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一种并联五轴光学镜面加工装备
发布时间: 2022-02-14
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利,新技术
行业领域：
采矿业
成果介绍
一、项目意义
随着现代军事和航天航空的快速发展以及先进制造技术的不断突破，越来越多的大型光学镜面得到了应用，精度要求也越来越高，然而，传统的手工修抛加工方法和机床辅助的人工修抛方法无论从加工精度还是加工效率方面已不能满足目前的应用需求。现有大型光学镜面加工装备多由一个或多个串联机械臂组成，而镜面加工过程对设备高刚度的要求使得机械臂往往比较笨重，同时由于串联机械臂本身定位精度低，因此需要反复重复“面形测量-研抛加工”的工序，严重影响工作效率。
二、技术方案
提供一种并联五轴光学镜面加工装 备，整体设备刚度高，累计误差小，加工精度高，有效提高光学镜面加工效率。
一种并联五轴光学镜面加工装备，包括加工单元、大镜 面支撑架单元以及镜面旋转固定单元，所述加工单元包括加工刀具单元、以及在光学镜面 加工过程中为加工刀具提供所需路径、加工力和加工姿态的驱动机构；
所述驱动机构为并联驱动机构，包括静平台、五条UPS驱动支链、一条UPU约束支链 和动平台，静平台的面积大于动平台，五条UPS驱动支链的上端均匀布置在静平台的边端， 五条UPS驱动支链的下端均匀布置在动平台的边端，UPU约束支链的上下两端分别设在静平 台和动平台的中心位置；
五条UPS驱动直链的结构完全相同，均包括伺服电机、驱动链轴承机构、滚珠丝杠 副和球铰链，驱动链轴承机构包括驱动链轴承固定架和驱动链轴承，驱动链轴承固定架通 过一对驱动链轴承安装在静平台的边端，滚珠丝杠副中的外壳两端具有连接轴，连接轴通 过另一对驱动链轴承安装在驱动链轴承固定架上，伺服电机固定在滚珠丝杠副的顶端并与 滚珠丝杠伸缩杆的上端相连，滚珠丝杠伸缩杆的下端通过连接头与球铰链相连，球铰链与 动平台边端相连；
UPU约束支链包括虎克铰链、花键杆、约束支链轴承固定架、约束支链轴承、花键套 筒和虎克铰链连接座，约束支链轴承固定架通过一对约束支链轴承安装在静平台的中心， 花键套筒上部两端具有连接轴，连接轴通过另一对约束链轴承安装在约束支链轴承固定架 上，花键杆配合安装在花键套筒内，花键杆的下端与虎克铰链相连，虎克铰链通过虎克铰链 连接座安装在静平台的中心位置。
三、技术优点
光栅尺和陀螺仪将检测信息实时传输至PC机，PC机根据反馈信息通过运动控制卡 分别控制六个支链的动作，一方面可以实现运动过程中的实时检测，并实现运动误差的补 偿，使得整个系统实现了闭环控制，很大程度上提高了镜面加工精度，另一方面，当机床出 现运动失稳状态时，可以及时停止加工刀具的运动，提高系统的安全性。
本发明引入了并联机构作为加工机床的主体，具有刚度大，承载力强的优点；与串 联型加工机床相比，该设备采用五条UPS支链进行驱动，UPU支链提供运动恰约束和刀具架 的承载，结构更加紧凑，运动累积误差小，加工精度高；光栅尺和陀螺仪的引入，可以实现运 动过程中的实时检测，并实现运动误差的补偿，使得整个系统实现了闭环控制，极大地提高 了镜面加工精度，当机床出现运动失稳状态时，还可以及时停止加工刀具的运动，提高系统 的安全性；旋转式的镜面支撑单元很好的弥补了并联机床工作空间不够大的缺点，满足了 对大镜面加工的要求。
成果亮点
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