一种慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108873805A(43)申请公布日2018.11.23(21)申请号201810565011.2(22)申请日2018.06.04(71)申请人广东工业大学地址510006广东省广州市越秀区东风东路729号(72)发明人王素娟颜志涛陈新尹自强(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人林丽明(51)Int.Cl.G05B19/19(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称一种慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法(57)摘要本发明涉及微透镜阵列加工的技术领域，更具体地，涉及一种慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，包括：判断慢刀伺服加工透镜单元刀具路径的有效性、计算透镜单元截面轮廓有效刀路的宽度、计算透镜单元的有效刀路区、计算透镜单元的有效刀路分布带以及集合所有透镜单元的有效刀路分布带形成微透镜阵列的有效刀路分布带。本发明通过分析运算将慢刀伺服车削加工微透镜阵列时刀具的刀路分为有效刀路、无效刀路以及过渡刀路，剔除无效刀路形成刀具加工的优化路径，能够减少加工时间，提高加工效率。CN108873805ACN108873805A权利要求书1/2页1.一种慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，所述微透镜阵列由若干透镜单元排列组合得到，所述刀具一端设有呈圆弧面结构的刀尖，所述微透镜阵列由工件加工得到；其特征在于，所述路径优化方法包括以下步骤：S1.判断慢刀伺服加工透镜单元刀具路径的有效性，计算透镜单元截面轮廓有效刀路的宽度l；所述透镜单元截面通过透镜单元的中心；S2.根据步骤S1得到的有效刀路的宽度l计算透镜单元的有效刀路区U；S3.根据步骤S2得到的有效刀路区U计算透镜单元的有效刀路分布带V1，若干有效刀路区U分布在有效刀路分布带V内；S4.集合所有透镜单元的有效刀路分布带V1形成微透镜阵列的有效刀路分布带V2，即形成加工微透镜阵列优化的刀具路径。2.根据权利要求1所述的慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，其特征在于，步骤S1中所述透镜单元截面轮廓有效刀路的宽度l按下式计算：式中，Rsec为透镜单元截面轮廓的圆弧半径，RT为刀具刀尖的圆弧半径；Dsec为透镜单元截面轮廓的开口直径。3.根据权利要求2所述的慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，其特征在于，步骤S2中所述透镜单元的有效刀路区U的计算方法包括以下步骤：S21.以工件的中心点O为原点、工件的中心点O与透镜单元的中心点Olens所在直线为X轴建立三维坐标系，分别计算透镜单元截面轮廓圆弧的中心点O′与工件中心点O之间的距离|OO′|以及透镜单元的中心点Olens与透镜单元截面轮廓圆弧的中心点O′之间的距离|O′Olens|：|OO′|＝|OOlens|·cosθ(2)|O′Olens|＝|OOlens|·sinθ(3)式中，|OOlens|为工件中心点O与透镜单元的中心点Olens之间的距离，θ为直线OO′与直线OOlens之间的夹角，θ的取值范围为S22.计算式(1)中的透镜单元截面轮廓的圆弧半径Rsec和透镜单元截面轮廓的开口直径Dsec：式中，Do为微透镜的开口直径，Rlens为透镜单元的球面半径；S23.将式(2)～(5)代入式(1)中得到透镜单元在任一截面处的有效刀路宽度l和有效刀路区U：式中，2CN108873805A权利要求书2/2页S24.令则步骤S23中所述有效刀路区U为函数所包围的区域，表示为：4.根据权利要求3所述的慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，其特征在于，计算位于工件中心的透镜单元的有效刀路区U的方法如下：式(8)中，Rlens＝Rsec，Do＝Dsec。5.根据权利要求1所述的慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，其特征在于，步骤S3中，对于中心微透镜，有效刀路区即为有效刀路分布带；对于其他微透镜，有效刀路分布带为以工件中心为圆心并将有效刀路区囊括在内的环形区域；有效刀路分布带V表示为：式中，为函数的最大值，为函数的最小值。6.根据权利要求1至5任一项所述的慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，其特征在于，所述慢刀伺服车削加工的刀具路径呈螺旋线，所述有效刀路分布带呈环形结构。3CN108873805A说明书1/6页一种慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法技术领域[0001]本发明涉及微透镜阵列加工的技术领域，更具体地，涉及一种慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法。背景技术[0002]微透镜阵列作为一种光学微结构，是指由孔径为微米量级到纳米量级的光学透镜单元按一定方式排列组成的微结构阵列，能构成许多新型的光学系统，完成传统光学元件无法完成的功能，广泛应用于照明、显示