专用平面磨床

    机床用途

    光学玻璃是用于制作光学仪器或机械体系中光学元件（透镜、棱镜和反射镜等）的玻璃资料的总称。因为光学玻璃具有稳定的物理化学性能和高度的光学均匀性，且耐磨性好、抗蚀性强，因而被广泛使用于激光技能、光电通讯、航空航天以及国防工业等范畴，已成为当前尖端科学技能中使用最活泼的资料之一。跟着科学技能的不断发展，现代光学工业对光学玻璃提出了精度高、需求量大等严苛要求。从精度方面，要求光学玻璃具有面形精度高（Ra≤0.1μm）、外表粗糙度低（Ra≤12nm）以及亚外表裂纹少等；从需求量方面，以激光核聚变设备所需的光学玻璃为例，美国国家点火设备（NationalIgnitionFacility,NIF）的光学体系使用7000多件大口径光学元件（口径大于400mm×400mm）。

    因为光学玻璃具有硬度高、脆性大的特色，在加工过程中极易产生外表疵病与亚外表损伤，归于典型的难加工资料。其超光滑外表成形技能及高效低成本加工工艺技能已经成为国防科技、航空航天、电子信息等范畴急需研讨的重要课题。关于光学玻璃等硬脆资料，超精细磨削技能是完成超光滑外表的最佳手段。因而，美国、德国、日本、英国等工业发达国家，对光学玻璃等硬脆资料的超精细磨削加工技能的研讨非常活泼，已开发出先进的高精度高刚度磨床，用于硬脆资料的超精细加工技能的研讨，而且相关科研成果被使用于国防及民用工业范畴。近年来，光学玻璃等硬脆资料超精细磨削配备及工艺技能研讨已被列为要点赞助的科研内容。

    H402-AZ数控专用平面磨床就是“高档数控机床与基础制作配备”科技严重专项课题“超精细大尺度光学玻璃平面磨床”的产品，专门针对大尺度平面光学玻璃零件，如激光（钕）玻璃、熔石英等加工的需求而研制开发的超精细大尺度平面磨削加工机床，是此类机床规划制作的关键技能，为光学玻璃资料的超精细磨削加工工艺、并在生产中完成使用供给根据。[1]

    主要参数

    H402-AZ数控专用平面磨床选用龙门式卧轴矩台的结构布局方式，配备高精度运动功用部件、高分辨率丈量与反应体系以及高性能数控体系与伺服驱动体系，具有结构刚度高、力热稳定性好和加工精度高的特色。别的，机床配备了在位丈量体系，可完成大尺度光学玻璃平面度快速、精细、牢靠检测。超精细大尺度光学玻璃平面磨床结构。

    作业台面尺度1300×500mm

    作业台纵向行程0~1700mm

    砂轮笔直行程0~240mm

    滑座横向行程0~960mm

    砂轮直径270~350mm

    砂轮宽度40mm

    砂轮转速8000rpm

    砂轮切削速度20～120m/s

    工件最大质量（含夹具）300kg

    机床加工零件标准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

    主要结构特色

    1）高刚度高稳定性床身

    床身选用全体花岗岩结构，因为花岗岩具有高阻尼、小振动、热稳定性佳等特性，能够确保磨床高刚度和高稳定性。

    2）作业台

    作业台面选用全体花岗岩结构，在传统闭式静压导轨的基础上开发了高刚性、高精度的大平面闭式静压导轨，以完成作业台的大行程、平稳、牢靠的往复运动。作业台选用SIEMENS直线电机进行驱动，一起为了防止直线电机的运动影响台面，专门为直线电机规划了独立的静压导轨。台面的运动状况由HEIDENHAIN光栅体系进行闭环操控，然后确保了作业台具有高精度、快速响应的运动特性。

    3）立柱、滑座与横梁

    可操控因为热引起的机床变形，立柱和横梁选用花岗岩制成。砂轮横向位移滑座置于固定的横梁上、安装砂轮架的笔直运动拖板置于横向位移滑座上。横向位移和笔直运动均选用SIEMENS伺服电机直接驱动高精度滚珠丝杠来完成，HEIDENHAIN光栅方位反应。横向位移滑座以及笔直运动拖板的导轨相同选用的是液体静压导轨。别的在笔直运动拖板上配备了微量进给机构，能够完成砂轮架0.1μm的微进给。为了削减砂轮架滑座自重及其横向位移引起的横梁变形，在横梁的正上方设置了卸荷设备（卸荷横梁）。用以承担砂轮架滑座的大部分自重，而且经过HEIDENHAIN光栅方位反应完成卸荷设备与砂轮横向位移滑座的运动同步，然后最大限度的削减横梁变形对磨削加工的影响。

    4）砂轮架

    开发了转速规模广、高刚性、高精度砂轮静压主轴体系，以完成砂轮的高刚性、高精度反转运动。砂轮轴选用液体静压轴承支承，SIEMENS内置式主轴电机，选用冷却液强制冷却主轴电机，砂轮主轴配备了砂轮平衡设备，配套的管理操控程序能在循环中接连监测砂轮的状况并立即对可能呈现的不平衡量进行补偿。

    5）丈量体系

    机床配备了激光干涉仪作为加工精度的在位丈量体系，经过机床台面运动和丈量拖板横向运动，使激光干涉仪的镜头能够扫描所有加工面积。当机床进行磨削加工时，丈量横梁能够运动到加工规模以外。

    超精细大尺度光学玻璃平面磨床是针对国家重要光学工程行业面对严重需求而研讨开发的，是具有国际先进水平的超精细加工关键配备。该项目的开发成功，能够完成450×1200mm光学玻璃的高精度、高效率磨削，工件平面度可达3μm，大大缩短了后续研磨抛光的时间，可满意激光兵器、航空航天等范畴对超精细大尺度平面玻璃的大批量需求，对我国天文科学、国家要点工程和军事配备的发展具有重要意义，并将进一步推进我国光学和激光范畴制作配备的技能打破，提升我国相关范畴的核心竞争力和立异才能。