一种可一次完成非球面曲面加工与测量的精密装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种可一次完成非球面曲面加工与测量的精密装置，包括底座、装夹单元、测量单元及控制系统。装夹单元包括位置调整机构、机架、姿态调整机构及RR旋转平台夹具，位置调整机构的底部与底座固定相连，机架固定安装于位置调整机构的运动输出端。姿态调整机构包括支撑板，支撑板活动设置在机架上，RR旋转平台夹具设在支撑板上。测量单元包括支撑座、气动旋转平台、第一气缸及蜗轮蜗杆安装组件，气动旋转平台位于支撑座的上方，蜗轮蜗杆安装组件通过第一气缸设置在气动旋转平台的上方。本发明专利技术对工件一次装夹，工件、刀具和测量探头可进行多种姿态调整，实现对非球面曲面加工与测量，加工及测量精度高，生产效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种可一次完成非球面曲面加工与测量的精密装置
本专利技术涉及机械设备
，具体涉及一种可一次完成非球面曲面加工与测量的精密装置。
技术介绍
现代技术的发展使光学元件在国民经济生产生活中占有重要的地位。光学元件的加工与测量是日益凸显的问题。光学元件因其特殊性，要求加工精度十分严苛。随着光学元件加工与测量技术的迅猛发展，非球面光学元件加工与测量设备也得到了前所未有的发展，各种加工与测量装置应运而生，各具特色。普通装置所实现的功能单一，结构灵活度较低，柔性化程度较差，较难实现复杂曲面的加工与测量。而普通装置往往把加工和测量分开，大大降低了产品的生产效率。所以为了满足非球面曲面的加工与测量的现实要求，因此，需要设计一种能够实现非球面曲面加工与测量的精密装置，不仅可以满足加工精度要求，也可以大大提高产品的生产效率。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出一种可一次完成非球面曲面加工与测量的精密装置，解决现有普通装置功能单一，结构灵活度较低，柔性化程度较差，难实现复杂曲面的加工与测量，加工和测量需两次装夹，加工及测量精度难以保证，生产效率低的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种可一次完成非球面曲面加工与测量的精密装置，包括底座、装夹单元、测量单元及控制系统，装夹单元和测量单元均设在底座的上方，两者的底部与底座固定相连。装夹单元包括位置调整机构、机架、姿态调整机构及用于装夹工件的RR旋转平台夹具，位置调整机构的底部与底座固定相连，所述机架固定安装于位置调整机构的运动输出端。所述姿态调整机构设在机架与测量单元相对的一侧，其包括支撑板，所述RR旋转平台夹具设在支撑板上，RR旋转平台夹具的底部与支撑板固定相连。测量单元包括支撑座、气动旋转平台、第一气缸及蜗轮蜗杆安装组件，支撑座的底部与底座固定相连，气动旋转平台位于支撑座的上方，其底部与支撑座的上端纵向转动相连。所述第一气缸横向布置在气动旋转平台的上方，第一气缸的缸体与气动旋转平台相连，蜗轮蜗杆安装组件安装在第一气缸的活塞杆端部。进一步地，位置调整机构包括横向直线驱动组件、纵向直线驱动组件及竖向直线驱动组件，横向直线驱动组件的底部与底座固定相连，纵向直线驱动组件位于横向直线驱动组件的上方，其底部与横向直线驱动组件的活动端固定相连，横向直线驱动组件的活动端驱动纵向直线驱动组件横向运动。竖向直线驱动组件位于纵向直线驱动组件的上方，竖向直线驱动组件竖向布置，其下端与纵向直线驱动组件的活动端固定相连，纵向直线驱动组件的活动端驱动竖向直线驱动组件纵向运动。机架位于竖向直线驱动组件与测量单元相对的一侧，所述机架与竖向直线驱动组件的活动端固定相连，竖向直线驱动组件的活动端驱动机架升高或降低。进一步地，横向直线驱动组件、纵向直线驱动组件及竖向直线驱动组件均包括U形支架、第一导轨、第一导滑块及直线电机，第一导轨设在U形支架的内侧底部，第一导滑块与第一导轨滑动配合。直线电机设在U形支架的内侧一端，其输出端与第一导滑块相连，并驱动第一导滑块沿第一导轨滑动。纵向直线驱动组件的U形支架底部与横向直线驱动组件的第一导滑块固定相连，竖向直线驱动组件的U形支架下端与纵向直线驱动组件的第一导滑块固定相连，所述机架与竖向直线驱动组件的第一导滑块固定相连。进一步地，机架为朝向测量单元一侧开口的U形结构，其包括底侧板及相对布置在底侧板两端的两个立板，两个立板与底侧板为一体结构。支撑板位于两个立板之间，支撑板的后端两侧分别通过一个铰接座与机架转动相连，所述支撑板的前端两侧对称设有两个曲柄，各曲柄的一端通过一个连杆与支撑板相连，另一端与同侧的立板转动相连，机架、曲柄、连杆及支撑板组成曲柄摇杆机构。机架的两侧对称设有两个第一伺服电机，各第一伺服电机的输出端通过第一联轴器与同侧的曲柄固定相连，两个第一伺服电机驱动对应的曲柄同步转动。进一步地，所述RR旋转平台夹具包括固定座、装夹盘及第二伺服电机，所述固定座安装在支撑板的上方，装夹盘位于固定座的上方且与其转动配合。所述第二伺服电机安装在固定座的一侧，其输出端通过齿轮机构与装夹盘的转轴相连。进一步地，支撑座的上端安装有电机支架，所述电机支架上安装有第一减速电机，第一减速电机的输出轴通过L形支架与气动旋转平台的底部固定相连。进一步地，气动旋转平台包括方形的壳体、第二气缸及设在壳体内部的齿轮齿条机构，第二气缸固定安装在壳体上，第二气缸的活塞杆伸至壳体的内部。齿轮齿条机构的齿条通过滑块导轨机构与壳体相连，第二气缸的活塞杆与齿条固定相连，所述齿轮齿条机构的齿轮轴伸至壳体上方，与第一减速电机的外壳固定相连，第二减速电机的输出轴与第一气缸的缸体固定相连。进一步地，所述齿轮齿条机构的齿条两个，两个齿条相对布置在齿轮的两侧，其中一个齿条的端部固定相连。所述滑块导轨机构包括第二导轨和第二导滑块，第二导轨有两个，相对布置在齿轮的两侧，每个第二导轨上均配置有一个所述第二导滑块，两个第二导滑块分别与两个齿条固定相连。进一步地，第一气缸的外部套设有管套，管套的一端与第一气缸的缸体固定相连，另一端可拆卸安装有气囊加工工具。所述蜗轮蜗杆安装组件包括U形支座、蜗轮蜗杆机构和第三伺服电机，所述U形支座与第一气缸的活塞杆端部固定相连，其外侧可拆卸安装有罩壳，蜗轮蜗杆机构和第三伺服电机设在罩壳内。蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴与第三伺服电机的输出端固定相连，蜗轮蜗杆机构的蜗轮轴一端伸至U形支座内，可拆卸安装有测量探头，测量探头位于U形支座的内侧。进一步地，所述底座为方形平板结构，其底部的四角上均设有一个支腿。通过采用上述技术方案，本专利技术的有益技术效果是：1、本专利技术整体结构布局合理、加工效率高，通过巧妙的结构设计以及合理的部件配置，最大程度上优化结构，运行稳定。2、各直线驱动组件相互协调、配合，可以带动待加工工件进行左右、前后、上下方向的运动，与姿态调整机构、RR旋转平台夹具协调、配合，可以带动待加工工件沿垂直方向翻转和沿水平面转动。测量探头设置在气缸的一端，可沿气缸轴向方向进行伸缩运动，以及在谐波齿轮减速电机和气动旋转平台作用下做横向、纵向和竖向的旋转运动，依靠蜗轮蜗杆机构实现测量探头姿态的变化，实现加工与测量一体化。待加工工件在一次装夹固定后，不需要进行拆装操作就可以完成非球面曲面的加工与测量的工序要求。3、本专利技术的非球面曲面加工与测量精密装置，不仅适于非球面曲面，还适用于常规平面和自由曲面的加工成型。待加工工件可以保证在一次装夹前提下，从始到终，一次完成对非球面曲面工件的加工与测量。因此提高了加工工件的加工精度、避免了二次装夹带来的加工误差，同时，降低了工件加工的难度。4、装置外部配套有控制系统，该控制系统用于控制工件的横向、纵向和竖向运动，RR旋转平台夹具的角度、气缸活塞杆的伸缩、气动旋转平台的转动角度、谐波齿轮减速电机的启停和转速的调节。该装置不仅具有数控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可一次完成非球面曲面加工与测量的精密装置，包括底座、装夹单元、测量单元及控制系统，其特征在于，装夹单元和测量单元均设在底座的上方，两者的底部与底座固定相连；/n装夹单元包括位置调整机构、机架、姿态调整机构及用于装夹工件的RR旋转平台夹具，位置调整机构的底部与底座固定相连，所述机架固定安装于位置调整机构的运动输出端；/n所述姿态调整机构设在机架与测量单元相对的一侧，其包括支撑板，所述RR旋转平台夹具设在支撑板上，RR旋转平台夹具的底部与支撑板固定相连；/n测量单元包括支撑座、气动旋转平台、第一气缸及蜗轮蜗杆安装组件，支撑座的底部与底座固定相连，气动旋转平台位于支撑座的上方，其底部与支撑座的上端纵向转动相连；/n所述第一气缸横向布置在气动旋转平台的上方，第一气缸的缸体与气动旋转平台相连，蜗轮蜗杆安装组件安装在第一气缸的活塞杆端部。/n

【技术特征摘要】
1.一种可一次完成非球面曲面加工与测量的精密装置，包括底座、装夹单元、测量单元及控制系统，其特征在于，装夹单元和测量单元均设在底座的上方，两者的底部与底座固定相连；
装夹单元包括位置调整机构、机架、姿态调整机构及用于装夹工件的RR旋转平台夹具，位置调整机构的底部与底座固定相连，所述机架固定安装于位置调整机构的运动输出端；
所述姿态调整机构设在机架与测量单元相对的一侧，其包括支撑板，所述RR旋转平台夹具设在支撑板上，RR旋转平台夹具的底部与支撑板固定相连；
测量单元包括支撑座、气动旋转平台、第一气缸及蜗轮蜗杆安装组件，支撑座的底部与底座固定相连，气动旋转平台位于支撑座的上方，其底部与支撑座的上端纵向转动相连；
所述第一气缸横向布置在气动旋转平台的上方，第一气缸的缸体与气动旋转平台相连，蜗轮蜗杆安装组件安装在第一气缸的活塞杆端部。


2.根据权利要求1所述的一种可一次完成非球面曲面加工与测量的精密装置，其特征在于，位置调整机构包括横向直线驱动组件、纵向直线驱动组件及竖向直线驱动组件，横向直线驱动组件的底部与底座固定相连，纵向直线驱动组件位于横向直线驱动组件的上方，其底部与横向直线驱动组件的活动端固定相连，横向直线驱动组件的活动端驱动纵向直线驱动组件横向运动；
竖向直线驱动组件位于纵向直线驱动组件的上方，竖向直线驱动组件竖向布置，其下端与纵向直线驱动组件的活动端固定相连，纵向直线驱动组件的活动端驱动竖向直线驱动组件纵向运动；
机架位于竖向直线驱动组件与测量单元相对的一侧，所述机架与竖向直线驱动组件的活动端固定相连，竖向直线驱动组件的活动端驱动机架升高或降低。


3.根据权利要求2所述的一种可一次完成非球面曲面加工与测量的精密装置，其特征在于，横向直线驱动组件、纵向直线驱动组件及竖向直线驱动组件均包括U形支架、第一导轨、第一导滑块及直线电机，第一导轨设在U形支架的内侧底部，第一导滑块与第一导轨滑动配合；
直线电机设在U形支架的内侧一端，其输出端与第一导滑块相连，并驱动第一导滑块沿第一导轨滑动；
纵向直线驱动组件的U形支架底部与横向直线驱动组件的第一导滑块固定相连，竖向直线驱动组件的U形支架下端与纵向直线驱动组件的第一导滑块固定相连，所述机架与竖向直线驱动组件的第一导滑块固定相连。


4.根据权利要求1所述的一种可一次完成非球面曲面加工与测量的精密装置，其特征在于，机架为朝向测量单元一侧开口的U形结构，其包括底侧板及相对布置在底侧板两端的两个立板，两个立板与底侧板为一体结构；
支撑板位于两个立板之间，支撑板的后端两侧分别通过一个铰接座与机架转动相连，所述支...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金峰，王哲，封超，周胜民，钟佩思，曲豪男，张明珠，王浩，霭宏论，李洪宇，曹小龙，张纯金，张玉环，车永莉，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37