一種光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身。所述的機(jī)床床身設(shè)置有磨削和飛切兩種加工能力，磨削的切深較大，作為粗加工可明顯提高加工效率，飛切的切深較小，作為精加工可有效保證被加工件的形狀精度和位置精度要求；在一臺(tái)機(jī)床床身中含有磨削和飛切兩種加工手段，被加工件只需定位一次，解決了被加工件重復(fù)定位引起的定位誤差，可滿足被加工件的形狀和位置精度要求。本發(fā)明的光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身加工KDP晶體側(cè)棱提高效率的同時(shí)，可滿足零件的面形精度、表面質(zhì)量和表面缺陷等要求。
【專利說明】一種光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于光學(xué)超精密加工制造領(lǐng)域，具體涉及一種光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身，特指一種具有對(duì)磷酸二氫鉀(KDP)晶體平面飛切加工、同時(shí)對(duì)KDP晶體側(cè)棱的磨削和飛切組合加工的機(jī)床。采用本發(fā)明可以顯著提高KDP晶體側(cè)棱的加工效率和裝卡定位精度。
【背景技術(shù)】
[0003]KDP晶體是大型激光裝置中實(shí)現(xiàn)光電開關(guān)與倍頻轉(zhuǎn)換的重要光學(xué)材料，由于具有質(zhì)軟脆、易潮解、各向異性等特性，其超精密加工極其困難。當(dāng)前我國(guó)神光-1II等重大光學(xué)工程急需大量的大口徑KDP晶體，在安裝和使用過程中除了對(duì)大平面提出高指標(biāo)的精度要求，對(duì)側(cè)面和側(cè)棱提出了加工要求，需要加工430mmX430mmX 12mm的KDP晶體四個(gè)側(cè)面以及兩個(gè)側(cè)棱，側(cè)棱切削深度在3_以內(nèi)，切削角度為0°到60°可調(diào)，四個(gè)側(cè)面加工后的垂直度要求為± I’，側(cè)棱所在的兩個(gè)面的平行度為±1’，表面粗糙度小于5nm。
[0004]由于KDP晶體具有各向異性，脆性高，易開裂的特點(diǎn)，它是目前公認(rèn)的最難加工的光學(xué)零件之一，采用磨削和拋光時(shí)形成的顆粒一般是金剛石顆粒很容易嵌入KDP晶體中，造成零件表面的損傷，最終影響激光損傷閾值，因此，通常比較理想的KDP晶體加工采用單點(diǎn)金剛石飛切技術(shù)，此方法屬于斷續(xù)切削，會(huì)對(duì)被加工件產(chǎn)生周期沖擊。對(duì)于KDP晶體的側(cè)棱加工，尤其在最初切削時(shí)特別容易出現(xiàn)KDP晶體的崩裂，另外，由于側(cè)棱的切削量是比較大的毫米級(jí)，每刀的進(jìn)給深度為微米級(jí)，對(duì)于飛切要切削幾毫米的深度，加工效率極低。采用粗加工和精加工在不同設(shè)備上，可以提高粗加工的效率，但兩次定位會(huì)被加工的KDP晶體造成重復(fù)定位誤差，影響零件的最終精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身。本發(fā)明不僅可用于KDP晶體的側(cè)棱加工，解決現(xiàn)有KDP晶體側(cè)棱加工中加工效率和精度的問題，而且可用于為KDP晶體平面和側(cè)棱的飛切加工。本發(fā)明在提高加工效率的同時(shí)，也可以滿足零件的精度要求。
[0006]本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身，其特點(diǎn)是，所述的機(jī)床床身包括龍門基座單元、飛切主軸單元、磨削單元、俯仰機(jī)構(gòu)、X向?qū)к?。其中，龍門基座單元包括底座、立柱、托架、橫梁。所述的飛切主軸單元包括飛切主軸、電機(jī)、刀盤、飛刀。所述的磨削單元包括砂輪、磨削主軸、Z向?qū)к?、Y向?qū)к?。其連接關(guān)系是，所述的基座放置于地面上，X向?qū)к壨ㄟ^螺釘固定設(shè)置在基座的上面中間位置，俯仰機(jī)構(gòu)安裝在X向?qū)к壣?，被加工件放置在俯仰機(jī)構(gòu)上。在基座上位于X向?qū)к壍膬蓚?cè)固定設(shè)置有兩個(gè)平行的立柱，托架的兩端與兩個(gè)立柱上端連接，橫梁固定在托架上方的中間位置，構(gòu)成龍門式結(jié)構(gòu)；飛切主軸固定在橫梁的中間位置，電機(jī)安裝在飛切主軸的上方，飛切主軸的下端面與刀盤連接，在刀盤的兩側(cè)對(duì)稱位置分別安裝兩把飛刀。Y向?qū)к壈惭b在托架的上方，并設(shè)置在橫梁的前端，Z向?qū)к壈惭b在Y向?qū)к壍那岸?，?gòu)成二維工作臺(tái)。磨削主軸固定設(shè)置在Z向?qū)к壡岸?，砂輪固定設(shè)置在磨削主軸前端。
[0007]所述的飛切主軸為氣浮主軸。
[0008]所述的磨削主軸為氣浮主軸。
[0009]所述的Z向?qū)к墶向?qū)к墳闄C(jī)械導(dǎo)軌。
[0010]所述的底座、立柱、橫梁采用花崗巖材料制作。
[0011]本發(fā)明的KDP晶體側(cè)棱磨削和飛切組合機(jī)床床身有益效果是:所述的機(jī)床床身中設(shè)置有磨削和飛切兩種加工能力，磨削的切深較大，作為粗加工可明顯提高加工效率，飛切的切深較小，作為精加工可有效保證被加工件的形狀精度和位置精度要求；同時(shí)在一臺(tái)機(jī)床床身中含有磨削和飛切，被加工件只需定位一次，解決了被加工件重復(fù)定位引起的定位誤差，可滿足被加工件的形狀和位置精度要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身結(jié)構(gòu)主視圖；
圖2為本發(fā)明的光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身結(jié)構(gòu)俯視圖；
圖中:1.底座 2.立柱I 3.托架 4.橫梁 5.砂輪 6.磨削主軸
7.飛切主軸 8.電機(jī) 9.Z向?qū)к?10.Y向?qū)к?11.刀盤 12.飛刀I
13.俯仰機(jī)構(gòu) 14.X向?qū)к墶?br> 【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
實(shí)施例1
圖1為本發(fā)明的光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身結(jié)構(gòu)主視圖，圖2為本發(fā)明的光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身結(jié)構(gòu)俯視圖。在圖1、2中，本發(fā)明的光學(xué)超精密加工磨削和飛切組合機(jī)床床身，包括龍門基座單元、飛切主軸單元、磨削單元、俯仰機(jī)構(gòu)13、X向?qū)к?4 ;其中，龍門基座單元包括底座1、立柱、托架3、橫梁4。所述的飛切主軸單元包括飛切主軸7、電機(jī)8、刀盤11、飛刀。所述的磨削單元包括砂輪5、磨削主軸6、Z向?qū)к?、Y向?qū)к?br> 10。其連接關(guān)系是，所述的基座I放置于地面上，X向?qū)к?4通過螺釘固定設(shè)置在基座I的上面中間位置，俯仰機(jī)構(gòu)13安裝在X向?qū)к?4上，被加工件放置在俯仰機(jī)構(gòu)13上。在基座I上位于X向?qū)к?4的兩側(cè)固定設(shè)置有兩個(gè)平行的立柱，托架3的兩端與兩個(gè)立柱上端連接，橫梁4固定在托架3上方的中間位置，構(gòu)成龍門式結(jié)構(gòu)。飛切主軸7固定在橫梁4的中間位置，電機(jī)8安裝在飛切主軸7的上方，飛切主軸7的下端面與刀盤11連接，在刀盤11的兩側(cè)對(duì)稱位置分別安裝兩把飛刀。Y向?qū)к?0安裝在托架3的上方，并設(shè)置在橫梁4的前端，Z向?qū)к?安裝在Y向?qū)к?0的前端，構(gòu)成二維工作臺(tái)。磨削主軸6固定設(shè)置在Z向?qū)к?前端，砂輪5固定設(shè)置在磨削主軸6前端。
[0014]所述的飛切主軸為氣浮主軸。
[0015]所述的磨削主軸為氣浮主軸。
[0016]所述的Z向?qū)к?、Y向?qū)к?0為機(jī)械導(dǎo)軌。
[0017]所述的底座1、立柱、橫梁4采用花崗巖材料制作。[0018]本實(shí)施例中所述的立柱設(shè)置的數(shù)量為兩個(gè)，立柱I 2為其中一個(gè)；飛刀設(shè)置的數(shù)量為兩把，飛刀I 12為其中一個(gè)。
[0019]本發(fā)明中，所述的俯仰機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)如下:俯仰機(jī)構(gòu)的底板左側(cè)固定設(shè)置有相互平行的兩條直線導(dǎo)軌，梯形絲杠安裝在兩條直線導(dǎo)軌之間，梯形絲杠的兩端分別通過安裝在底板上的軸承座連接，梯形絲杠的一端還設(shè)置有手輪，驅(qū)動(dòng)滑塊安裝在直線導(dǎo)軌上，并沿著直線導(dǎo)軌滑動(dòng)，通過搖動(dòng)手輪驅(qū)動(dòng)梯形絲杠帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑塊做直線運(yùn)動(dòng)。所述的底板右側(cè)設(shè)置有兩塊相互平行的支撐板，兩個(gè)圓弧導(dǎo)軌分別安裝在兩個(gè)支撐板內(nèi)側(cè)，旋轉(zhuǎn)滑塊安裝在圓弧導(dǎo)軌上，并沿著圓弧導(dǎo)軌做向心滑動(dòng)，托板的兩外側(cè)分別安裝在旋轉(zhuǎn)滑塊上，托板隨著旋轉(zhuǎn)滑塊做向心運(yùn)動(dòng)。所述的驅(qū)動(dòng)連桿的一端與托板的底面連接，另一端與驅(qū)動(dòng)滑塊連接，驅(qū)動(dòng)連桿將手輪驅(qū)動(dòng)梯形絲杠的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為托板的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述的真空吸具通過螺釘固定在托板上表面，被加工零件通過真空負(fù)壓吸附在真空吸具上。所述的刻度尺分別固定在支撐板的外側(cè)，指針通過螺釘固定在托板的外側(cè)，指針與刻度尺之間有一間距，通過指針相對(duì)于刻度尺的運(yùn)動(dòng)，確定被加工零件的旋轉(zhuǎn)角度。其中圓弧導(dǎo)軌的角度為90度，指針與刻度尺之間的間距為2mm。
[0020]本發(fā)明的一種光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身的工作狀態(tài)是這樣的:KDP晶體放置在俯仰機(jī)構(gòu)13上，俯仰機(jī)構(gòu)13做姿態(tài)調(diào)整，使得加工的側(cè)棱滿足加工倒角30°的要求，KDP晶體沿X向?qū)к?4快速進(jìn)給，Z向?qū)к?和Y向?qū)к?0做二維運(yùn)動(dòng)，控制系統(tǒng)控制俯仰機(jī)構(gòu)13、Z向?qū)к?、Y向?qū)к?0、Χ向?qū)к?4聯(lián)動(dòng)，使得砂輪5磨削KDP晶體的側(cè)棱，按加工要求進(jìn)行粗加工，Z向?qū)к?做切深方向進(jìn)給。粗加工后，KDP晶體沿X向?qū)к?4慢速進(jìn)給，電機(jī)8通過主軸7帶動(dòng)刀盤11做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩把飛刀中的一把做切削加工，另一把為刀盤11的動(dòng)平衡配重刀，飛刀采用天然的單點(diǎn)金剛石刀具，采用小切深達(dá)到加工精度要求。如此循環(huán)，采用砂輪磨削為粗加工，金剛石飛切為精加工，一次定位完成KDP晶體的全部加工過程，顯著提高零件的加工精度和加工效率。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身，其特征在于，所述的機(jī)床床身包括龍門基座單元、飛切主軸單元、磨削單元、俯仰機(jī)構(gòu)(13)、X向?qū)к?14);其中，龍門基座單元包括底座(I)、立柱、托架(3)、橫梁(4);所述的飛切主軸單元包括飛切主軸(7)、電機(jī)(8)、刀盤(11)、飛刀；所述的磨削單元包括砂輪(5)、磨削主軸(6)、Z向?qū)к?9)、Y向?qū)к?10);其連接關(guān)系是，所述的基座(I)放置于地面上，X向?qū)к?14)通過螺釘固定設(shè)置在基座(I)的上面中間位置，俯仰機(jī)構(gòu)(13)安裝在X向?qū)к?14)上，被加工件放置在俯仰機(jī)構(gòu)(13)上；在基座(I)上位于X向?qū)к?14)的兩側(cè)固定設(shè)置有兩個(gè)平行的立柱，托架(3)的兩端與兩個(gè)立柱上端連接，橫梁(4)固定在托架(3)上方的中間位置，構(gòu)成龍門式結(jié)構(gòu)；飛切主軸(7)固定在橫梁(4)的中間位置，電機(jī)(8)安裝在飛切主軸(7)的上方，飛切主軸(7)的下端面與刀盤(11)連接，在刀盤(11)的兩側(cè)對(duì)稱位置分別安裝兩把飛刀；Υ向?qū)к?10)安裝在托架(3 )的上方，并設(shè)置在橫梁(4)的前端，Z向?qū)к?9 )安裝在Y向?qū)к?10 )的前端，構(gòu)成二維工作臺(tái)；磨削主軸(6)固定設(shè)置在Z向?qū)к?9)前端，砂輪(5)固定設(shè)置在磨削主軸(6)前端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身，其特征在于:所述的飛切主軸為氣浮主軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身，其特征在于:所述的磨削主軸為氣浮主軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身，其特征在于:所述的Z向?qū)к?9)、Y向?qū)к?10)為機(jī)械導(dǎo)軌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)加工磨削和飛切組合機(jī)床床身，其特征在于:所述的底座(I)、立柱、橫梁(4)采用花崗巖材料制作。
【文檔編號(hào)】B28D5/02GK103802003SQ201410087480
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】王寶瑞, 陳東生, 張連新, 陳華, 吉方, 陽紅, 趙午云, 夏歡, 胡軍, 戴曉靜, 肖虹 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所