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专利号: 2021108041071
申请人: 吉林大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-07-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种电磁流耦合光学曲面精密抛光加工机床,其特征在于,包括机床床身(1)、Y向精密转台(2)、Y向导轨组件(3)、机床立柱(4)、工具头(5)、角度分度机构(6)、集液池(7)、XZ向精密转台(8)、XZ向静压导轨组件(9);所述机床立柱(4)固定在机床床身(1)上,Y向导轨组件(3)固定在机床立柱(4)上,Y向精密转台(2)固定在Y向导轨组件(3)上;工具头(5)固定在角度分度机构(6)上,由角度分度机构(6)驱动工具头(5)进行俯仰运动;角度分度机构(6)固定在XZ向精密转台(8)上,XZ向精密转台(8)固定在XZ向静压导轨组件(9)上,XZ向导轨组件9固定在机床床身(1)上;集液池(7)固定在机床床身(1)上且位于工具头(5)和Y向精密转台(2)的下方。

2.如权利要求1所述的一种电磁流耦合光学曲面精密抛光加工机床,其特征在于,所述角度分度机构(6)中轴与工具头(5)上的安装孔过盈配合,角度分度机构(6)内部设有齿轮传动机构,齿轮传动机构与中轴固定,带动工具头(5)整体进行俯仰运动。

3.如权利要求1所述的一种电磁流耦合光学曲面精密抛光加工机床,其特征在于,所述工具头(5)包括电磁场发生装置、动力输入部分以及制动部分;所述动力输入部分包括外壳组件、伺服电机(509)、从动件(503)、外联轴(517)、圆柱凸轮轴(520)以及旋钮(527);伺服电机(509)固定于外壳组件的上方,外联轴(517)、旋钮(527)、圆柱凸轮轴(520)以及从动件(503)均置于外壳组件内部;伺服电机(509)通过联轴器(511)与外联轴(517)连接,外联轴(517)通过轴承与外壳组件转动连接,外联轴(517)底部通过长销(519)与旋钮(527)连接,圆柱凸轮轴(520)上端通过花键与旋钮(527)内部连接,从动件(503)通过销(504)与圆柱凸轮轴(520)下端连接;所述制动部分包括刹车片(507)以及制动盘(518),刹车片(507)套接在外联轴(517)的下端并与外联轴(517)销连接;制动盘(518)空套在外联轴(517)上且位于刹车片(507)的上方,制动盘(518)通过连接长销穿过外联轴(517)上的长槽后与制动盘(518)连接;所述电磁场发生装置安装在所述动力输入部分的底部。

4.如权利要求3所述的一种电磁流耦合光学曲面精密抛光加工机床,其特征在于,所述外壳组件包括下端外壳(505)、中端外壳(506)、一号轴承端盖(508)、主轴外壳(512)、一号套筒(513)、一号圆螺母(514);所述伺服电机(509)通过紧固螺栓固定于主轴外壳(512)的上方;所述一号套筒(513)外圈通过紧固螺栓安装在主轴外壳(512)的下侧小孔径端内壁,内圈通过一号轴承(515)与外联轴(517)连接;所述一号圆螺母(514)拧紧在圆柱凸轮轴(520)上方的第二段小径端,且与一号轴承(515)接触对一号轴承(515)轴向定位;中端外壳(506)内侧通过轴承与圆柱凸轮轴(520)连接,下端外壳(505)通过紧固螺栓与中端外壳(506)连接;一号轴承端盖(508)通过螺栓固定安装到主轴外壳(512)的下方,用于一号轴承(515)的轴向定位。

5.如权利要求3所述的一种电磁流耦合光学曲面精密抛光加工机床,其特征在于,所述电磁场发生装置包括半球外壳(521)、辅助电极板(524)、多层圆柱筒(525)、四个环形电极板(526)、四个电磁铁(501)、四个辅助电极支撑筒(502)、四个支撑套筒(522)以及四个支撑架(523);四个电磁铁(501)呈90°均匀分布,分别置于四个支撑套筒(522)内部,四个支撑套筒(522)紧贴多层圆柱筒(525)并安装在支撑架(523)上,支撑架(523)固定在所述外壳组件下端;多层圆柱筒(525)固定在所述从动件(503)上;环形电极板(526)置于多层圆柱筒(525)内;半球外壳(521)固定在所述外壳组件,辅助电极支撑筒(502)紧套在半球外壳(521)的外侧并通过销(504)连接,辅助电极板(524)固定在辅助电极支撑筒(502)内。

6.如权利要求1所述的一种电磁流耦合光学曲面精密抛光加工机床,其特征在于,所述Y向精密转台3与XZ向精密转台(8)结构相同;所述XZ向精密转台(8)包括底座(801)、二号轴承端盖(802)、定子绕组(805)、外壳(808)、连接台(809)、端盖(811)、永磁体(815)、输出转轴(816);底座(801)固定在所述XZ向静压导轨组件(9)上,外壳(808)固定在底座(801)上,轴承端盖(811)固定连接在外壳(808)顶部,二号轴承端盖(802)与底座(801)底部固定连接;输出转轴(816)置于外壳内部中间位置,输出转轴(816)上部轴端通过轴承与外壳(808)转动连接,输出转轴(816)下部轴端通过轴承与底座(801)转动连接;定子绕组(805)通过定子支撑806固定在外壳(808)内部,永磁体(815)嵌在输出转轴(816)上且其位置与定子绕组(805)对应;输出转轴(816)顶端与连接台(809)固定连接,连接台(809)上方安装所述角度分度机构(6)。

7.如权利要求1所述的一种电磁流耦合光学曲面精密抛光加工机床,其特征在于,所述XZ向静压导轨组件(9)包括X轴静压导轨(901)及Z轴静压导轨(902),X轴静压导轨(901)安装在机床床身(1)上,Z轴静压导轨(902)滑动连接在X轴静压导轨(901)上,Z轴静压导轨(902)上固定XZ向精密转台(8);X轴静压导轨(901)与Z轴静压导轨(902)结构相同,Z向静压导轨包括工字形导轨(90201)、直线电机初级(90202)、直线电机次级(90203)及分体式溜板(90204);直线电机初级(90202)安装在工字形导轨(90201)的凹槽内,直线电机次级(90203)安装在分体式溜板(90204)内侧下表面且其位置与直线电机初级(90202)相对,分体式溜板(90204)套在工字形导轨(90201)上。

8.如权利要求1所述的一种电磁流耦合光学曲面精密抛光加工机床,其特征在于,所述Y向导轨组件(3)包括驱动电机(301)、十字滑块联轴器(302)、滚珠螺母(304)、滚珠丝杠(306)、固定导轨(308)、连接平板(309)及移动导轨(310);一号底部支撑座303固定于滚珠丝杠(306)的上方,滚珠丝杠(306)上、下端分别通过一个连接到机床立柱(4)上;驱动电机(301)通过十字滑块联轴器(302)与滚珠丝杠(306)连接,滚珠螺母(304)与滚珠丝杠(306)转动连接,滚珠螺母(304)通过螺母座(305)固定在连接平板(309)上,连接平板(309)上安装Y向精密转台(2);固定导轨(308)固定在机床立柱(4)上,移动导轨(310)与固定导轨(308)滑动连接。

9.如权利要求1所述的一种电磁流耦合光学曲面精密抛光加工机床的加工方法,包括以下步骤:

步骤一、利用专用夹具将工件装夹至Y向精密转台上,开启机床,对机床复位,根据工件类型,将工具头角度调整到位,设置机床其他各部分初始参数值及初始位置;

步骤二、对工件进行在线测量,采集所需数据,进行曲面重构,获取工件测量模型;

步骤三、将工件设计模型输入机床数控系统,进行特征识别后与上一步得到的工件测量模型进行模型匹配、比较,计算出加工余量,根据其加工余量选择加工参数;

步骤四、根据上一步所得加工参数进行仿真加工,判断是否会发生干涉碰撞,若存在干涉,则返回上一步重新选择加工参数;

步骤五、若不存在干涉碰撞,进行数控编程,确定工具头轨迹,生成相应的数控代码;

步骤六、进行数控加工,加工结束后,对加工后工件再次进行测量,并根据曲面重构获取测量模型;

步骤六、判断步骤六的测量模型是否满足加工需求,若不满足加工要求,判断其是否可修复,若可修复,返回步骤二重新进行加。