴溜板，X1轴溜板上固定连接有检测镜头外圆直径和端面高度尺寸的测头检测装置和检测被加工镜头上镜片光学轴心位置的光路检测装置。
2.根据权利要求1所述的一种卧式超精密光学镜头定心车床，其特征在于，所述卧式超精密光学镜头定心车床还包括数控系统，所述测头检测装置、光路检测装置、主轴机构和车刀机构均与数控系统电性连接，测头检测装置和光路检测装置将检测的数据传送到数控系统，数控系统控制车刀机构和主轴机构分别沿X轴方向和Z轴方向运动，并控制主轴机构绕轴心转动。
3.根据权利要求2所述的一种卧式超精密光学镜头定心车床，其特征在于，所述数控系统设有显示器，测头检测装置和光路检测装置将检测的数据显示在显示器上。
4.根据权利要求1所述的一种卧式超精密光学镜头定心车床，其特征在于，所述主轴机构包括固定连接在机床床身上的Z轴底座、与Z轴底座滑动连接的Z轴溜板和与Z轴溜板固定连接并能旋转的空气静压主轴。
5.根据权利要求1所述的一种卧式超精密光学镜头定心车床，其特征在于，所述X轴导轨上还滑动连接有X2轴溜板，X2轴溜板固定连接有刀架，刀架上设有车刀。
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