本發(fā)明涉及加工機(jī)床，具體為一種用于磨削或切削表面形狀的cnc超精密非球面加工機(jī)床。

背景技術(shù)：

1、cnc超精密加工機(jī)床具有高精度和超精密的加工能力，特別適用于非球面透鏡的加工，cnc超精密加工機(jī)床通過(guò)數(shù)字化信號(hào)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的非球面加工，主要技術(shù)指標(biāo)包括主軸回轉(zhuǎn)精度達(dá)到0.1μm，確保了加工表面的高精度和光滑度，此外，這種機(jī)床不僅可以用于非球面的磨削，還可以通過(guò)更換不同的工具和附件，變成一臺(tái)超精密級(jí)的數(shù)控車(chē)床，進(jìn)一步擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍和使用靈活性。

2、如公告號(hào)：cn111958001a公開(kāi)了“一種cnc微孔加工機(jī)床”，包括床身，床身上端面設(shè)置有一對(duì)y軸直線電機(jī)，兩側(cè)的y軸直線電機(jī)之間的床身上分布安裝設(shè)置有多個(gè)用于吸附待加工工件的電控永磁吸盤(pán)，y軸直線電機(jī)的滑動(dòng)端安裝固定有機(jī)座，兩個(gè)機(jī)座之間固定安裝有x軸橫移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，x軸橫移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)端安裝有z軸向升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，z軸升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)端安裝有高速鉆孔機(jī)構(gòu)，高速鉆孔機(jī)構(gòu)包括固定在z軸升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)端的鉆孔機(jī)架、鉆孔機(jī)架下端轉(zhuǎn)動(dòng)安裝的旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)軸下端安裝的鉆頭以及高速主軸電機(jī)，高速主軸電機(jī)的輸出端與旋轉(zhuǎn)軸上端驅(qū)動(dòng)連接。

3、但現(xiàn)有技術(shù)中，cnc超精密加工機(jī)床在運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)使用靜壓軸承的導(dǎo)向面中，將部件的附加誤差通過(guò)油膜平均，與其他形式的導(dǎo)向面相比，雖然可以獲得更好的運(yùn)動(dòng)精度，由于這一特性，超精密機(jī)床的導(dǎo)向面通常由靜壓軸承構(gòu)成，但是對(duì)于需要大行程工作臺(tái)的超精密機(jī)床，通過(guò)使用靜壓軸承的導(dǎo)向面中，將部件的附加誤差通過(guò)油膜平均這樣單一的誤差控制手段來(lái)控制，無(wú)法將大行程工作臺(tái)的超精密機(jī)床所有行程確保0.01μm范圍內(nèi)的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于磨削或切削表面形狀的cnc超精密非球面加工機(jī)床，以解決上述背景技術(shù)提出的對(duì)于需要大行程工作臺(tái)的超精密機(jī)床，通過(guò)使用靜壓軸承的導(dǎo)向面中，將部件的附加誤差通過(guò)油膜平均這樣單一的誤差控制手段來(lái)控制，無(wú)法將大行程工作臺(tái)的超精密機(jī)床所有行程確保0.01μm范圍內(nèi)的精度的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于磨削或切削表面形狀的cnc超精密非球面加工機(jī)床，包括床體，所述床體上部安裝有靜壓導(dǎo)向臺(tái)，且床體上部安裝有z軸滑臺(tái)，所述靜壓導(dǎo)向臺(tái)位于z軸滑臺(tái)下方，所述靜壓導(dǎo)向臺(tái)上部安裝有副臺(tái)，所述副臺(tái)上部固定連接有傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)表面固定連接有b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，所述b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)位于z軸滑臺(tái)下方，所述z軸滑臺(tái)上部固定連接有形狀測(cè)量?jī)x，所述形狀測(cè)量?jī)x位于b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上方，所述床體表面固定連接有激光振蕩器，所述激光振蕩器位于b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)側(cè)面，所述床體上部固定連接有控制機(jī)構(gòu)，所述靜壓導(dǎo)向臺(tái)表面安裝有電容式位移計(jì)，所述電容式位移計(jì)位于副臺(tái)側(cè)面，所述副臺(tái)表面固定連接有光學(xué)直線發(fā)射器，所述b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)用于對(duì)非球面工件進(jìn)行固定，所述傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于對(duì)b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傾角進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述電容式位移計(jì)用于檢測(cè)副臺(tái)移動(dòng)時(shí)的擺動(dòng)距離，所述激光振蕩器用于檢測(cè)對(duì)非球面工件在加工過(guò)程中非球面工件和b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的振動(dòng)幅度，所述光學(xué)直線發(fā)射器用于在副臺(tái)表面投射出光學(xué)直線，所述形狀測(cè)量?jī)x用于對(duì)加工過(guò)程中的非球面工件切削部位進(jìn)行檢測(cè)，且形狀測(cè)量?jī)x對(duì)光學(xué)直線發(fā)射器在副臺(tái)表面投射出光學(xué)直線與b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上部固定的非球面工件在豎直方向的角度進(jìn)行檢測(cè)，所述控制機(jī)構(gòu)用于收集形狀測(cè)量?jī)x、電容式位移計(jì)、激光振蕩器和光學(xué)直線發(fā)射器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，且控制機(jī)構(gòu)用于對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并發(fā)出控制指令。

3、優(yōu)選的，所述z軸滑臺(tái)表面安裝有刀具定位裝置，所述刀具定位裝置位于刀具組件側(cè)面。

4、優(yōu)選的，所述傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)側(cè)面安裝有磨削砂輪機(jī)構(gòu)，所述床體上部固定連接有照明裝置。

5、優(yōu)選的，所述控制機(jī)構(gòu)包括數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、糾偏控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)用于采集和處理形狀測(cè)量?jī)x、電容式位移計(jì)、激光振蕩器和光學(xué)直線發(fā)射器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并形成控制參數(shù)和可視化數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)包括控制模塊，所述控制模塊根據(jù)控制參數(shù)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于控制靜壓導(dǎo)向臺(tái)、z軸滑臺(tái)、傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，所述糾偏控制系統(tǒng)用于對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果與設(shè)定結(jié)果的誤差進(jìn)行修正，所述通信系統(tǒng)用于將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳遞至外部的數(shù)據(jù)中心。

6、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集與處理模塊包括信號(hào)處理單元、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理單元模塊和數(shù)據(jù)同步單元，所述信號(hào)處理單元用于對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和放大，所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理單元模塊用于設(shè)定數(shù)據(jù)采集頻率并對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述數(shù)據(jù)同步單元用于將數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的控制參數(shù)同步給糾偏控制系統(tǒng)。

7、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)分析模塊，所述數(shù)據(jù)分析模塊包括實(shí)時(shí)分析單元和后期分析，所述實(shí)時(shí)分析單元用于分析采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析單元并生成控制參數(shù)，所述后期分析用于對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，并根據(jù)趨勢(shì)分析對(duì)運(yùn)行的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。

8、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)包括可視化與報(bào)警模塊模塊，所述可視化與報(bào)警模塊模塊包括數(shù)據(jù)顯示單元和報(bào)警機(jī)制單元，所述數(shù)據(jù)顯示單元通過(guò)儀表盤(pán)對(duì)控制參數(shù)和趨勢(shì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，所述報(bào)警機(jī)制單元是根據(jù)非球面工件的加工精度需求設(shè)定最大誤差的閾值，當(dāng)實(shí)時(shí)非球面工件加工的過(guò)程中誤差超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)觸發(fā)報(bào)警。

9、優(yōu)選的，所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)控制模塊和信號(hào)反饋模塊，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊用于控制驅(qū)動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行，所述信號(hào)反饋模塊用于實(shí)時(shí)反饋驅(qū)動(dòng)設(shè)備的位置、速度。

10、優(yōu)選的，優(yōu)選的，所述糾偏控制系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)結(jié)果比較模塊、控制算法模塊和執(zhí)行模塊，所述驅(qū)動(dòng)結(jié)果比較模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的控制參數(shù)與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，所述控制算法模塊根據(jù)對(duì)比結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，并生成糾偏參數(shù)，所述執(zhí)行模塊將糾偏參數(shù)傳遞給數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。

11、優(yōu)選的，所述通信系統(tǒng)采用無(wú)線通信設(shè)備。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

13、1、本發(fā)明中，通過(guò)數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)采集和處理形狀測(cè)量?jī)x、電容式位移計(jì)、激光振蕩器和光學(xué)直線發(fā)射器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并形成控制參數(shù)和可視化數(shù)據(jù)，然后由控制模塊根據(jù)控制參數(shù)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，再由伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于控制靜壓導(dǎo)向臺(tái)、z軸滑臺(tái)、傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)靜壓導(dǎo)向臺(tái)、z軸滑臺(tái)、傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證b軸旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上部的非球面工件在長(zhǎng)距離移動(dòng)過(guò)程中的精度，從而提升機(jī)床運(yùn)行時(shí)的精度。

14、2、本發(fā)明中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制模塊控制驅(qū)動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行，再由信號(hào)反饋模塊實(shí)時(shí)反饋驅(qū)動(dòng)設(shè)備的位置、速度等參數(shù)，最后通過(guò)驅(qū)動(dòng)結(jié)果比較模塊對(duì)數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的控制參數(shù)與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，控制算法模塊根據(jù)對(duì)比結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，并生成糾偏參數(shù)，執(zhí)行模塊將糾偏參數(shù)傳遞給數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果與設(shè)定結(jié)果的誤差進(jìn)行修正，達(dá)到在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)非球面工件移動(dòng)的精度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)，避免出現(xiàn)移動(dòng)誤差的累積，確保機(jī)床運(yùn)行的精度。

15、3、本發(fā)明中，通過(guò)數(shù)據(jù)采集與處理模塊對(duì)采集的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和放大，提升信號(hào)的強(qiáng)度和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)根據(jù)不同的精度需要設(shè)定不同的數(shù)據(jù)采集頻率，提升數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性的同時(shí)，避免處理數(shù)據(jù)數(shù)量過(guò)大，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行效率降低，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)同步單元傳遞給糾偏控制系統(tǒng)，為糾偏控制系統(tǒng)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐，通過(guò)實(shí)時(shí)分析單元采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析單元并生成控制參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在機(jī)床的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏，保證每個(gè)操作步驟精度都不超過(guò)設(shè)定的誤差，使用后期分析用于對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，并根據(jù)趨勢(shì)分析對(duì)運(yùn)行的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而提升機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定性，有利于對(duì)機(jī)床進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

16、4、本發(fā)明中，通過(guò)儀表盤(pán)對(duì)控制參數(shù)和趨勢(shì)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，便于操作人員對(duì)機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，當(dāng)實(shí)時(shí)非球面工件加工的過(guò)程中誤差超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)通過(guò)報(bào)警機(jī)制單元觸發(fā)報(bào)警，對(duì)操作人員進(jìn)行及時(shí)的提醒。