專用平麵磨床

    專用平麵磨床

    機床用途

    光學玻璃是用於製作光學儀器或機械體係中光學元件（透鏡、棱鏡和反射鏡等）的玻璃資料的總稱。因為光學玻璃具有穩定的物理化學性能和高度的光學均勻性，且耐磨性好、抗蝕性強
，因而被廣泛使用於激光技能
、光電通訊、航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)以(yi)及(ji)國(guo)防(fang)工(gong)業(ye)等(deng)範(fan)疇(chou)，已(yi)成(cheng)為(wei)當(dang)前(qian)尖(jian)端(duan)科(ke)學(xue)技(ji)能(neng)中(zhong)使(shi)用(yong)最(zui)活(huo)潑(po)的(de)資(zi)料(liao)之(zhi)一(yi)。跟(gen)著(zhe)科(ke)學(xue)技(ji)能(neng)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)，現(xian)代(dai)光(guang)學(xue)工(gong)業(ye)對(dui)光(guang)學(xue)玻(bo)璃(li)提(ti)出(chu)了(le)精(jing)度(du)高(gao)、需求量大等嚴苛要求。從精度方麵，要求光學玻璃具有麵形精度高（Ra≤0.1μm）
、外表粗糙度低（Ra≤12nm）以及亞外表裂紋少等；從需求量方麵
，以激光核聚變設備所需的光學玻璃為例，美國國家點火設備（NationalIgnitionFacility,NIF）的光學體係使用7000多件大口徑光學元件（口徑大於400mm×400mm）。

    因為光學玻璃具有硬度高、脆cui性xing大da的de特te色se，在zai加jia工gong過guo程cheng中zhong極ji易yi產chan生sheng外wai表biao疵ci病bing與yu亞ya外wai表biao損sun傷shang
，歸gui於yu典dian型xing的de難nan加jia工gong資zi料liao。其qi超chao光guang滑hua外wai表biao成cheng形xing技ji能neng及ji高gao效xiao低di成cheng本ben加jia工gong工gong藝yi技ji能neng已yi經jing成cheng為wei國guo防fang科ke技ji、航空航天、電子信息等範疇急需研討的重要課題。關於光學玻璃等硬脆資料，超精細磨削技能是完成超光滑外表的最佳手段。因而

，美國、德國、日本、英(ying)國(guo)等(deng)工(gong)業(ye)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)，對(dui)光(guang)學(xue)玻(bo)璃(li)等(deng)硬(ying)脆(cui)資(zi)料(liao)的(de)超(chao)精(jing)細(xi)磨(mo)削(xue)加(jia)工(gong)技(ji)能(neng)的(de)研(yan)討(tao)非(fei)常(chang)活(huo)潑(po)
，已(yi)開(kai)發(fa)出(chu)先(xian)進(jin)的(de)高(gao)精(jing)度(du)高(gao)剛(gang)度(du)磨(mo)床(chuang)，用(yong)於(yu)硬(ying)脆(cui)資(zi)料(liao)的(de)超(chao)精(jing)細(xi)加(jia)工(gong)技(ji)能(neng)的(de)研(yan)討(tao)
，而(er)且(qie)相(xiang)關(guan)科(ke)研(yan)成(cheng)果(guo)被(bei)使(shi)用(yong)於(yu)國(guo)防(fang)及(ji)民(min)用(yong)工(gong)業(ye)範(fan)疇(chou)。近(jin)年(nian)來(lai)，光(guang)學(xue)玻(bo)璃(li)等(deng)硬(ying)脆(cui)資(zi)料(liao)超(chao)精(jing)細(xi)磨(mo)削(xue)配(pei)備(bei)及(ji)工(gong)藝(yi)技(ji)能(neng)研(yan)討(tao)已(yi)被(bei)列(lie)為(wei)要(yao)點(dian)讚(zan)助(zhu)的(de)科(ke)研(yan)內(nei)容(rong)。

    H402-AZ數控專用平麵磨床就是“高檔數控機床與基礎製作配備”科技嚴重專項課題“超精細大尺度光學玻璃平麵磨床”的產品
，專門針對大尺度平麵光學玻璃零件，如激光（釹）玻璃、熔(rong)石(shi)英(ying)等(deng)加(jia)工(gong)的(de)需(xu)求(qiu)而(er)研(yan)製(zhi)開(kai)發(fa)的(de)超(chao)精(jing)細(xi)大(da)尺(chi)度(du)平(ping)麵(mian)磨(mo)削(xue)加(jia)工(gong)機(ji)床(chuang)，是(shi)此(ci)類(lei)機(ji)床(chuang)規(gui)劃(hua)製(zhi)作(zuo)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)能(neng)，為(wei)光(guang)學(xue)玻(bo)璃(li)資(zi)料(liao)的(de)超(chao)精(jing)細(xi)磨(mo)削(xue)加(jia)工(gong)工(gong)藝(yi)、並在生產中完成使用供給根據。[1]

    主要參數

    H402-AZ數控專用平麵磨床選用龍門式臥軸矩台的結構布局方式
，配備高精度運動功用部件
、高分辨率丈量與反應體係以及高性能數控體係與伺服驅動體係，具有結構剛度高、力熱穩定性好和加工精度高的特色。別的
，機床配備了在位丈量體係，可完成大尺度光學玻璃平麵度快速、精細、牢靠檢測。超精細大尺度光學玻璃平麵磨床結構。

    作業台麵尺度1300×500mm

    作業台縱向行程0~1700mm

    砂輪筆直行程0~240mm

    滑座橫向行程0~960mm

    砂輪直徑270~350mm

    砂輪寬度40mm

    砂輪轉速8000rpm

    砂輪切削速度20～120m/s

    工件最大質量（含夾具）300kg

    機床加工零件標準450mm×1200mm

    加工工件外表粗糙度Ra≤10nm

    加工工件的麵形精度（外表平度）PV3μm

    主要結構特色

    1）高剛度高穩定性床身

    床身選用全體花崗岩結構
，因為花崗岩具有高阻尼、小振動、熱穩定性佳等特性
，能夠確保磨床高剛度和高穩定性。

    2）作業台

    作業台麵選用全體花崗岩結構，在傳統閉式靜壓導軌的基礎上開發了高剛性、高精度的大平麵閉式靜壓導軌，以完成作業台的大行程

、平穩、牢靠的往複運動。作業台選用SIEMENS直線電機進行驅動

，一起為了防止直線電機的運動影響台麵，專門為直線電機規劃了獨立的靜壓導軌。台麵的運動狀況由HEIDENHAIN光柵體係進行閉環操控，然後確保了作業台具有高精度、快速響應的運動特性。

    3）立柱、滑座與橫梁

    可操控因為熱引起的機床變形，立柱和橫梁選用花崗岩製成。砂輪橫向位移滑座置於固定的橫梁上
、安裝砂輪架的筆直運動拖板置於橫向位移滑座上。橫向位移和筆直運動均選用SIEMENS伺服電機直接驅動高精度滾珠絲杠來完成，HEIDENHAIN光guang柵zha方fang位wei反fan應ying。橫heng向xiang位wei移yi滑hua座zuo以yi及ji筆bi直zhi運yun動dong拖tuo板ban的de導dao軌gui相xiang同tong選xuan用yong的de是shi液ye體ti靜jing壓ya導dao軌gui。別bie的de在zai筆bi直zhi運yun動dong拖tuo板ban上shang配pei備bei了le微wei量liang進jin給gei機ji構gou，能neng夠gou完wan成cheng砂sha輪lun架jia0.1μm的微進給。為了削減砂輪架滑座自重及其橫向位移引起的橫梁變形，在橫梁的正上方設置了卸荷設備（卸荷橫梁）。用以承擔砂輪架滑座的大部分自重，而且經過HEIDENHAIN光柵方位反應完成卸荷設備與砂輪橫向位移滑座的運動同步，然後最大限度的削減橫梁變形對磨削加工的影響。

    4）砂輪架

    開發了轉速規模廣
、高剛性
、高精度砂輪靜壓主軸體係，以完成砂輪的高剛性、高精度反轉運動。砂輪軸選用液體靜壓軸承支承，SIEMENS內nei置zhi式shi主zhu軸zhou電dian機ji，選xuan用yong冷leng卻que液ye強qiang製zhi冷leng卻que主zhu軸zhou電dian機ji，砂sha輪lun主zhu軸zhou配pei備bei了le砂sha輪lun平ping衡heng設she備bei，配pei套tao的de管guan理li操cao控kong程cheng序xu能neng在zai循xun環huan中zhong接jie連lian監jian測ce砂sha輪lun的de狀zhuang況kuang並bing立li即ji對dui可ke能neng呈cheng現xian的de不bu平ping衡heng量liang進jin行xing補bu償chang。

    5）丈量體係

    機(ji)床(chuang)配(pei)備(bei)了(le)激(ji)光(guang)幹(gan)涉(she)儀(yi)作(zuo)為(wei)加(jia)工(gong)精(jing)度(du)的(de)在(zai)位(wei)丈(zhang)量(liang)體(ti)係(xi)，經(jing)過(guo)機(ji)床(chuang)台(tai)麵(mian)運(yun)動(dong)和(he)丈(zhang)量(liang)拖(tuo)板(ban)橫(heng)向(xiang)運(yun)動(dong)
，使(shi)激(ji)光(guang)幹(gan)涉(she)儀(yi)的(de)鏡(jing)頭(tou)能(neng)夠(gou)掃(sao)描(miao)所(suo)有(you)加(jia)工(gong)麵(mian)積(ji)。當(dang)機(ji)床(chuang)進(jin)行(xing)磨(mo)削(xue)加(jia)工(gong)時(shi)，丈(zhang)量(liang)橫(heng)梁(liang)能(neng)夠(gou)運(yun)動(dong)到(dao)加(jia)工(gong)規(gui)模(mo)以(yi)外(wai)。

    超(chao)精(jing)細(xi)大(da)尺(chi)度(du)光(guang)學(xue)玻(bo)璃(li)平(ping)麵(mian)磨(mo)床(chuang)是(shi)針(zhen)對(dui)國(guo)家(jia)重(zhong)要(yao)光(guang)學(xue)工(gong)程(cheng)行(xing)業(ye)麵(mian)對(dui)嚴(yan)重(zhong)需(xu)求(qiu)而(er)研(yan)討(tao)開(kai)發(fa)的(de)，是(shi)具(ju)有(you)國(guo)際(ji)先(xian)進(jin)水(shui)平(ping)的(de)超(chao)精(jing)細(xi)加(jia)工(gong)關(guan)鍵(jian)配(pei)備(bei)。該(gai)項(xiang)目(mu)的(de)開(kai)發(fa)成(cheng)功(gong)，能(neng)夠(gou)完(wan)成(cheng)450×1200mm光學玻璃的高精度、高效率磨削，工件平麵度可達3μm，大大縮短了後續研磨拋光的時間，可滿意激光兵器、航空航天等範疇對超精細大尺度平麵玻璃的大批量需求，對我國天文科學、國(guo)家(jia)要(yao)點(dian)工(gong)程(cheng)和(he)軍(jun)事(shi)配(pei)備(bei)的(de)發(fa)展(zhan)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)義(yi)

，並(bing)將(jiang)進(jin)一(yi)步(bu)推(tui)進(jin)我(wo)國(guo)光(guang)學(xue)和(he)激(ji)光(guang)範(fan)疇(chou)製(zhi)作(zuo)配(pei)備(bei)的(de)技(ji)能(neng)打(da)破(po)，提(ti)升(sheng)我(wo)國(guo)相(xiang)關(guan)範(fan)疇(chou)的(de)核(he)心(xin)競(jing)爭(zheng)力(li)和(he)立(li)異(yi)才(cai)能(neng)。