[发明专利]精密轧辊车床

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密轧辊车床，更具体地说，涉及一种在轧模的加工中使用的精密轧辊车床，这种轧模用于光学产品(如透镜片)的挤压成型。

背景技术

轧辊车床是一种用于加工辊子的机床。轧辊车床是这样一种车床，其中，附装如金刚石刀具的刀架安装在支架上，并通过床头箱转动辊子和使支架沿辊子的横向(X轴方向)进行进给，从而基本上用于在辊子上加工出环形凹槽。当在辊子上加工轴向凹槽时，通过床头箱(C轴)对辊子进行分度时，使支架沿辊子的纵向(Z轴方向)上进行进给，从而加工出轴向凹槽。

随着近年来机械控制技术的进步，已经实现了利用轧辊车床进行超精密加工。目前轧辊车床已开始应用于加工模制光学透镜的铸模。申请人已经提出了可实现这种超精密加工的精密轧辊车床(日本专利申请号2006-130066、2006-135560、2006-156388、2006-165144及2006-166404)。

这些精密轧辊车床可实现轧模的超精密加工，其中轧模用于双凸透镜片、交叉双凸透镜片及棱镜片等的挤压成型，这些镜片用于液晶板的背光。通过这种轧辊车床所进行的轧模超精密加工，存在一个问题即完成一个辊子的加工需花费很长时间。随着近年来液晶显示器的大型化，轧模也随之大型化。例如，有时通过轧辊车床来加工用于模制长达两米透镜片的轧模。

在辊子上加工出一个凹槽不用花费很长时间。在上述辊子的情况下，仅需大约一分钟便可在轴向上加工出一个纵向的凹槽。然而，用于透镜的轧模的一个特征是，由于每个凹槽都很细小，大量凹槽须作为一个整体来进行加工。假设一个辊子上要加工30,000个纵向的(轴向)凹槽，则在辊子上连续加工出所有凹槽需要大约30,000分钟，即500小时或3周。

为了解决上述问题，申请人对气垫滑动装置进行了研究，该气垫滑动装置(air slide apparatus)用于使刀具沿辊子纵向作高速线性运动，并安装在轧辊车床的刀架上。

在辊子的精密加工中使用气垫滑动装置时，存在如何为滑块提供空气和电力的问题。一种常用的方法是通过缆链(cable chain)提供空气和电力，缆链随滑块的运动而弯曲。然而，这种方法存在的缺陷是，当缆链变形时滑块会振动，导致加工精度下降。

在滑块开始运动、停下来或改变方向时，滑块会因惯性力而振动。该振动会导致加工精度大幅降低。这也成为一个有待解决的问题。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于解决上述背景技术中提出的问题，并提供一种精密轧辊车床，其同传统的轧辊车床相比，能够以明显更高的速度进行细小凹槽的加工，从而大幅缩短加工一个凹槽的所需时间。

本发明的另一目的在于提供一种精密轧辊车床，其具有多种功能来防止在辊子的超精密加工期间，安装在刀架上的气垫滑动装置发生振动；以及有助于高精度地执行辊子加工，该辊子加工为具有繁重工作量的超精密加工。

为达成上述目的，本发明提供了一种精密轧辊车床，其包括：床身；安装在床身上床头箱，其具有通过卡盘保持辊子的一端时，转动作为工件的辊子的主轴；安装在床身上的尾架，其设于床头箱的对面，用于可旋转地支承辊子的另一端；支架，其包括沿辊子的纵向可动地安装在床身上的鞍座(saddle)和沿垂直于辊子的纵向的方向可动地安装在鞍座上台座；以及安装在台座上的气垫滑动装置，其包括导轨、滑块和线性电动机，其中，所述导轨沿纵向平行于辊子延伸，具有金刚石刀具的所述滑块能够以浮动状态在导轨上移动，所述线性电动机用于驱动滑块。

在本发明的一个优选实施例中，设有装有多把刀具的刀架转盘(swivel)安装在台座上，并且气垫滑动装置安装在刀架上。

气垫滑动装置最好设有精加工单元，所述精加工单元通过利用在压电元件上施加电压时所述压电元件的膨胀和收缩，使得所述金刚石刀具的刀刃位置沿切削方向轻微地移动。

这种精密轧辊车床最好设有：X轴，其用于在台座上沿垂直于辊子的纵向的方向移动转盘，以便将气垫滑动装置定位在加工位置；Z1轴，其用于沿辊子的纵向移动鞍座；Z2轴，其用于通过线性电动机移动滑块；以及B轴，其用作转盘的转轴。

在本发明的一个优选实施例中，精密轧辊车床还包括切屑抽吸装置，其包括：移动台，其沿与气垫滑动装置的滑块的移动方向相同的方向，与滑块同步移动；由移动台支承的切屑吸附部分；以及线缆束，其随着切屑吸附部分移动，用于为滑块提供空气、冷却水和电力。