光學(xué)二軸精磨機(jī)的改造

摘要：最早的二軸透鏡精磨機(jī)由于研磨盤的壓力只有0.029MPa，工作效率很低，再加上電氣控制系統(tǒng)冷卻和加工是由分離的兩個(gè)開關(guān)控制的，當(dāng)操作人員誤操作時(shí)，容易造成加工透鏡的破損。文章對(duì)原有的二軸透鏡精磨機(jī)PP400.2根據(jù)加工工藝的要求對(duì)機(jī)械局部結(jié)構(gòu)及電氣控制進(jìn)行了改造。

關(guān)鍵詞：加壓裝置；氣缸；結(jié)構(gòu)改造；電氣原理

中圖分類號(hào)：TS246 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）23-0023-02

近些年來，隨著光-機(jī)-電領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，各種掃描儀、投影機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、監(jiān)控設(shè)備等新產(chǎn)品對(duì)光學(xué)透鏡的需求量越來越大，對(duì)精度的要求也越來越高。傳統(tǒng)的光學(xué)加工設(shè)備存在很多不足，最早的二軸透鏡精磨機(jī)由于研磨盤的壓力只有0.029MPa，工作效率很低，再加上電氣控制系統(tǒng)冷卻和加工是由分離的兩個(gè)開關(guān)控制的，當(dāng)操作人員誤操作時(shí)，常常發(fā)生干磨的現(xiàn)象，造成加工透鏡的破損，大大地降低了人力成本、材料成本。為此，文章對(duì)本廠的二軸透鏡拋光機(jī)PP400.2進(jìn)行了機(jī)械電氣方面的改造。

1 二軸精磨機(jī)

1.1 工作原理

圖1

PP400.2是用來研磨透鏡的鏡面，可以加工平面鏡和凸凹透鏡。主要偏重于平面鏡的的研磨，也用于較大直徑的凸凹透鏡。透鏡膠合在鏡盤上，利用研磨盤進(jìn)行研磨加工，使工件研磨符合圖紙規(guī)定的要求或曲率半徑。如圖1所示：鏡盤沿OA軸線回轉(zhuǎn)，其上置有研磨盤，用球狀銷固定位置，但可以沿OB軸自由旋轉(zhuǎn)。研磨盤有兩種運(yùn)動(dòng)，即搖擺運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，搖擺運(yùn)動(dòng)系由曲柄機(jī)構(gòu)經(jīng)球狀銷帶動(dòng)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由于鏡盤旋轉(zhuǎn)式摩擦所帶動(dòng)，其轉(zhuǎn)速隨OA、OB間的夾角θ而改變，如θ=0時(shí)，顯然上下盤的轉(zhuǎn)速相等。θ=90°時(shí)，則研磨盤的轉(zhuǎn)速為零。

研磨時(shí)球狀銷P所加的負(fù)荷力，對(duì)工作質(zhì)量和效率有直接的影響，加大負(fù)荷時(shí)研磨速度可以加快，但工件質(zhì)量不好、負(fù)荷太小時(shí)，工作效率又不高。

1.2 機(jī)床的主要性能和規(guī)格

可研磨的最大工件直徑：Φ400mm，可研磨工件的曲率半徑R30～∞，可成盤研磨小型工件（在水盆直徑范圍內(nèi)），主軸數(shù)量：2，水盆直徑：450mm，機(jī)床外形尺寸：2400×800×1100，機(jī)床重量：800kg。

2 機(jī)械部分的改進(jìn)

2.1 加壓裝置的設(shè)計(jì)

在工作臺(tái)面上增加如圖2所示結(jié)構(gòu)。其是由氣缸、導(dǎo)向桿、固定板、固定拉桿等部件組成。

圖2

2.1.1 氣缸的原理：氣動(dòng)元件是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)圖2直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和沖擊動(dòng)作。

氣缸是由鋼桶、活塞、活塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件組成。雙作用氣缸內(nèi)部被活塞分成兩個(gè)腔，有活塞桿腔成為有桿腔，無活塞桿腔成為無桿腔。當(dāng)無桿腔輸入壓縮空氣時(shí)，有桿腔排氣，氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力克服阻力負(fù)載推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，使活塞桿伸出；當(dāng)有桿腔進(jìn)氣、無桿腔排氣時(shí)，使活塞桿收回。若有桿腔和無桿腔交替進(jìn)氣和排氣時(shí)，活塞實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。

2.1.2 氣缸的型號(hào)。根據(jù)安裝空間的要求，選擇了前法蘭式氣缸：QGA50×300-f。QGA：氣缸型號(hào)；50：氣缸內(nèi)徑；300：行程；f：安裝形式（前法蘭式）。

2.1.3 氣缸的參數(shù)如表1所示。

2.1.4 機(jī)械加工件：導(dǎo)向桿，固定板、固定拉桿用45號(hào)鋼根據(jù)裝配要求，進(jìn)行機(jī)械精加工制造。

通過特定的設(shè)置，使兩個(gè)氣動(dòng)控制元件來調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和方向等，以保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定的程序正常進(jìn)行工作，兩個(gè)加工單元共用一套氣動(dòng)系統(tǒng)而互不

干涉。

2.2 主軸部分的設(shè)計(jì)

對(duì)PP400.2機(jī)床的主軸部分進(jìn)行了相匹配的承載力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖3所示：

圖3

主軸部分由主軸、上固定套、冷卻裝置、下固定套、皮帶輪構(gòu)成。

3 電氣部分的改造

電氣工作原理如圖4所示：工作開始時(shí)，接通電源開關(guān)1HK，按啟動(dòng)按鈕QA，1C、1JS、2JS線圈得電，水泵電機(jī)1D運(yùn)轉(zhuǎn)，待到1JS延時(shí)時(shí)間后，接點(diǎn)3-4斷，5-6接通，2C線圈得電，擺架電機(jī)2D、主軸電機(jī)3D運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)1JS線圈斷電，接點(diǎn)3-4通5-6斷，2C線圈通過自鎖點(diǎn)通電。待到2JS延時(shí)時(shí)間后接點(diǎn)3-4、3-5斷開；2C線圈斷電，主軸、擺架電機(jī)停止，1JS線圈重新得電到1JS延時(shí)時(shí)間后，3-4斷開，水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。

圖4

4 結(jié)語

改造后的二軸精磨機(jī)PP400.2，克服了原有設(shè)備的不足，研磨盤壓力可根據(jù)磨削量的大小及精度要求來調(diào)節(jié)，大大提高了生產(chǎn)效率，避免了操作者疲勞時(shí)的誤操作造成的透鏡破碎的事故，達(dá)到了改造的目的。

參考文獻(xiàn)

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[3] 工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)[M].北京：水利電力出版社，1989.

作者簡(jiǎn)介：徐正琴（1964—），女，甘肅蘭州人，蘭州甘光光學(xué)有限責(zé)任公司高級(jí)工程師，研究方向：機(jī)床改造及機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。