[发明专利]一种五轴混联光学加工设备及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种五轴混联光学加工设备及其工作方法，具体地说是将镜片通过定位夹紧单元固定，利用丝杠滑台和并联运动单元控制加工刀具动作，进而实现五轴混联加工的设备，属于光学加工领域。

背景技术

随着我国科技的蓬勃发展，光学系统、精密仪器、航天等诸多领域对光学元件的表面质量的要求日益提高。合适的抛光去除函数，有利于控制加工过程中产生的各种误差，适用于多工位加工的多轴联动设备是加工精度和抛光效率的重要保证。因而，发展先进光学制造技术以提高大尺寸高精度光学元件的加工质量和生产效率，成为亟需解决的问题。

传统的光学加工设备，采用串联结构，工作范围大，控制简单，但累计误差较大，刚度低。并联光学加工设备，具有刚度高、精度高、动态特性好、末端惯性小的优点，但工作空间小、耦合性强、控制复杂。鉴于此，本发明提出一种五轴混联光学加工设备及其工作方法，利用丝杠滑台和并联运动单元控制刀具安装台五轴联动，进行加工刀具的位姿调整，从而能够实现光学镜片的高精度加工。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明针对现有光学加工设备存在的上述诸多问题，本发明提供一种五轴混联光学加工设备及其工作方法，将镜片通过定位夹紧单元固定，利用丝杠滑台和并联运动单元控制加工刀具动作，达到五轴混联对加工刀具进行位姿调整，进而实现光学镜片的高精度加工，具有加工精度高、刚度大、动态特性好等优点。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种五轴混联光学加工设备，包括设置在机体内部的混联单元、定位夹紧单元和加工刀具，其中，所述混联单元设置在机体顶部位置，混联单元的下端通过刀具安装台与所述加工刀具固连，所述刀具安装台带动加工刀具进行位姿调整；所述定位夹紧单元设置于机体底部，镜片通过定位夹紧单元固定；

所述混联单元由丝杠滑台与并联运动单元上下连接组成，所述丝杠滑台水平设置，即丝杠轴线方向与X轴方向一致，并通过螺母与所述丝杠滑台垂直连接，在螺母的带动下沿丝杠滑台沿X轴方向水平直线运动；

所述并联运动单元由位于滑台下方与其连接的第一支链和第二支链组成，所述第一支链包括连接在滑台下方并沿Y轴方向水平滑动的滑块，所述滑块通过支链杆连接所述刀具安装台；所述第二支链包括连接在滑台上的转动盘，所述转动盘通过电动推杆连接所述刀具安装台，所述电动推杆与转动盘转动连接，电动推杆绕X、Y轴线方向转动，构成十字节。

进一步的，并联运动单元由两条第一支链和两条第二支链组成，两条第一支链布置在y轴方向上，沿滑台(17)的几何中心对称布置在滑台(17)上；两条第二支链布置在x轴方向上，沿滑台(17)的几何中心对称布置在滑台(17)上。

进一步的，所述第一支链的滑块连接在一滚珠丝杠a上，且滑块中有内螺纹，与滚珠丝杠a相配传动，所述滚珠丝杠a由减速电机a驱动运动，带动滑块沿Y轴方向水平滑动；减速电机a的转子与滚珠丝杠a通过联轴器a固连传递扭矩；滑块由两根导向杆导向，构成滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠a和导向杆的两端由轴承座a支承。

进一步的，所述支链杆为定长杆，一端通过销轴与滑块转动连接，即转动副；另一端通过球铰链b与球铰座b连接，即球副；球铰座b通过螺纹元件固定于刀具安装台上。

进一步的，所述第二支链的转动盘与滑台转动连接，电动推杆与转动盘转动连接，电动推杆绕X、Y轴线方向转动，构成十字节；电动推杆通过球铰链a与球铰座a连接，即球副；球铰座a通过螺纹元件固定于刀具安装台上。

进一步的，所述丝杠滑台由减速电机b带动沿X轴方向水平设置的滚珠丝杠b作旋转运动，滑台通过设置在滚珠丝杠b的螺母与所述丝杠滑台连接，并在所述螺母的带动下随滚珠丝杠b沿X轴方向的水平滑动。

进一步的，所述丝杠滑台由减速电机b驱动沿X轴方向水平设置的滚珠丝杠b作旋转运动，减速电机b的转子与滚珠丝杠b通过联轴器b固连传递扭矩；螺母有内螺纹结构，与滚珠丝杠b相配传动，通过螺母带动滑台平动；

滚珠丝杠b设置在丝杠滑台的中心位置，两端由两个轴承座b支承，四个辅助滑块滑动连接在两侧的滑轨上以X轴对称设置，构成滚珠丝杠副；其中所述滑轨通过螺纹元件a固定于机体上；滑台通过螺纹元件b实现一个螺母、四个辅助滑块的连接。