本發(fā)明涉及的是自由曲面光學(xué)鏡片加工機(jī)床的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種轉(zhuǎn)臺式多工位加工與檢測復(fù)合式機(jī)床及其鏡片加工工藝。

背景技術(shù)：

自由曲面光學(xué)鏡片，例如漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片，由于其自身特點(diǎn)，其光焦度自下而上是逐漸變化的，因此其鏡面并不是回轉(zhuǎn)曲面，而是一個空間自由曲面，因此加工自由曲面光學(xué)鏡片必須經(jīng)過飛切、車削和拋光的一系列工序。傳統(tǒng)的加工自由曲面光學(xué)鏡片會經(jīng)過多道裝夾來實(shí)現(xiàn)上述的操作，這樣會導(dǎo)致加工過程中的多次裝夾誤差，而且加工效率低，不能實(shí)現(xiàn)快速一次性成型來保證自由曲面光學(xué)鏡片的質(zhì)量。

綜上所述，現(xiàn)有的加工自由曲面光學(xué)鏡片的機(jī)床在整體的結(jié)構(gòu)和設(shè)計上還存在很大的不足，不能滿足現(xiàn)代高效率高質(zhì)量的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是針對上述技術(shù)問題提出了一種轉(zhuǎn)臺式多工位加工與檢測復(fù)合式機(jī)床其鏡片加工工藝，結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，提高了整體機(jī)床的剛性和加工穩(wěn)定性，集成了自動對刀、飛切成形、快刀切削與鏡片檢測等功能，避免了多次裝夾帶來的人為誤差，實(shí)現(xiàn)了一次性裝夾加工成型的工藝，提高了生產(chǎn)效率，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了轉(zhuǎn)臺式多工位加工與檢測復(fù)合式機(jī)床，包括工作臺組件、加工組件、檢測組件和機(jī)床床身，所述機(jī)床床身的中部設(shè)置工作臺組件，所述加工組件和檢測組件均設(shè)置在機(jī)床床身上且位于工作臺組件的四周；所述工作臺組件包括回轉(zhuǎn)工作臺、空氣靜壓主軸、卡盤、直線進(jìn)給軸和滑塊，所述回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)置在機(jī)床床身上，所述直線進(jìn)給軸活動設(shè)置在回轉(zhuǎn)工作臺的上端，所述直線進(jìn)給軸的上設(shè)置滑塊，所述空氣靜壓主軸固定設(shè)置在滑塊上，所述卡盤設(shè)置在空氣靜壓主軸的一端。

進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中，所述加工組件包括飛刀軸、刀具和快刀伺服軸，所述飛刀軸垂直設(shè)置在工作臺組件的上端，所述刀具安裝在飛刀軸的下端，所述快刀伺服軸設(shè)置在機(jī)床床身上且位于工作臺組件的一側(cè)，所述快刀伺服軸的一端也安裝有刀具。這樣的設(shè)計可以滿足對鏡片工件進(jìn)行有效的加工，提高整體生產(chǎn)效率。

進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中，所述檢測組件包括對刀軸和檢測軸，所述對刀軸和檢測軸均固定設(shè)置在機(jī)床床身上，所述對刀軸的一端和檢測軸的一端均對著工作臺組件。對刀軸對在進(jìn)行加工前的刀具和更換的刀具進(jìn)行刀具對于鏡片工件的位置和幾何形狀進(jìn)行檢測。

進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中，所述回轉(zhuǎn)工作臺組件的外圍還設(shè)置有防護(hù)罩。這樣的設(shè)計可以有效的防止在加工過程中加工廢渣向外飛濺。

進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中，所述機(jī)床床身上且位于工作臺組件的外圍還設(shè)置有預(yù)留擴(kuò)展工位槽。這樣的設(shè)計可以提高整體機(jī)床的加工效率，設(shè)計多種功能的加工位，提高一次性加工效率。

采用上述機(jī)床后，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)機(jī)床結(jié)構(gòu)采用轉(zhuǎn)臺式圓周形布局，采用這種結(jié)構(gòu)布局，各加工工位按順序依次分布在機(jī)床主軸轉(zhuǎn)臺四周，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，機(jī)床剛性與穩(wěn)定性都有較大提高。而且，圓周形機(jī)床布局四周可布置多個加工工位，特別對于自由曲面光學(xué)鏡片這種需要多道工位加工與檢測的情況，采用轉(zhuǎn)臺式圓周形布局更合理。

(2)機(jī)床集自動對刀、飛切成形、快刀車削與鏡片檢測于一體，可實(shí)現(xiàn)鏡片一次性加工成形與檢測，最大程度減小了工件因多次裝夾造成的人為誤差，并且極大地提高了加工效率。

一種利用轉(zhuǎn)臺式多工位加工與檢測復(fù)合式機(jī)床加工鏡片的加工工藝：a、將鏡片工件通過卡盤固定在空氣靜壓主軸上；b、通過回轉(zhuǎn)工作臺將鏡片工件轉(zhuǎn)動至對刀位置處，對工件與刀具切削位置的檢測與校對；c、完成對刀后，通過回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動至飛刀軸位置處，通過空氣靜壓主軸實(shí)現(xiàn)鏡片工件的自轉(zhuǎn)；回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)鏡片工件徑向方向的進(jìn)給；直線進(jìn)給軸實(shí)現(xiàn)鏡片工件軸向方向的進(jìn)給；配合飛刀軸轉(zhuǎn)動且上下移動進(jìn)行飛刀軸對鏡片工件的銑削加工；d、當(dāng)飛刀軸加工完畢后，通過回轉(zhuǎn)工作臺將鏡片工件轉(zhuǎn)動至快刀伺服軸位置處，同樣采用三軸聯(lián)動配合快刀伺服軸直線往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對鏡片工件曲面的加工；e、加工完成后，通過回轉(zhuǎn)工作臺將鏡片工件轉(zhuǎn)動至檢測軸位置處，對鏡片工件的尺寸精度和表面質(zhì)量進(jìn)行檢測。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖二。

圖中：1為機(jī)床床身，2為回轉(zhuǎn)工作臺，3為空氣靜壓主軸，4為卡盤，5為直線進(jìn)給軸，6為滑塊，7為飛刀軸，8為刀具，9為快刀伺服軸，10為對刀軸，11為檢測軸,12為防護(hù)罩，13為預(yù)留擴(kuò)展工位槽，14為鏡片工件。

具體實(shí)施方式

如圖1所示的是轉(zhuǎn)臺式多工位加工與檢測復(fù)合式機(jī)床，包括工作臺組件、加工組件、檢測組件和機(jī)床床身1，機(jī)床床身1的中部設(shè)置工作臺組件，加工組件和檢測組件均設(shè)置在機(jī)床床身1上且位于工作臺組件的四周；工作臺組件包括回轉(zhuǎn)工作臺2、空氣靜壓主軸3、卡盤4、直線進(jìn)給軸5和滑塊6，回轉(zhuǎn)工作臺2設(shè)置在機(jī)床床身1上，直線進(jìn)給軸5活動設(shè)置在回轉(zhuǎn)工作臺2的上端，直線進(jìn)給軸5的上設(shè)置滑塊6，空氣靜壓主軸3固定設(shè)置在滑塊6上，卡盤4設(shè)置在空氣靜壓主軸3的一端。

其中，加工組件包括飛刀軸7、刀具8和快刀伺服軸9，飛刀軸7垂直設(shè)置在工作臺組件的上端，刀具8安裝在飛刀軸7的下端，快刀伺服軸9設(shè)置在機(jī)床床身1上且位于工作臺組件的一側(cè)，快刀伺服軸9的一端也安裝有刀具8。檢測組件包括對刀軸10和檢測軸11，對刀軸10和檢測軸11均固定設(shè)置在機(jī)床床身1上，對刀軸10的一端和檢測軸11的一端均對著工作臺組件?；剞D(zhuǎn)工作臺組件的外圍還設(shè)置有防護(hù)罩12。機(jī)床床身1上且位于工作臺組件的外圍還設(shè)置有預(yù)留擴(kuò)展工位槽13。

一種利用轉(zhuǎn)臺式多工位加工與檢測復(fù)合式機(jī)床加工鏡片的加工工藝：a、將鏡片工件14通過卡盤4固定在空氣靜壓主軸3上；b、通過回轉(zhuǎn)工作臺2將鏡片工件14轉(zhuǎn)動至對刀位置處，對工件與刀具切削位置的檢測與校對；c、完成對刀后，通過回轉(zhuǎn)工作臺2轉(zhuǎn)動至飛刀軸7位置處，通過空氣靜壓主軸3實(shí)現(xiàn)鏡片工件14的自轉(zhuǎn)；回轉(zhuǎn)工作臺2的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)鏡片工件14徑向方向的進(jìn)給；直線進(jìn)給軸5實(shí)現(xiàn)鏡片工件14軸向方向的進(jìn)給；配合飛刀軸7轉(zhuǎn)動且上下移動進(jìn)行飛刀軸7對鏡片工件14的銑削加工；d、當(dāng)飛刀軸7加工完畢后，通過回轉(zhuǎn)工作臺2將鏡片工件14轉(zhuǎn)動至快刀伺服軸9位置處，同樣采用三軸聯(lián)動配合快刀伺服軸9直線往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對鏡片工件14上曲面的加工；e、加工完成后，通過回轉(zhuǎn)工作臺2將鏡片工件14轉(zhuǎn)動至檢測軸11位置處，對鏡片工件14的尺寸精度和表面質(zhì)量進(jìn)行檢測。

對刀軸10：采用力反饋測頭測量加工鏡片的厚度，根據(jù)鏡片的理論厚度值與實(shí)際測量值進(jìn)行比較，將兩者的差值作為刀具的補(bǔ)償量輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。飛刀軸7：采用高速空氣靜壓氣浮電主軸。主軸前端安裝金剛石盤銑刀，帶動盤銑刀高速旋轉(zhuǎn)對工件進(jìn)行高速銑削半精加工。空氣靜壓主軸3：空氣靜壓主軸，帶有編碼器角度控制，主軸前端安裝卡盤，卡盤夾持工件，帶動工件做高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動。直線進(jìn)給軸5：采用直線電機(jī)驅(qū)動、接觸式導(dǎo)軌導(dǎo)向、高精度光柵尺定位，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動的進(jìn)給。預(yù)留擴(kuò)展工位11：為擴(kuò)展機(jī)床其它功能預(yù)留的安裝工位?？斓端欧S9：采用大行程、高頻響的快刀伺服系統(tǒng)?？斓遁S前端安裝金剛石刀具，帶動刀具進(jìn)行高頻往復(fù)運(yùn)動，對工件進(jìn)行高速單點(diǎn)金剛石切削，形成自由曲面?；剞D(zhuǎn)工作臺2：超精密回轉(zhuǎn)工作臺，回轉(zhuǎn)范圍345°，內(nèi)置電機(jī)帶有高精度定位光柵，可以用于不同加工工位之間的快速切換及徑向進(jìn)給。機(jī)床床身1：用于機(jī)床結(jié)構(gòu)的支撐與其它部件的安裝。檢測軸11：采用接觸式測頭對加工完成后的鏡片進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，測量各點(diǎn)的厚度值，然后重構(gòu)出加工后的鏡片面型，將其與理論的鏡片面型進(jìn)行比對，實(shí)現(xiàn)鏡片加工質(zhì)量的檢測。

該轉(zhuǎn)臺式多工位加工與檢測復(fù)合式機(jī)床的操作原理如下：

首先將鏡片工件14固定安裝在空氣靜壓主軸3一端的卡盤4上，裝夾完畢后，鏡片工件14由回轉(zhuǎn)工作臺2轉(zhuǎn)動到對刀軸10位置處，對鏡片工件14與刀具8切削位置進(jìn)行檢測和校對。對刀完成后，由回轉(zhuǎn)工作臺2轉(zhuǎn)動至飛刀軸7位置處，進(jìn)行銑削，銑削過程中，采取的是回轉(zhuǎn)工作臺2、空氣靜壓主軸3和直線進(jìn)給軸5聯(lián)動的方式；回轉(zhuǎn)工作臺2轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)鏡片工件14徑向方向上的進(jìn)給；直線進(jìn)給軸5實(shí)現(xiàn)鏡片工件14軸向方向的進(jìn)給；空氣靜壓主軸3實(shí)現(xiàn)鏡片工件14的轉(zhuǎn)動。當(dāng)銑削完成后，回轉(zhuǎn)工作臺2轉(zhuǎn)動到快刀伺服軸9位置處，同樣采取的是回轉(zhuǎn)工作臺2、空氣靜壓主軸3和直線進(jìn)給軸5聯(lián)動的方式，結(jié)合快刀伺服軸9的高速直線往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)鏡片工件14的快刀伺服超精密切削加工。加工完成后，回轉(zhuǎn)工作臺2轉(zhuǎn)動到檢測軸11的位置，對鏡片工件14的尺寸精度和表面質(zhì)量進(jìn)行檢測。檢測完成后，回轉(zhuǎn)工作臺2自動轉(zhuǎn)動到初始位置，完成一次加工。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，可以對本實(shí)施方式作出多種變更或修改，而不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。