[發明專利]一種五軸混聯光學加工設備及其工作方法

在審

• 申請號: 201711210527.7
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107984331A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 程剛;周振中;丁海港;山顯雷;陳世彪;郭鋒
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B24B13/00
• 分類號: B24B13/00;B24B13/005;B24B41/02;B24B47/20
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 張婷婷

技術領域

本發明涉及一種五軸混聯光學加工設備及其工作方法，具體地說是將鏡片通過定位夾緊單元固定，利用絲杠滑臺和并聯運動單元控制加工刀具動作，進而實現五軸混聯加工的設備，屬于光學加工領域。

背景技術

隨著我國科技的蓬勃發展，光學系統、精密儀器、航天等諸多領域對光學元件的表面質量的要求日益提高。合適的拋光去除函數，有利于控制加工過程中產生的各種誤差，適用于多工位加工的多軸聯動設備是加工精度和拋光效率的重要保證。因而，發展先進光學制造技術以提高大尺寸高精度光學元件的加工質量和生產效率，成為亟需解決的問題。

傳統的光學加工設備，采用串聯結構，工作范圍大，控制簡單，但累計誤差較大，剛度低。并聯光學加工設備，具有剛度高、精度高、動態特性好、末端慣性小的優點，但工作空間小、耦合性強、控制復雜。鑒于此，本發明提出一種五軸混聯光學加工設備及其工作方法，利用絲杠滑臺和并聯運動單元控制刀具安裝臺五軸聯動，進行加工刀具的位姿調整，從而能夠實現光學鏡片的高精度加工。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明針對現有光學加工設備存在的上述諸多問題，本發明提供一種五軸混聯光學加工設備及其工作方法，將鏡片通過定位夾緊單元固定，利用絲杠滑臺和并聯運動單元控制加工刀具動作，達到五軸混聯對加工刀具進行位姿調整，進而實現光學鏡片的高精度加工，具有加工精度高、剛度大、動態特性好等優點。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種五軸混聯光學加工設備，包括設置在機體內部的混聯單元、定位夾緊單元和加工刀具，其中，所述混聯單元設置在機體頂部位置，混聯單元的下端通過刀具安裝臺與所述加工刀具固連，所述刀具安裝臺帶動加工刀具進行位姿調整；所述定位夾緊單元設置于機體底部，鏡片通過定位夾緊單元固定；

所述混聯單元由絲杠滑臺與并聯運動單元上下連接組成，所述絲杠滑臺水平設置，即絲杠軸線方向與X軸方向一致，并通過螺母與所述絲杠滑臺垂直連接，在螺母的帶動下沿絲杠滑臺沿X軸方向水平直線運動；

所述并聯運動單元由位于滑臺下方與其連接的第一支鏈和第二支鏈組成，所述第一支鏈包括連接在滑臺下方并沿Y軸方向水平滑動的滑塊，所述滑塊通過支鏈桿連接所述刀具安裝臺；所述第二支鏈包括連接在滑臺上的轉動盤，所述轉動盤通過電動推桿連接所述刀具安裝臺，所述電動推桿與轉動盤轉動連接，電動推桿繞X、Y軸線方向轉動，構成十字節。

進一步的，并聯運動單元由兩條第一支鏈和兩條第二支鏈組成，兩條第一支鏈布置在y軸方向上，沿滑臺(17)的幾何中心對稱布置在滑臺(17)上；兩條第二支鏈布置在x軸方向上，沿滑臺(17)的幾何中心對稱布置在滑臺(17)上。

進一步的，所述第一支鏈的滑塊連接在一滾珠絲杠a上，且滑塊中有內螺紋，與滾珠絲杠a相配傳動，所述滾珠絲杠a由減速電機a驅動運動，帶動滑塊沿Y軸方向水平滑動；減速電機a的轉子與滾珠絲杠a通過聯軸器a固連傳遞扭矩；滑塊由兩根導向桿導向，構成滾珠絲杠副，所述滾珠絲杠a和導向桿的兩端由軸承座a支承。

進一步的，所述支鏈桿為定長桿，一端通過銷軸與滑塊轉動連接，即轉動副；另一端通過球鉸鏈b與球鉸座b連接，即球副；球鉸座b通過螺紋元件固定于刀具安裝臺上。

進一步的，所述第二支鏈的轉動盤與滑臺轉動連接，電動推桿與轉動盤轉動連接，電動推桿繞X、Y軸線方向轉動，構成十字節；電動推桿通過球鉸鏈a與球鉸座a連接，即球副；球鉸座a通過螺紋元件固定于刀具安裝臺上。

進一步的，所述絲杠滑臺由減速電機b帶動沿X軸方向水平設置的滾珠絲杠b作旋轉運動，滑臺通過設置在滾珠絲杠b的螺母與所述絲杠滑臺連接，并在所述螺母的帶動下隨滾珠絲杠b沿X軸方向的水平滑動。

進一步的，所述絲杠滑臺由減速電機b驅動沿X軸方向水平設置的滾珠絲杠b作旋轉運動，減速電機b的轉子與滾珠絲杠b通過聯軸器b固連傳遞扭矩；螺母有內螺紋結構，與滾珠絲杠b相配傳動，通過螺母帶動滑臺平動；

滾珠絲杠b設置在絲杠滑臺的中心位置，兩端由兩個軸承座b支承，四個輔助滑塊滑動連接在兩側的滑軌上以X軸對稱設置，構成滾珠絲杠副；其中所述滑軌通過螺紋元件a固定于機體上；滑臺通過螺紋元件b實現一個螺母、四個輔助滑塊的連接。