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超精密非球面数控磨床相关技术及应用

来源:大连机床网 | 作者:大连机床网 | 发布时间:2011/4/13 17:37:26

    超精密非球面数控磨床,广泛应用于照相机、光学仪器、通信、天文及军工等行业的非球面透镜研磨。

    非球面透镜在照相机、光学仪器、通信、天文及军工等行业应用十分广泛。传统的加工方法是先通过一些专用设备粗磨后再经过精密研磨和精密抛光来完成。其大部分工作是通过手工进行的。在加工中由于要反复地进行测量和修磨,加工周期长、成本高,而且不易获得高精度,对操作者技能的要求也很高。

   由于目前国内还无法提供该类产品,根据用户的要求,北京东华精机高新技术有限公司研制成功了DHM一500U超精密非球面磨床。传统方法加工一片非球面透镜大约需2~3个月的时间,而采用该磨床磨削一片非球面透镜大约只需7—10天。

   该磨床的主轴、磨头、溜板和转台全部采用液体静压结构,可以达到很高的精度和刚度。X、Z、B三轴全部采用超精密级光栅作全闭环反馈。通过X、Z、B三轴联动可实现非球面类零件的超精密级磨削加工。

   1.机床主要结构

   机床的实际结构图见图1,图2为其加工原理图,磨头将装在转台上。实际加工中一般采用输点法,即根据非球面的函数,计算出一系列点的坐标值,将其输人系统,各运动轴将根据各点的坐标联动实现对非球面零件的加工。这样做的好处是可省去系统的计算时间,有利于提高加工精度。

(l)液体静压主轴本磨床的主轴、磨头、转台全部采用6腔半球式结构,见图3。其优点是对均化椭圆误差和三棱圆误差均有利,可以获得很高的回转精度。因为常规加工方法的形状误差多数为椭圆误差和三棱圆误差。

(2)液体静压导轨本磨床的导轨采用闭式矩形结构,毛细管节流。见图1,闭式结构的优点是精度高、刚度大、精度稳定性好,但制造难度大。这种结构经过仔细调整可以获得优于1μm/300mm的导轨直线度。本磨床的导轨直线度为0.5μm/280mm。

   (3)驱动单元本磨床采用高精度的滚珠丝杠作为驱动单元,但由于其固有的特点,会产生周期性的摆动。解决的办法是采用卸荷结构,见图4。

   (4)联动性能及脉冲相应要加工出理想的零件,机床一定要有很好的联动性能和脉冲相应。首先,机床应移动灵活,不应该有爬行。其次,各传动环节应有足够的刚度。另外,应仔细调整系统的相关参数。图5为该磨床的脉冲响应曲线。可以看出,它的脉冲响应性能很好,没有出现丢步和爬行的现象。

 

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