超精密非球面數(shù)控磨床，廣泛應(yīng)用于照相機(jī)、光學(xué)儀器、通訊、天文及軍工等行業(yè)的非球面透鏡研磨。
　　
　　非球面透鏡在照相機(jī)、光學(xué)儀器、通訊、天文及軍工等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。傳統(tǒng)的加工方法是先通過一些設(shè)備粗磨后再經(jīng)過精密研磨和精密拋光來完成。其大部分工作是通過手工進(jìn)行的。在加工中由于要反復(fù)地進(jìn)行丈量和修磨，加工周期長、本錢高，而且不易獲得高精度，對(duì)操縱者技能的要求也很高。
　　
　　由于目前國內(nèi)還無法提供該類產(chǎn)品，根據(jù)用戶的要求，北京東華精機(jī)*有限公司研制成功了DHM一500U超精密非球面磨床。傳統(tǒng)方法加工一片非球面透鏡大約需2~3個(gè)月的時(shí)間，而采用該磨床磨削一片非球面透鏡大約只需7—10天。
　　
　　該磨床的主軸、磨頭、溜板和轉(zhuǎn)臺(tái)全部采用液體靜壓結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到很高的精度和剛度。X、Z、B三軸全部采用超精密級(jí)光柵作全閉環(huán)反饋。通過X、Z、B三軸聯(lián)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)非球面類零件的超精密級(jí)磨削加工。
　　
　　1．機(jī)床主要結(jié)構(gòu)（見圖l）
　　
　　機(jī)床的實(shí)際結(jié)構(gòu)圖見圖1，圖2為其加工原理圖，磨頭將裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上。實(shí)際加工中一般采用輸點(diǎn)法，即根據(jù)非球面的函數(shù)，計(jì)算出一系列點(diǎn)的坐標(biāo)值，將其輸人系統(tǒng)，各運(yùn)動(dòng)軸將根據(jù)各點(diǎn)的坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)非球面零件的加工。這樣做的好處是可省往系統(tǒng)的計(jì)算時(shí)間，有利于進(jìn)步加工精度。
　　
　?。╨）液體靜壓主軸本磨床的主軸、磨頭、轉(zhuǎn)臺(tái)全部采用6腔半球式結(jié)構(gòu)，見圖3。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)均化橢圓誤差和三棱圓誤差均有利，可以獲得很高的回轉(zhuǎn)精度。由于常規(guī)加工方法的外形誤差多數(shù)為橢圓誤差和三棱圓誤差。
　　
　?。?）液體靜壓導(dǎo)軌本磨床的導(dǎo)軌采用閉式矩形結(jié)構(gòu)，毛細(xì)管節(jié)流。見圖1，閉式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是精度高、剛度大、精度穩(wěn)定性好，但制造難度大。這種結(jié)構(gòu)經(jīng)過仔細(xì)調(diào)整可以獲得優(yōu)于1μm/300mm的導(dǎo)軌直線度。本磨床的導(dǎo)軌直線度為0.5μm/280mm。
　　
　?。?）驅(qū)動(dòng)單元本磨床采用高精度的滾珠絲杠作為驅(qū)動(dòng)單元，但由于其固有的特點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生周期性的擺動(dòng)。解決的辦法是采用卸荷結(jié)構(gòu)，見圖4。
　　
　?。?）聯(lián)動(dòng)性能及脈沖相應(yīng)要加工出理想的零件，機(jī)床一定要有很好的聯(lián)動(dòng)性能和脈沖相應(yīng)。首先，機(jī)床應(yīng)移動(dòng)靈活，不應(yīng)該有爬行。其次，各傳動(dòng)環(huán)節(jié)應(yīng)有足夠的剛度。另外，應(yīng)仔細(xì)調(diào)整系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。圖5為該磨床的脈沖響應(yīng)曲線?？梢钥闯?，它的脈沖響應(yīng)性能很好，沒有出現(xiàn)丟步和爬行的現(xiàn)象。
　　
　?。?）線加工精度檢測及補(bǔ)償在加工中，由于一些因素會(huì)影響加工精度，本磨床配備了在線檢測裝置，見圖6。利用丈量的誤差來修正程序，以便得到理想的加工精度。
　　
　?。?）機(jī)床隔振環(huán)境振動(dòng)會(huì)對(duì)機(jī)床的加工質(zhì)量有很大影響，在精密加工特別是超精密級(jí)的加工中，機(jī)床必須很好的隔振。實(shí)踐證實(shí)，采用氣體減振彈簧能起到很好的減振效果。采用氣體減振彈簧隔振本錢低，安裝十分方便。圖7和圖8分別為裝有氣體減振彈簧和不裝氣體減振彈簧在機(jī)床上測得的振動(dòng)情況。
　　
　　2．應(yīng)用簡介
　　
　?。╨）本磨床的zui大加工直徑為此φ50mm。可用于加工各類凸非球面鏡及凹非球面鏡。當(dāng)加工凸非球面鏡時(shí)，砂輪外圓的母線是直線，而加工凹非球面鏡時(shí)，砂輪外圓的母線是弧線。加工中，可采用單點(diǎn)接觸磨削，也可采用多點(diǎn)分別接觸磨削，只是加工函數(shù)有些變化。加工時(shí)，首先應(yīng)確定砂輪中心與轉(zhuǎn)臺(tái)中心的間隔、砂輪的直徑及砂循環(huán)轉(zhuǎn)軸線的初始角度。這些數(shù)值和非球面透鏡的函數(shù)共同確定了x、z、B三軸聯(lián)動(dòng)的函數(shù)。本磨床也可用于其他一些超精密級(jí)零件的磨削加工，只是加工過程要簡單一些。圖9所示為非球面透鏡的實(shí)際加工情況。
　　
　?。?）本磨床往掉磨頭，裝上刀架，便是一臺(tái)超精密級(jí)的數(shù)控車床，見圖10。

　　
　?。?）本磨床主要技術(shù)指標(biāo)：
　　
　　主軸回轉(zhuǎn)精度：0.1μm；
　　
　　砂輪軸回轉(zhuǎn)精度：0.1μm;
　　
　　轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)精度：0.1μm；
　　
　　導(dǎo)軌直線度：0.5μm/280mm；
　　
　　X、Z軸定位精度：±0.5μm；
　　
　　轉(zhuǎn)臺(tái)定位精度：±3"；
　　
　　移動(dòng)分辨率：0.1μm；
　　
　　加工件面形精度：±2μm/φ500mm。