光学二轴精磨机的改造
2013-09-13徐正琴
摘要：最早的二轴透镜精磨机由于研磨盘的压力只有0.029MPa，工作效率很低，再加上电气控制系统冷却和加工是由分离的两个开关控制的，当操作人员误操作时，容易造成加工透镜的破损。文章对原有的二轴透镜精磨机PP400.2根据加工工艺的要求对机械局部结构及电气控制进行了改造。
关键词：加压装置；气缸；结构改造；电气原理
中图分类号：TS246 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0023-02
近些年来，随着光-机-电领域的技术进步，各种扫描仪、投影机、数码相机、监控设备等新产品对光学透镜的需求量越来越大，对精度的要求也越来越高。传统的光学加工设备存在很多不足，最早的二轴透镜精磨机由于研磨盘的压力只有0.029MPa，工作效率很低，再加上电气控制系统冷却和加工是由分离的两个开关控制的，当操作人员误操作时，常常发生干磨的现象，造成加工透镜的破损，大大地降低了人力成本、材料成本。为此，文章对本厂的二轴透镜抛光机PP400.2进行了机械电气方面的改造。
1 二轴精磨机
1.1 工作原理
图1
PP400.2是用来研磨透镜的镜面，可以加工平面镜和凸凹透镜。主要偏重于平面镜的的研磨，也用于较大直径的凸凹透镜。透镜胶合在镜盘上，利用研磨盘进行研磨加工，使工件研磨符合图纸规定的要求或曲率半径。如图1所示：镜盘沿OA轴线回转，其上置有研磨盘，用球状销固定位置，但可以沿OB轴自由旋转。研磨盘有两种运动，即摇摆运动和自转运动，摇摆运动系由曲柄机构经球状销带动，旋转运动由于镜盘旋转式摩擦所带动，其转速随OA、OB间的夹角θ而改变，如θ=0时，显然上下盘的转速相等。θ=90°时，则研磨盘的转速为零。
研磨时球状销P所加的负荷力，对工作质量和效率有直接的影响，加大负荷时研磨速度可以加快，但工件质量不好、负荷太小时，工作效率又不高。
1.2 机床的主要性能和规格
可研磨的最大工件直径：Φ400mm，可研磨工件的曲率半径R30～∞，可成盘研磨小型工件（在水盆直径范围内），主轴数量：2，水盆直径：450mm，机床外形尺寸：2400×800×1100，机床重量：800kg。
2 机械部分的改进
2.1 加压装置的设计
在工作台面上增加如图2所示结构。其是由气缸、导向杆、固定板、固定拉杆等部件组成。
图2
2.1.1 气缸的原理：气动元件是一种能量转换装置，它是将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机构实现图2直线往复运动、摆动、旋转运动和冲击动作。
气缸是由钢桶、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件组成。双作用气缸内部被活塞分成两个腔，有活塞杆腔成为有杆腔，无活塞杆腔成为无杆腔。当无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的力克服阻力负载推动活塞运动，使活塞杆伸出；当有杆腔进气、无杆腔排气时，使活塞杆收回。若有杆腔和无杆腔交替进气和排气时，活塞实现往复直线运动。
2.1.2 气缸的型号。根据安装空间的要求，选择了前法兰式气缸：QGA50×300-f。QGA：气缸型号；50：气缸内径；300：行程；f：安装形式（前法兰式）。
2.1.3 气缸的参数如表1所示。
2.1.4 机械加工件：导向杆，固定板、固定拉杆用45号钢根据装配要求，进行机械精加工制造。
通过特定的设置，使两个气动控制元件来调节压缩空气的压力、流量和方向等，以保证执行机构按规定的程序正常进行工作，两个加工单元共用一套气动系统而互不
干涉。
2.2 主轴部分的设计
对PP400.2机床的主轴部分进行了相匹配的承载力结构设计，如图3所示：
图3
主轴部分由主轴、上固定套、冷却装置、下固定套、皮带轮构成。
3 电气部分的改造
电气工作原理如图4所示：工作开始时，接通电源开关1HK，按启动按钮QA，1C、1JS、2JS线圈得电，水泵电机1D运转，待到1JS延时时间后，接点3-4断，5-6接通，2C线圈得电，摆架电机2D、主轴电机3D运转，同时1JS线圈断电，接点3-4通5-6断，2C线圈通过自锁点通电。待到2JS延时时间后接点3-4、3-5断开；2C线圈断电，主轴、摆架电机停止，1JS线圈重新得电到1JS延时时间后，3-4断开，水泵停止运转，一个工作循环结束。
图4
4 结语
改造后的二轴精磨机PP400.2，克服了原有设备的不足，研磨盘压力可根据磨削量的大小及精度要求来调节，大大提高了生产效率，避免了操作者疲劳时的误操作造成的透镜破碎的事故，达到了改造的目的。
参考文献
[1] 机械设计手册（第一卷）[M].北京：机械工业出版社，1988.
[2] 机械工人切削手册[M].北京第一通用机械厂，1970.
[3] 工厂常用电气设备手册[M].北京：水利电力出版社，1989.
作者简介：徐正琴（1964—），女，甘肃兰州人，兰州甘光光学有限责任公司高级工程师，研究方向：机床改造及机械结构的设计。
