專(zhuān)利名稱(chēng)：氣動(dòng)式傾角可調(diào)的非球面加工夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種夾具，尤其是涉及一種用于楔形非球面工件的氣動(dòng)式傾角可調(diào)的 非球面加工夾具。
背景技術(shù)：
楔形非球面主要運(yùn)用于干涉儀、大型天文望遠(yuǎn)鏡、點(diǎn)火裝置等中，有很高的精度要 求。加工楔形非球面時(shí)普遍的方法需要三道工序(磨基準(zhǔn)平面、磨一定角度的斜面和以磨 出的斜面為基準(zhǔn)定位磨非球面)，三次裝夾，不僅存在多次的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差，而且容易出現(xiàn) 干涉問(wèn)題，因此對(duì)面型精度造成了一定的影響。中國(guó)專(zhuān)利CN1785560公開(kāi)了一種非球面光學(xué)元件的加工技術(shù)，主要用于硒化鋅和 硫化鋅非球面光學(xué)元件的加工。用計(jì)算機(jī)數(shù)控車(chē)床及金剛石圓弧刀具對(duì)硒化鋅和硫化鋅 進(jìn)行切削加工，采用新工藝流程吸附夾具的設(shè)計(jì)制造、元件半精加工、元件精加工、檢測(cè)面 型、精修面型等。該發(fā)明從根本上克服了用傳統(tǒng)拋光工藝方法加工硒化鋅和硫化鋅非球面 光學(xué)元件存在效率低、成本高、尺寸和面型精度難以保證的缺陷。達(dá)到了能夠批量生產(chǎn)、質(zhì) 量穩(wěn)定、效率顯著提高的預(yù)期效果。中國(guó)專(zhuān)利CN1785559公開(kāi)了一種非球面光學(xué)元件的加工技術(shù)，主要用于鍺單晶非 球面光學(xué)元件的加工。其主要技術(shù)特征是用計(jì)算機(jī)數(shù)控車(chē)床及金剛石圓弧刀具對(duì)鍺單晶 進(jìn)行切削加工，采用工藝流程A下料；B粗磨；C吸附夾具的設(shè)計(jì)制造；D元件半精加工；E 元件精加工；F檢測(cè)面型；G精修面型等，以及選擇了合理的工藝參數(shù)。該發(fā)明從根本上克服 了用傳統(tǒng)拋光工藝方法加工鍺單晶非球面光學(xué)元件存在效率低、成本高、尺寸和面型精度 難以保證的缺陷。達(dá)到了能夠批量生產(chǎn)、質(zhì)量穩(wěn)定、效率顯著提高的預(yù)期效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的加工楔形非球面時(shí)普遍需要三道工序(磨基準(zhǔn)平 面、磨一定角度的斜面和以磨出的斜面為基準(zhǔn)定位磨非球面)，三次裝夾，不僅存在多次的 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差，而且容易出現(xiàn)干涉，對(duì)面型精度造成一定影響等問(wèn)題，提供一種可實(shí)現(xiàn)具有 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用擴(kuò)展性好、定位精度高、機(jī)構(gòu)剛性好、自鎖能力強(qiáng)、使用方便等特點(diǎn)的氣 動(dòng)式傾角可調(diào)的非球面加工夾具。本發(fā)明設(shè)有回轉(zhuǎn)平臺(tái)、底座、底座氣缸座、底座氣缸、擺桿、擺桿固定座、中間平臺(tái)、 中間平臺(tái)氣缸、中間平臺(tái)鉸鏈、中間平臺(tái)防塵蓋、中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座、中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸、中間 平臺(tái)氣缸座、工作平臺(tái)、工作平臺(tái)氣缸座、工作平臺(tái)氣缸、工作平臺(tái)鉸鏈、工作平臺(tái)防塵蓋、 工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸、工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座、軸承蓋以及軸承。回轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)壓塊安裝在精密磨床工作臺(tái)上，回轉(zhuǎn)平臺(tái)的中間孔同底座與回轉(zhuǎn)平 臺(tái)連接軸的下端配合；底座氣缸座安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，底座氣缸安裝在底座氣缸座上；擺 桿固定座安裝在底座上，擺桿一端安裝在擺桿固定座上，擺桿另一端與氣缸相連；中間平臺(tái) 通過(guò)中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸和中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座與底座相連，中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座安裝在中間平臺(tái)上，中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸安裝在底座上并與中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座相配合；中間平臺(tái)鉸鏈一端固定 在底座上，中間平臺(tái)鉸鏈另一端固定在中間平臺(tái)上，中間平臺(tái)鉸鏈中間通過(guò)鉸鏈軸與氣缸 連接；中間平臺(tái)氣缸座通過(guò)螺釘固定在中間平臺(tái)上，中間平臺(tái)氣缸固定在中間平臺(tái)活塞氣 缸座上；工作平臺(tái)通過(guò)工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸和工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座與中間平臺(tái)相連，工作平臺(tái)回 轉(zhuǎn)軸座安裝在中間平臺(tái)上，工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸安裝在工作平臺(tái)上；工作平臺(tái)氣缸座安裝在中 間平臺(tái)上，工作平臺(tái)氣缸安裝在工作平臺(tái)氣缸座上；工作平臺(tái)鉸鏈一端與工作平臺(tái)相連，工 作平臺(tái)鉸鏈另一端與中間平臺(tái)相連，工作平臺(tái)鉸鏈中間通過(guò)鉸鏈軸與氣缸相連。所述中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸和工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸均安裝有軸承，所有軸承一端均安裝有軸 承蓋Q所述中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座和工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座一端均安裝有防塵蓋。所述氣缸均加氣缸防護(hù)罩。工作時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)控制底座氣缸活塞的行程，推動(dòng)擺桿，此時(shí)氣缸繞O1轉(zhuǎn)一定的角 度，由于擺桿通過(guò)擺桿固定座與底座相連，使得底座繞O2轉(zhuǎn)動(dòng)到所需的角度，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如 圖9 ；數(shù)控系統(tǒng)控制中間平臺(tái)氣缸活塞的行程，一邊活塞伸出，一邊活塞被壓縮，使鉸鏈一 邊伸長(zhǎng)，一邊收縮，兩者配合從而使中間平臺(tái)傾斜到需要的角度；數(shù)控系統(tǒng)控制工作平臺(tái)氣 缸活塞的行程，一邊活塞伸出，一邊活塞壓縮，使鉸鏈一邊伸長(zhǎng)，一邊收縮，兩者配合從而使 工作平臺(tái)傾斜到需要的角度；底座回轉(zhuǎn)軸、中間平臺(tái)和工作平臺(tái)一側(cè)的軸上均可裝有圓光 柵，使得它們的旋轉(zhuǎn)角度能夠反饋給數(shù)控系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行不斷的校正，從而達(dá)到準(zhǔn)確實(shí)時(shí)控 制。本發(fā)明具有以下突出特點(diǎn)1)由于使用氣缸控制，簡(jiǎn)化了夾具的機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而省略了類(lèi)似裝備中電機(jī)、減速 器、齒輪、齒條、聯(lián)軸器、絲桿等機(jī)械零件。2)使用范圍廣，由于臺(tái)面具有多個(gè)自由度，不僅可以實(shí)現(xiàn)不同楔形角的楔形非球 面工件的加工，也可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜曲面的加工。本發(fā)明可根據(jù)所加工楔形非球面工件的 楔形角，驅(qū)動(dòng)氣缸帶動(dòng)工作臺(tái)、中間平臺(tái)和底座的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)面實(shí)現(xiàn)所需的傾斜角度。3)定位精度高，滿(mǎn)足高精度非球面加工的需求。通過(guò)控制氣缸活塞的伸縮來(lái)控制 底座、中間平臺(tái)和工作平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)一定角度的傾斜，并可利用圓光柵實(shí)現(xiàn)全 閉環(huán)反饋，從而實(shí)現(xiàn)精確的傾斜角度，因此可以運(yùn)用到高精度非球面加工中。3)機(jī)構(gòu)剛性好、自鎖能力強(qiáng)、使用方便。本發(fā)明的工作臺(tái)、中間平臺(tái)、底座和回轉(zhuǎn)平 臺(tái)配合緊湊，機(jī)構(gòu)剛性好，且采用氣缸控制可以方便的控制活塞的行程，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確定位 從而達(dá)到自鎖，可以方便的運(yùn)用到高精度磨床工作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)工件的裝夾。因此，利用本發(fā)明可以保證楔形非球面加工夾具實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用擴(kuò)展性 好、定位精度高、機(jī)構(gòu)剛性好、自鎖能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因而具有較高的研究和應(yīng)用價(jià) 值。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例使用時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
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圖3為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖的左視圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖的右視圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1 6所示，本發(fā)明實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)設(shè)有回轉(zhuǎn)平臺(tái)1、底座2、底座氣缸座3、 底座氣缸4、擺桿5、擺桿固定座6、中間平臺(tái)17、中間平臺(tái)氣缸(7、8、29和30)、中間平臺(tái)鉸 鏈(9、10、31和32)、中間平臺(tái)防塵蓋(11和12)、中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座(13和14)、中間平臺(tái)回 轉(zhuǎn)軸(33和34)、中間平臺(tái)氣缸座(15、16、35和36)、工作平臺(tái)26、工作平臺(tái)氣缸座(18、19、 37和38)、工作平臺(tái)氣缸(20、21、39和40)、工作平臺(tái)鉸鏈(22、23、41和42)、工作平臺(tái)防塵 蓋(24和43)、工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸(25和44)、工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座(27和28)、軸承蓋以及軸承寸。回轉(zhuǎn)平臺(tái)1通過(guò)壓塊A安裝在精密磨床工作臺(tái)上，回轉(zhuǎn)平臺(tái)的中間孔同底座2與 回轉(zhuǎn)平臺(tái)1連接軸下端配合；底座氣缸座3安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)1上，底座氣缸4安裝在底座氣 缸座3上；擺桿5固定座安裝在底座2上，擺桿5 —端安裝在擺桿固定座6上，另一端與氣 缸4相連；中間平臺(tái)17通過(guò)中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸33和34以及中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座13和14與底 座2相連，中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座13和14安裝在中間平臺(tái)17上，中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸33和34安 裝在底座2上并與中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座13和14相配合；中間平臺(tái)鉸鏈9、10、31和32均是 通過(guò)鉸鏈的軸一端固定在底座2上，另一端固定在中間平臺(tái)17上，中間通過(guò)鉸鏈軸與中間 平臺(tái)氣缸7、8、29和30連接；中間平臺(tái)氣缸座15、16、35和36通過(guò)螺釘固定在中間平臺(tái)17 上，中間平臺(tái)氣缸7、8、29和30固定在中間平臺(tái)活塞氣缸座15、16、35和36上；工作平臺(tái)26 通過(guò)工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸25和44以及工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座27和28與中間平臺(tái)17相連，工作平 臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座27和28安裝在中間平臺(tái)17上，工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸25和44安裝在工作平臺(tái)26 上；工作平臺(tái)氣缸座18、19、37和38安裝在中間平臺(tái)17上，工作平臺(tái)氣缸20、21、39和40 安裝在工作平臺(tái)氣缸座18、19、37和38上；工作平臺(tái)鉸鏈22、23、41和42均是一端與工作 平臺(tái)26相連，另一端與中間平臺(tái)17相連，中間通過(guò)鉸鏈軸與工作平臺(tái)氣缸20、21、39和40 相連；所有回轉(zhuǎn)軸均安裝有軸承，所有軸承一端均安裝有軸承蓋，所有回轉(zhuǎn)軸座一端均安裝 有防塵蓋11、12、24和43。所有氣缸均加氣缸防護(hù)罩。工作時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)控制底座氣缸4的活塞的行程，通過(guò)推動(dòng)擺桿5使底座2轉(zhuǎn)動(dòng)到 所需的角度；數(shù)控系統(tǒng)控制中間平臺(tái)氣缸7、8、29和30活塞的行程，一邊活塞伸出，一邊活 塞被壓縮，使鉸鏈9、10、31和32 —邊伸長(zhǎng)，一邊收縮，兩者配合從而使中間平臺(tái)17傾斜到 需要的角度；數(shù)控系統(tǒng)控制工作平臺(tái)氣缸20、21、39和40的活塞的行程，一邊活塞伸出，一 邊活塞壓縮，使鉸鏈22、23、41和42 —邊伸長(zhǎng)，一邊收縮，兩者配合從而使工作平臺(tái)26傾斜 到需要的角度；底座2的回轉(zhuǎn)軸、中間平臺(tái)17和工作平臺(tái)26 —側(cè)的軸上均可裝有圓光柵， 使得它們的旋轉(zhuǎn)角度能夠反饋給數(shù)控系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行不斷的校正，從而達(dá)到準(zhǔn)確實(shí)時(shí)控制。該方案目前考慮到是整體結(jié)構(gòu)更加平穩(wěn)，每個(gè)平臺(tái)各使用了 4個(gè)氣缸，真正實(shí)際 應(yīng)用時(shí)在保證結(jié)構(gòu)剛性的同時(shí)可以考慮將工作平臺(tái)和中間平臺(tái)的回轉(zhuǎn)軸調(diào)整到一端，而將氣缸調(diào)整到另一端，此時(shí)工作平臺(tái)和中間平臺(tái)將各自只用到一個(gè)氣缸，大大減少了氣缸的數(shù)量。 控制過(guò)程中，由數(shù)控系統(tǒng)對(duì)各個(gè)氣缸所對(duì)應(yīng)的換向閥發(fā)出指令，使其進(jìn)行對(duì)應(yīng)的 操作，從而使氣缸活塞行進(jìn)相應(yīng)的行程，使得底座、中間平臺(tái)、工作平臺(tái)轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，然后 通過(guò)圓光柵獲得轉(zhuǎn)動(dòng)的角度并反饋給數(shù)控系統(tǒng)。
權(quán)利要求
氣動(dòng)式傾角可調(diào)的非球面加工夾具，其特征在于設(shè)有回轉(zhuǎn)平臺(tái)、底座、底座氣缸座、底座氣缸、擺桿、擺桿固定座、中間平臺(tái)、中間平臺(tái)氣缸、中間平臺(tái)鉸鏈、中間平臺(tái)防塵蓋、中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座、中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸、中間平臺(tái)氣缸座、工作平臺(tái)、工作平臺(tái)氣缸座、工作平臺(tái)氣缸、工作平臺(tái)鉸鏈、工作平臺(tái)防塵蓋、工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸、工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座、軸承蓋以及軸承；回轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)壓塊安裝在精密磨床工作臺(tái)上，回轉(zhuǎn)平臺(tái)的中間孔同底座與回轉(zhuǎn)平臺(tái)連接軸的下端配合；底座氣缸座安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，底座氣缸安裝在底座氣缸座上；擺桿固定座安裝在底座上，擺桿一端安裝在擺桿固定座上，擺桿另一端與氣缸相連；中間平臺(tái)通過(guò)中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸和中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座與底座相連，中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座安裝在中間平臺(tái)上，中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸安裝在底座上并與中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座相配合；中間平臺(tái)鉸鏈一端固定在底座上，中間平臺(tái)鉸鏈另一端固定在中間平臺(tái)上，中間平臺(tái)鉸鏈中間通過(guò)鉸鏈軸與氣缸連接；中間平臺(tái)氣缸座通過(guò)螺釘固定在中間平臺(tái)上，中間平臺(tái)氣缸固定在中間平臺(tái)活塞氣缸座上；工作平臺(tái)通過(guò)工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸和工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座與中間平臺(tái)相連，工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座安裝在中間平臺(tái)上，工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸安裝在工作平臺(tái)上；工作平臺(tái)氣缸座安裝在中間平臺(tái)上，工作平臺(tái)氣缸安裝在工作平臺(tái)氣缸座上；工作平臺(tái)鉸鏈一端與工作平臺(tái)相連，工作平臺(tái)鉸鏈另一端與中間平臺(tái)相連，工作平臺(tái)鉸鏈中間通過(guò)鉸鏈軸與氣缸相連。
2.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)式傾角可調(diào)的非球面加工夾具，其特征在于所述中間平臺(tái) 回轉(zhuǎn)軸和工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸均安裝有軸承，所有軸承一端均安裝有軸承蓋。
3.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)式傾角可調(diào)的非球面加工夾具，其特征在于所述中間平臺(tái) 回轉(zhuǎn)軸座和工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸座一端均安裝有防塵蓋。
4.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)式傾角可調(diào)的非球面加工夾具，其特征在于所述氣缸均加 氣缸防護(hù)罩。
全文摘要
氣動(dòng)式傾角可調(diào)的非球面加工夾具，涉及一種夾具。提供一種可實(shí)現(xiàn)具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用擴(kuò)展性好、定位精度高、機(jī)構(gòu)剛性好、自鎖能力強(qiáng)、使用方便等特點(diǎn)的氣動(dòng)式傾角可調(diào)的非球面加工夾具。設(shè)有回轉(zhuǎn)平臺(tái)、底座、底座氣缸座、底座氣缸、擺桿與固定座、中間平臺(tái)、中間平臺(tái)氣缸、中間平臺(tái)鉸鏈、中間平臺(tái)防塵蓋、中間平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸與軸座、中間平臺(tái)氣缸座、工作平臺(tái)、工作平臺(tái)氣缸座、工作平臺(tái)氣缸、工作平臺(tái)鉸鏈、工作平臺(tái)防塵蓋、工作平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸與軸座。氣缸通過(guò)控制各自活塞的行程使得工作臺(tái)面傾斜一定角度，可利用圓光柵實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)反饋，實(shí)現(xiàn)精確的傾斜角度，為非球面加工，尤其是楔形非球面工件加工提供所需的裝夾角度。
文檔編號(hào)B24B13/005GK101890670SQ201010225738
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者張世漢, 柯曉龍, 王春錦, 郭隱彪 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué)