切线法数控非球面加工方法及机床.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102059620A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102059620A(43)申请公布日2011.05.18(21)申请号201010229423.2(22)申请日2010.07.19(71)申请人长春理工大学地址130022吉林省长春市朝阳区卫星路7089号申请人朴承镐于化东(72)发明人朴承镐于化东耿振野于正林顾莉栋轩洋(51)Int.Cl.B24B19/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称切线法数控非球面加工方法及机床(57)摘要一种切线法数控加工非球面方法及机床，对设计给定的任一轴对称高次非球面、二次非球面和球面实施切线法加工，得到理论上没有波纹的连续光滑的高精度表面。其加工原理是先把磨轮轴上的点M与转动轴z轴重合，工件轴带动工件只旋转，磨轮在磨轮轴上旋转，磨轮轴以M点为基准点，绕z轴转动的同时在X轴和Y轴方向上移动。磨轮轴的三轴运动是以速度插补原理的数控方法实现高精度的三轴联动。本加工技术具有通用性好、面形精度和表面粗糙度及表面质量要求容易保证、加工效率高和加工成本低等优点。CN102596ACCNN110205962002059623A权利要求书1/1页1.一种切线法数控非球面成形原理的加工方法，包括凸凹型高次非球面、二次非球面和球面的粗磨、精磨和抛光加工，其特征在于所说切线法数控成形原理加工方法的步骤是，在加工光学设计给定的任一凸型曲线方程的曲面时，首先标定磨轮轴上M点到工件轴的准确距离，使M点与转动轴Z轴重合，并使工件轴与磨轮轴在水平平面内共面，然后工件顶点与磨轮磨削面接触，此后使磨轮轴上的点M，沿X轴向正值方向移动ΔXi距离、沿Y轴向正值方向移动ΔYi距离、磨轮轴以M点为转动中心，绕Z轴按顺时针方向转动Δθi角度，这样可使磨轮磨削点与工件上成形的曲线的任一接触点始终处于曲线的点Pi上，这就相当于曲线上的每一个点的切线在回转，磨轮上的磨削点始终沿曲线的任一点的切线方向移动。这样就可以保证工件上所形成的曲面，将是没有波纹的连续光滑的高精度非球面。要加工光学设计给定的任一凹型曲线方程的非球面时，磨轮轴上的点M沿X轴向负值方向移动ΔXi距离、沿Y轴向正值方向移动ΔYi距离、磨轮轴以点M为转动中心，绕Z轴按逆时针方向转动Δθi角度，其他与凸型加工方法一样。凸凹型球面加工方法的步骤与上述凸凹型非球面零件的加工方法的步骤一样，只是由数学公式计算得到的数值不同。2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于磨轮轴(7)上的点M绕Z轴的转动、沿X轴和Y轴移动的三轴联动成形的切线法是靠高精度数控装置准确适时地实现速度插补原理的控制来完成。3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于本发明的工件(8)的加工余量的去除是由预设置的成形动作的次数来完成。4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于可加工零件的材质为玻璃、陶瓷、晶体和金属的非球面光学或机械零件。5.一种用于实施权利要求1所述的加工方法的机床，其特征在于它是由减震柱(1)、床身(2)、磨轮轴Y轴导轨平台(3)、磨轮轴X轴导轨平台(4)、磨轮轴转台(5)、磨轮(6)、磨轮轴(7)、工件(8)、工件轴(9)和工件轴固定台(10)等构成。该机床上工件(8)固定在工件轴(9)上只旋转其余方向上不动，磨轮(6)旋转并以磨轮轴(7)上点M为基准点，同时沿X轴和Y轴移动，并绕Z轴转动来实现切线法加工。6.根据权利要求5所述的机床，其特征在于工件轴(9)的轴线与磨轮轴(7)的轴线在水平平面内要求共面、M点到工件轴(9)的轴线距离准确。7.根据权利要求5所述的机床，其特征在于加工凹曲面时，磨轮半径须小于被加工曲面的最接近圆的半径。8.根据权利要求5所述的机床，其特征在于磨轮形状可以是盘形，圆柱形和碗型，当加工凸形零件时，可在一个磨轮轴上同时固装盘形磨轮多片。9.根据权利要求5所述的机床，其特征在于用车刀架取代磨轮轴，可实现车削加工。2CCNN110205962002059623A说明书1/5页切线法数控非球面加工方法及机床技术领域[0001]本发明涉及一种光学零件加工方法及机床背景技术[0002]采用非球面光学零件，使光学系统的成像质量提高、性能扩大，光学仪器的体积和重量大大减少。随着高科技、天文、航天、航空、兵器、电子、激光、光通讯以及核聚变等技术的发展，在很多民用和国防产品中的光学系统中都需要采用非球面光学零件。为此，解决多品种批量和变批量加工非球面光学零件的技术已成为当前急待解决的瓶颈技术。[0003]实际上为了使非球面光学零件得到普遍应用，人们早已不断地在探索和研究非球面光学零件的加工技术。从查新资料的统计，至今为止的已发表的有关非球面加工技术的专利和文章约有50来种。这些加工方法，按加工原理大