[发明专利]一种高精度高动态性能的五轴离子束加工装置及其控制方法

权利要求书

1.一种高精度高动态性能的五轴离子束加工装置，其特征在于：包括数控系统(37)、机架组件、X轴直线运动组件、Y轴直线运动组件、Z轴直线运动组件、A轴直驱组件、B轴直驱组件、工件输送组件、离子源(22)，所述X轴直线运动组件安装于机架组件上，所述Y轴直线运动组件安装于X轴直线运动组件上并在X轴直线运动组件的驱动下沿X轴做直线运动，所述Z轴直线运动组件安装于Y轴直线运动组件上并在Y轴直线运动组件的驱动下沿Y轴做直线运动，所述A轴直驱组件安装于Z轴直线运动组件上并在Z轴直线运动组件的驱动下沿Z轴做直线运动，所述B轴直驱组件安装于A轴直驱组件上并用来驱动离子源(22)，所述离子源(22)通过A轴直驱组件、B轴直驱组件驱动绕X、Y轴旋转。

2.根据权利要求1所述的高精度高动态性能的五轴离子束加工装置，其特征在于：所述机架组件包括底板(1)、两根以上的立柱(25)、前后横梁(26)以及左右横梁(27)，所述两根以上的立柱(25)固定在底板(1)的上方，所述前后横梁(26)和左右横梁(27)固定于立柱(25)的上方，所述前后横梁(26)和左右横梁(27)上设有用来支撑工件夹具(29)的工件夹具支撑梁(28)。

3.根据权利要求2所述的高精度高动态性能的五轴离子束加工装置，其特征在于：还包括大真空室(36)、小真空室(34)以及大真空室(36)与小真空室(34)之间的闸板阀(35)，所述底板(1)安装于大真空室(36)内，夹持有工件(30)的所述工件夹具(29)通过小真空室(34)、闸板阀(35)后进入大真空室(36)并定位在大真空室(36)中的工件夹具支撑梁(28)上。

4.根据权利要求1或2或3所述的高精度高动态性能的五轴离子束加工装置，其特征在于：所述X轴直线运动组件包括X轴直线电机安装座(2)、X轴直线电机(3)、X轴导轨座(5)、X轴直线导轨(6)、X轴直线导轨滑块(7)，所述X轴导轨座(5)固定于机架组件的底部，每个X轴导轨座(5)上均设有一X轴直线导轨(6)，所述X轴直线导轨滑块(7)滑设于X轴直线导轨(6)上；所述X轴直线电机(3)通过X轴直线电机安装座(2)固定于机架组件上并用来实现X轴方向上的直线运动。

5.根据权利要求4所述的高精度高动态性能的五轴离子束加工装置，其特征在于：所述Y轴直线运动组件包括Y轴导轨座(8)、Y轴直线导轨(11)、Y轴直线导轨滑块(12)、Y轴直线电机(10)，所述X轴直线导轨滑块(7)安装于Y轴导轨座(8)的底部，所述Y轴导轨座(8)的顶部设有两根以上的Y轴直线导轨(11)，所述Y轴直线导轨滑块(12)滑设于Y轴直线导轨(11)上，所述Y轴直线电机(10)通过Y轴直线电机安装座(9)固定于Y轴导轨座(8)上来实现Y轴方向上的直线运动。

6.根据权利要求5所述的高精度高动态性能的五轴离子束加工装置，其特征在于：所述 Z轴直线运动组件包括Z轴平台(13)、Z轴旋转电机(14)、Z轴电机座(15)、Z轴滚珠丝杠(16)、Z轴丝杠螺母(17)、Z轴丝杠浮动支撑(18)、Z轴直线电机导轨及滑块(19)，所述Y轴直线导轨滑块(12)安装于Z轴平台(13)的底部，所述Z轴旋转电机(14)的输出端与Z轴滚珠丝杠(16)相连并驱动Z轴滚珠丝杠(16)转动，所述Z轴丝杠螺母(17)通过螺纹配合安装于Z轴滚珠丝杠(16)上并与Z轴平台(13)相连。

7.根据权利要求6所述的高精度高动态性能的五轴离子束加工装置，其特征在于：所述A轴直驱组件包括A轴支撑座(20)和A轴直驱电机(23)，所述A轴支撑座(20)位于Z轴直线电机导轨及滑块(19)上；所述B轴直驱组件包括B轴支撑座(21)和B轴直驱电机(24)，所述B轴支撑座(21)位于A轴支撑座(20)上，所述A轴直驱电机(23)用来驱动A轴支撑座(20)和B轴支撑座(21)；所述离子源(22)固定于B轴支撑座(21)上，所述B轴直驱电机(24)用来驱动B轴支撑座(21)和离子源(22)。

8.一种高精度高动态性能的五轴离子束加工控制方法，其特征在于：沿光学镜面法向加工时，在工件坐标系内光学镜面点的位姿经旋转变化转换为机床坐标系内坐标点，并由法向等靶距加工，解算出机床各轴的运动位姿；再采用S型速度加工模式，解算出机床各轴在各个加工点的速度；结合上述求解出各点的速度，进行加工。