[发明专利]龙门式超精密飞切铣床

说明书

技术领域

本发明涉及一种铣床。

背景技术

随着现代高新技术的不断发展，出现了大量的功能材料，如KDP晶体等，它是高功率固体激光器所用的关键元器件，由于其功能和材料性质的特殊性，对它的加工只能是采用超精密飞刀铣削的工艺方法加工，为了获得超光滑的表面，除了要研究刀具和超精密加工工艺技术以外，对于超精密加工设备必须要认真研究。在实际工作中，对一些功能材料的加工精度和表面质量要求很高，对于KDP晶体而言，往往要求其几何尺寸为320mm×320mm×10mm；面形精度为0.125μm；表面粗糙度小于5nm(RMS)；双面表面平行度：≤10″。对于平面类的软脆功能材料零件，由于其面型简单，即仅为平面，加工工艺固定，即仅为单刀飞切铣削加工。但是现有的技术中没能提供专门用于平面超精密加工的专用设备，本发明就是在这样的技术背景下完成的。

发明内容

本发明为了解决现有技术中没能提供用于平面超精密加工的专用设备来加工非线性光学领域(如高功率固体激光器)所急需的KDP晶体等功能材料的问题，进而提供了一种龙门式超精密飞切铣床。

本发明的技术方案是：龙门式超精密飞切铣床包括龙门架式床身、主轴系统、直线导轨系统、高压气体管路装置；所述龙门架式床身由横梁、两个立柱、基座组成，所述主轴系统包括主轴电机、气体静压主轴、主轴套、气体静压轴承、飞刀盘、刀具总成，所述直线导轨系统包括导轨、上溜板、两个下溜板、两个中间溜板、真空吸盘、电机、柔性连轴节、丝杠、丝母、气体静压联轴节、丝杠座、丝杠后座、丝杠轴承、后轴承、丝母气浮座、锁紧装置；所述两个立柱位于横梁和基座之间的左右两侧，横梁和基座通过两个两个立柱固接在一起，主轴电机的输出轴与主轴套固接，主轴套套装在气体静压主轴上，气体静压主轴的轴肩处装有气体静压轴承，飞刀盘安装在气体静压主轴的下端上，刀具总成安装在飞刀盘上，主轴套位于横梁中间，主轴套的台肩与横梁固接，上溜板的两端通过两个中间溜板与两个下溜板分别固接并形成凹槽，所述导轨的上端安装在凹槽内，导轨的下端与基座连接，真空吸盘安装在上溜板上，丝母套装在丝杠上，丝杠的两端通过丝杠座和丝杠后座安装在导轨的上端，丝杠轴承安装在丝杠座与丝杠之间，后轴承安装在丝杠后座与丝杠之间，丝母气浮座安装在丝母上，气体静压联轴节位于丝母的上方且安装在上溜板上，电机通过柔性连轴节与丝杠转动连接，锁紧装置位于丝杠座的上方并安装在丝杠上，高压气体管路装置与真空吸盘上和气体静压联轴节分别连通。

本发明具有以下有益效果：本发明实现了高精度的直线进给运动和刀盘的回转运动，而且导轨和主轴均采用了空气静压的控制方式，具有精度高、无污染等优点。本发明的加工精度指标高，完全适合KDP晶体等功能材料的超精度加工。实验结果表明，机床的主要精度指标为气体静压主轴跳动量0.016μm，其轴向刚度≥525N/μm，角刚度40Nm/角秒，导轨运动直线度误差为0.1μm/450mm和0.2μm/600mm，导轨刚度≥2000N/μm。本发明的铣床进行了铝镜的加工试验，对直径130mm的铝镜，加工表面平面度达到λ/4左右(p-v值)。加工300mm×300mm的方形大口径铝反射镜，面形精度达到1.6λ(P-V)，优于美国晶体加工机床的面形精度要求(5λ)。此外，本发明还具有以下优点：机床整体采用龙门架式的立式结构来支撑主轴系统，结构对称，布局简单，对提高主轴回转精度有利；主轴和刀盘的重量由较大刚度的止推轴承支撑，避免了卧式结构中由刀盘重量引起的主轴轴线的偏移；沿切深方向的进给由刀具调整机构保证，无需采用专用进给导轨，从而避免引入更多的误差源；真空吸盘水平放置，有利于工件因自重和夹紧而产生的变形的一致性；工作中工件水平放置，便于操作，有利于工件装夹和安全；选择变频电机作为主轴的驱动元件，实现主轴的高精度回转，本机床拟采用单点金刚石刀具飞刀铣削方式来加工KDP晶体。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图，图2是图1的左视剖视图，图3是图2的A部放大图，图4是图2的B部放大图。

具体实施方式