專用平面磨床

    機床用途

    光學(xué)玻璃是用于制作光學(xué)儀器或機械體系中光學(xué)元件（透鏡、棱鏡和反射鏡等）的玻璃資料的總稱。因為光學(xué)玻璃具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能和高度的光學(xué)均勻性，且耐磨性好、抗蝕性強，因而被廣泛使用于激光技能、光電通訊、航空航天以及國防工業(yè)等范疇，已成為當(dāng)前尖端科學(xué)技能中使用最活潑的資料之一。跟著科學(xué)技能的不斷發(fā)展，現(xiàn)代光學(xué)工業(yè)對光學(xué)玻璃提出了精度高、需求量大等嚴苛要求。從精度方面，要求光學(xué)玻璃具有面形精度高（Ra≤0.1μm）、外表粗糙度低（Ra≤12nm）以及亞外表裂紋少等；從需求量方面，以激光核聚變設(shè)備所需的光學(xué)玻璃為例，美國國家點火設(shè)備（NationalIgnitionFacility,NIF）的光學(xué)體系使用7000多件大口徑光學(xué)元件（口徑大于400mm×400mm）。

    因為光學(xué)玻璃具有硬度高、脆性大的特色，在加工過程中極易產(chǎn)生外表疵病與亞外表損傷，歸于典型的難加工資料。其超光滑外表成形技能及高效低成本加工工藝技能已經(jīng)成為國防科技、航空航天、電子信息等范疇急需研討的重要課題。關(guān)于光學(xué)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、英國等工業(yè)發(fā)達國家，對光學(xué)玻璃等硬脆資料的超精細磨削加工技能的研討非?；顫?，已開發(fā)出先進的高精度高剛度磨床，用于硬脆資料的超精細加工技能的研討，而且相關(guān)科研成果被使用于國防及民用工業(yè)范疇。近年來，光學(xué)玻璃等硬脆資料超精細磨削配備及工藝技能研討已被列為要點贊助的科研內(nèi)容。

    H402-AZ數(shù)控專用平面磨床就是“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制作配備”科技嚴重專項課題“超精細大尺度光學(xué)玻璃平面磨床”的產(chǎn)品，專門針對大尺度平面光學(xué)玻璃零件，如激光（釹）玻璃、熔石英等加工的需求而研制開發(fā)的超精細大尺度平面磨削加工機床，是此類機床規(guī)劃制作的關(guān)鍵技能，為光學(xué)玻璃資料的超精細磨削加工工藝、并在生產(chǎn)中完成使用供給根據(jù)。[1]

    主要參數(shù)

    H402-AZ數(shù)控專用平面磨床選用龍門式臥軸矩臺的結(jié)構(gòu)布局方式，配備高精度運動功用部件、高分辨率丈量與反應(yīng)體系以及高性能數(shù)控體系與伺服驅(qū)動體系，具有結(jié)構(gòu)剛度高、力熱穩(wěn)定性好和加工精度高的特色。別的，機床配備了在位丈量體系，可完成大尺度光學(xué)玻璃平面度快速、精細、牢靠檢測。超精細大尺度光學(xué)玻璃平面磨床結(jié)構(gòu)。

    作業(yè)臺面尺度1300×500mm

    作業(yè)臺縱向行程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(zhuǎn)速8000rpm

    砂輪切削速度20～120m/s

    工件最大質(zhì)量（含夾具）300kg

    機床加工零件標(biāo)準(zhǔn)450mm×1200mm

    加工工件外表粗糙度Ra≤10nm

    加工工件的面形精度（外表平度）PV3μm

    主要結(jié)構(gòu)特色

    1）高剛度高穩(wěn)定性床身

    床身選用全體花崗巖結(jié)構(gòu)，因為花崗巖具有高阻尼、小振動、熱穩(wěn)定性佳等特性，能夠確保磨床高剛度和高穩(wěn)定性。

    2）作業(yè)臺

    作業(yè)臺面選用全體花崗巖結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)閉式靜壓導(dǎo)軌的基礎(chǔ)上開發(fā)了高剛性、高精度的大平面閉式靜壓導(dǎo)軌，以完成作業(yè)臺的大行程、平穩(wěn)、牢靠的往復(fù)運動。作業(yè)臺選用SIEMENS直線電機進行驅(qū)動，一起為了防止直線電機的運動影響臺面，專門為直線電機規(guī)劃了獨立的靜壓導(dǎo)軌。臺面的運動狀況由HEIDENHAIN光柵體系進行閉環(huán)操控，然后確保了作業(yè)臺具有高精度、快速響應(yīng)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巖制成。砂輪橫向位移滑座置于固定的橫梁上、安裝砂輪架的筆直運動拖板置于橫向位移滑座上。橫向位移和筆直運動均選用SIEMENS伺服電機直接驅(qū)動高精度滾珠絲杠來完成，HEIDENHAIN光柵方位反應(yīng)。橫向位移滑座以及筆直運動拖板的導(dǎo)軌相同選用的是液體靜壓導(dǎo)軌。別的在筆直運動拖板上配備了微量進給機構(gòu)，能夠完成砂輪架0.1μm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(shè)置了卸荷設(shè)備（卸荷橫梁）。用以承擔(dān)砂輪架滑座的大部分自重，而且經(jīng)過HEIDENHAIN光柵方位反應(yīng)完成卸荷設(shè)備與砂輪橫向位移滑座的運動同步，然后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(fā)了轉(zhuǎn)速規(guī)模廣、高剛性、高精度砂輪靜壓主軸體系，以完成砂輪的高剛性、高精度反轉(zhuǎn)運動。砂輪軸選用液體靜壓軸承支承，SIEMENS內(nèi)置式主軸電機，選用冷卻液強制冷卻主軸電機，砂輪主軸配備了砂輪平衡設(shè)備，配套的管理操控程序能在循環(huán)中接連監(jiān)測砂輪的狀況并立即對可能呈現(xiàn)的不平衡量進行補償。

    5）丈量體系

    機床配備了激光干涉儀作為加工精度的在位丈量體系，經(jīng)過機床臺面運動和丈量拖板橫向運動，使激光干涉儀的鏡頭能夠掃描所有加工面積。當(dāng)機床進行磨削加工時，丈量橫梁能夠運動到加工規(guī)模以外。

    超精細大尺度光學(xué)玻璃平面磨床是針對國家重要光學(xué)工程行業(yè)面對嚴重需求而研討開發(fā)的，是具有國際先進水平的超精細加工關(guān)鍵配備。該項目的開發(fā)成功，能夠完成450×1200mm光學(xué)玻璃的高精度、高效率磨削，工件平面度可達3μm，大大縮短了后續(xù)研磨拋光的時間，可滿意激光兵器、航空航天等范疇對超精細大尺度平面玻璃的大批量需求，對我國天文科學(xué)、國家要點工程和軍事配備的發(fā)展具有重要意義，并將進一步推進我國光學(xué)和激光范疇制作配備的技能打破，提升我國相關(guān)范疇的核心競爭力和立異才能。