[发明专利]一种三轴非球面磨床

说明书

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，特别涉及一种三轴非球面磨床。

背景技术

随着军事、航天、航空、核能、天文等领域的发展，大口径非球面光学零件的使用越来越广泛，其表面质量及其轮廓精度的要求也越来越高。各国都在大力发展大口径非球面元件的超精密加工机床及加工技术的研究。金刚石磨削作为超精密加工的一种重要手段，国外已经进行了一系列的研究，形成了一定的技术和经验积累，并出现了一系列的超精密磨床。当前我国与国外相比还存在较大差距，研究超精密磨削机床及其加工技术，对我国军事、航天、航空、核能、天文等领域的发展有重要意义。

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三轴非球面磨床，用于大口径非球面光学元件超精密加工，能够提高磨削表面质量，减小亚表面损伤，具有高刚度、高动态性能特点；并且结构紧凑、刚度高、动态性能好，同时加工效率也得到了极大的提高。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种三轴非球面磨床，包括内凹状基座1，X轴溜板19通过X导轨压条20下沉入基座1的凹槽内，X轴溜板19上设置转台18，且转台18高于基座1上表面，X轴溜板19底部一侧设置X轴光栅尺21，X轴溜板19底部另一侧设置与X轴溜板19相连接的X轴电机22，基座1上设置立柱2，立柱2上横跨横梁3，横梁3上固定Z轴安装座4，Z轴安装座4上通过Z导轨压条11连接Z轴滑枕12，Z轴滑枕12端部安装Z回油盘15和砂轮16，回油盘15在砂轮16的四周且高出砂轮16。

所述的砂轮16为环面状。

所述的X轴溜板19后部安装有砂轮修整器17。

所述的Z轴安装座4采用L形结构整体铸造，其前端为半封闭式方形槽，Z轴滑枕12置于方形槽内，方形槽各个表面布置静压块，与Z轴导轨压条11共同组成Z轴导轨，Z轴安装座4的前端安装Z轴伺服电机7和平衡油缸6。

本发明采用X轴和Z轴两直线轴、一旋转轴的配置形式，主轴即Z轴倾斜布置并内装于Z轴滑枕12下端，结构紧凑，降低机床质量，节约成本并为安装调试带来方便。两根直线轴分别为沿竖直方向移动的Z轴和沿水平方向移动的X轴，主轴绕X轴倾斜一定角度布置；与基座上无导轨而横梁上布置导轨的方式相比，虽然基座1沿X导轨方向的尺寸增大，但横梁3的跨距减小，Z轴滑枕12的悬臂距离减小，横梁3上的变形减小，同时将X导轨布置在基座上，其精度更易于保证，加工装配方便。

X轴和Z轴运动时，各轴均采用液体静压导轨，通过流量控制块10控制液体流量，具有刚度高，摩擦系数小，无爬行，几乎没有磨损和发热；X轴和转台18采用没有中间传递环的直线电机或力矩电机直接驱动，采用高精度光栅尺进行闭环反馈控制，减小了传递误差，缩小传动系统体积，提高了控制精度和动态响应；Z轴采用Z轴伺服电机7与精密滚珠丝杠9驱动，采用Z光栅尺13进行闭环反馈控制，能够实现微小进给。

X轴溜板19置于基座1的凹槽内，转台18安装在X轴溜板19上，只使台面高于基座1上表面，这样可以降低立柱2的高度，提高机床的动态特性。

Z安装座4直接固定在横梁2上，前端安装Z轴伺服电机7和平衡油缸6，可平衡滑枕12的部分质量，降低Z轴的移动质量；后端安装配重，可平衡横梁3的偏载。采用环面状砂轮16，砂轮16倾斜安装，安装空间小，使机床整体高度降低；砂轮表面母线曲率半径大，砂轮与工件的接触面积大，从而可提高机床的加工效率。

附图说明

附图是本发明的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

参照附图，一种三轴非球面磨床，包括内凹状基座1，X轴溜板19通过X导轨压条20下沉入基座1的凹槽内，X轴溜板19上设置有转台18，使转台18高于基座1上表面，X轴溜板19底部一侧设置有X轴光栅尺21，用于进行闭环反馈控制，X轴溜板19底部另一侧设置有与X轴溜板19相连接的X轴电机22，基座1上设置有立柱2，立柱2上横跨有横梁3，横梁3上固定有Z轴安装座4，Z轴安装座4上通过Z导轨压条11连接有Z轴滑枕12，Z轴滑枕12端部安装Z回油盘15和砂轮16，液压油沿着滑枕12流入到Z回油盘15，再通过出油口用回油泵加以回收，回油盘15在砂轮16的四周且高出砂轮16，对砂轮16形成一定高度的包围，在磨削加工时可防止冷却液随砂轮甩出。

所述的砂轮16为环面状，采用环面状砂轮16，且砂轮16倾斜布置，占用空间小；采用低曲率的表面，加工时接触面积大，可以提高磨削效率。