專利名稱：切線法數(shù)控非球面加工方法及機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)零件加工方法及機(jī)床
背景技術(shù)：
采用非球面光學(xué)零件，使光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量提高、性能擴(kuò)大，光學(xué)儀器的體積和 重量大大減少。隨著高科技、天文、航天、航空、兵器、電子、激光、光通訊以及核聚變等技術(shù) 的發(fā)展，在很多民用和國防產(chǎn)品中的光學(xué)系統(tǒng)中都需要采用非球面光學(xué)零件。為此，解決多 品種批量和變批量加工非球面光學(xué)零件的技術(shù)已成為當(dāng)前急待解決的瓶頸技術(shù)。實(shí)際上為了使非球面光學(xué)零件得到普遍應(yīng)用，人們早已不斷地在探索和研究非球 面光學(xué)零件的加工技術(shù)。從查新資料的統(tǒng)計(jì)，至今為止的已發(fā)表的有關(guān)非球面加工技術(shù)的 專利和文章約有50來種。這些加工方法，按加工原理大體上，可分為四大類型變形加工方法有熱成形、塑料注塑和玻璃模壓成形方法等；附加加工方法有涂鍍、電鍍和復(fù)制方法等；變質(zhì)加工方法沿一個(gè)方向改變材質(zhì)的折射率的方法；去除加工方法有手工研磨拋光、使工具或工件產(chǎn)生彈性變形的情況下進(jìn)行研磨 拋光、以成形工具的軌跡進(jìn)行研磨拋光、以機(jī)構(gòu)成形的軌跡或包絡(luò)線軌跡或仿形軌跡等進(jìn) 行研磨拋光、以數(shù)控車削、數(shù)控磨削、數(shù)控拋光和磁流體拋光方法等。盡管已研究出的加工方法很多，但目前國內(nèi)外主要采用的加工方法有傳統(tǒng)的手工 研磨拋光方法、多種軌跡成形的方法、復(fù)制加工方法、數(shù)控車削和磨削方法、數(shù)控拋光方法、 磁流體拋光方法、塑料注塑和壓制成型加工方法和玻璃模壓加工方法等。數(shù)控加工方法是 目前公認(rèn)的非球面光學(xué)零件的先進(jìn)加工技術(shù)，其中小工具數(shù)控拋光技術(shù)和應(yīng)力盤數(shù)控拋光 技術(shù)的加工方法，即拋光去除量決方法適用于大型非球面零件的加工，但在加工過程中要 消除表面波紋和塌邊等缺陷達(dá)到質(zhì)量要求，需要很長的拋光時(shí)間。數(shù)控車削和磨削是以數(shù)控位置插補(bǔ)原理進(jìn)行加工。在超精密機(jī)床上，以插補(bǔ)方法 達(dá)到整體面形精度的要求并不難，但表面波紋等局部誤差難于消除，精磨后的拋光時(shí)間長， 適用于單件少量加工。為了適應(yīng)大量加工的需求，研發(fā)出用數(shù)控加工和手工方法研修出超精密模具，在 超精密設(shè)備上注塑出塑料光學(xué)非球面零件和模壓玻璃光學(xué)非球面零件，但塑料光學(xué)零件的 使用范圍有限，能用于模壓的玻璃種類和尺寸有限，而且注塑和模壓的周邊技術(shù)復(fù)雜昂貴， 只適用于大量生產(chǎn)，不適用于批量變批量生產(chǎn)。綜上情況目前還沒有出現(xiàn)能高效率、低成本地加工多品種非球面光學(xué)零件的技 術(shù)。針對這種現(xiàn)狀和發(fā)展方向，申請者提出一種切線法數(shù)控加工非球面方法及機(jī)床的技術(shù)， 以此，解決非球面光學(xué)零件加工難的問題

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種加工效率高、容易保證加工質(zhì)量要求的切線法數(shù)控成形原理的非球面加工方法和機(jī)床。本發(fā)明技術(shù)所采用的具體方案是先把磨輪軸上的點(diǎn)M與轉(zhuǎn)動(dòng)軸ζ軸重合，工件在 工件軸上只旋轉(zhuǎn)，其他方向固定不動(dòng)，磨輪旋轉(zhuǎn)，磨輪軸以M點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，按非球面方程軌 跡的要求繞ζ軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)沿X軸和Y軸方向上移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)磨輪上的磨削點(diǎn)實(shí)時(shí)在準(zhǔn)確的 軌跡曲線上的任一點(diǎn)的切線方向移動(dòng)形成非球面面形，所述的磨輪軸上點(diǎn)M沿X軸和Y軸 移動(dòng)，并繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)是以速度插補(bǔ)原理的數(shù)控方法實(shí)現(xiàn)高精度的三軸聯(lián)動(dòng)。為此，本發(fā)明稱 為切線法數(shù)控非球面加工方法及機(jī)床。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方法是這樣實(shí)現(xiàn)的，即提供一種非球面零件 的加工方法，包括凸凹型非球面(包括高次非球面和二次非球面)和球面的粗磨、精磨和拋 光加工，其特征在于所述的非球面加工方法的步驟是，要加工光學(xué)設(shè)計(jì)給定的任一凸型曲 線方程的曲面時(shí)，首先標(biāo)定磨輪軸上M點(diǎn)到工件軸的準(zhǔn)確距離，同時(shí)使M點(diǎn)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸Z軸重 合，并使工件軸與磨輪軸在水平平面內(nèi)共面，然后工件頂點(diǎn)與磨輪磨削面接觸，此后使磨輪 軸上的點(diǎn)M沿X軸向正值方向移動(dòng)距離、沿Y軸向正值方向移動(dòng)AYi距離、同時(shí)磨輪 軸以M點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，繞Z軸按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)Δ θ i角度，這樣可使磨輪磨削點(diǎn)與工件上 成形的曲線的任一接觸點(diǎn)始終處于曲線的切點(diǎn)Pi上，這就相當(dāng)于曲線上的每一個(gè)點(diǎn)的切線 在回轉(zhuǎn)，磨輪上的磨削點(diǎn)始終沿曲線的任一點(diǎn)的切線方向移動(dòng)。這樣就可以保證工件上所 形成的曲面，將是沒有波紋的連續(xù)光滑的高精度非球面。要加工光學(xué)設(shè)計(jì)給定的任一凹型 曲線方程的非球面時(shí)，磨輪軸上的點(diǎn)M沿X軸向負(fù)值方向移動(dòng)△ Xi距離、沿Y軸向正值方 向移動(dòng)AYi距離、同時(shí)磨輪軸以點(diǎn)M為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，繞Z軸按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)Δ θ i角度，其 他與凸型加工方法一樣。凸凹型球面加工方法的步驟與上述凸凹型非球面零件的加工方法 的步驟一樣，只是由數(shù)學(xué)公式計(jì)算得到的數(shù)值不同。本發(fā)明的磨輪軸以點(diǎn)M為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)、沿X軸和Y軸移動(dòng)的三軸聯(lián)動(dòng) 的切線法是用高精度數(shù)控裝置，以速度插補(bǔ)原理的數(shù)控技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的工件加工余量的去除是以預(yù)設(shè)置的成形動(dòng)作的次數(shù)來完成。本發(fā)明的加工方法，可加工零件的材質(zhì)為玻璃、陶瓷、晶體和金屬的非球面光學(xué)或 機(jī)械零件。本發(fā)明還提供一種用于實(shí)施上述加工方法的機(jī)床，它是由減震柱、床身、磨輪軸Y 軸導(dǎo)軌平臺(tái)、磨輪軸X軸導(dǎo)軌平臺(tái)、磨輪軸轉(zhuǎn)臺(tái)、磨輪、磨輪軸、工件、工件軸、工件軸固定臺(tái) 等構(gòu)成。該機(jī)床上工件固定在工件軸上只旋轉(zhuǎn)，其余方向上不動(dòng)，磨輪旋轉(zhuǎn)并以磨輪軸上的 點(diǎn)M為基準(zhǔn)點(diǎn)，同時(shí)沿X軸和Y軸移動(dòng)，并以點(diǎn)M為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切線法加 工，磨輪軸以Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)、X軸和Y軸移動(dòng)的三軸運(yùn)動(dòng)是以速度插補(bǔ)原理的數(shù)控方法實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。本發(fā)明的凹曲面加工時(shí)，磨輪半徑須小于被加工曲面的最接近圓的半徑。本發(fā)明的磨輪形狀可以是盤形，圓柱形和碗型，當(dāng)加工凸形零件時(shí)，可在一個(gè)磨輪 軸上同時(shí)固裝盤形磨輪多片，可進(jìn)行粗磨、精磨和拋光等工序。本發(fā)明的機(jī)床，可用車刀架取代磨輪軸實(shí)現(xiàn)車削加工。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其優(yōu)點(diǎn)與效果本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)和有益效果，其一是通用性好，以本發(fā)明的加工原理，能夠加工 設(shè)計(jì)給定的任一高次非球面、二次非球面和球面等零件；其二是本發(fā)明的加工原理沒有理 論性環(huán)帶波紋誤差；其三是本發(fā)明的加工原理有利于采用超微粒磨輪和高速拋光，容易保證粗糙度和表面質(zhì)量要求；其四是由于本發(fā)明的加工原理有利于采用較高走刀速度，精磨 后的面形精度高，并能工件在一次裝夾中完成粗磨、精磨、拋光和磨邊等工序，能使加工效 率提高、加工成本降低；其五是操作技術(shù)簡單易行，對操作者技術(shù)水平要求不高，容易推廣 普及。本發(fā)明的加工方法，只要機(jī)床尺寸適當(dāng)，可以加工任一大小尺寸的凸凹型非球面 和球面零件，并能應(yīng)用本發(fā)明原理的加工方法與機(jī)床，有效地解決非球面零件的加工難題， 其加工效率和成本能夠接近現(xiàn)行的球面光學(xué)零件的加工效率和成本。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的較佳實(shí)施例，其中

圖1是非球面子午剖面曲線特性的示意圖；圖2是凸型非球面成形原理的示意圖；圖3是凹型非球面成形原理的示意圖；圖4是磨輪軸上點(diǎn)M為基準(zhǔn)的凸型非球面成形原理的示意圖；圖5是磨輪軸上點(diǎn)M為基準(zhǔn)的凹型非球面成形原理的示意圖；圖6是磨輪軸移動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)的方法加工凸或凹型非球面裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是申請者已研制的切線法數(shù)控非球面加工機(jī)床的主視圖。圖1是設(shè)計(jì)給定的任一非球面子午剖面軌跡曲線為L、曲線的頂點(diǎn)為0、曲線L上 的任一點(diǎn)為P”頂點(diǎn)圓曲率中心為0’、頂點(diǎn)圓曲率半徑為R。、aPi點(diǎn)的法線與對稱軸線OX 的交點(diǎn)為Oi、點(diǎn)Pi上的切線為Q、點(diǎn)Pi到交點(diǎn)Oi的法線長度為P ”曲線頂點(diǎn)0到法線P i 與OX軸的交點(diǎn)Oi的距離為Ci (Ci = Ro+Xi)。圖2是設(shè)計(jì)給定的任一非球面凸型子午剖面曲線L用磨輪m的平端面成形的示意 圖。圖3是設(shè)計(jì)給定的任一非球面凹型子午剖面曲線L用磨輪m的圓弧端面成形的示 意圖。圖4是設(shè)計(jì)給定的任一非球面凸型子午剖面曲線L，用磨輪軸上選定的點(diǎn)M為基準(zhǔn) 點(diǎn)，以磨輪m的平端面成形時(shí)各參數(shù)之間的幾何關(guān)系圖。圖5是設(shè)計(jì)給定的任一非球面凹型子午剖面曲線L，用磨輪軸上選定的點(diǎn)M為基準(zhǔn) 點(diǎn)，以磨輪m的圓弧端面成形時(shí)各參數(shù)之間的幾何關(guān)系圖。圖6是工件軸只旋轉(zhuǎn)不移動(dòng)，磨輪軸移動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切線法數(shù)控加工凸或凹型 非球面機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為減震柱、2為床身、3為磨輪軸Y軸導(dǎo)軌平臺(tái)、4為磨輪 軸X軸導(dǎo)軌平臺(tái)、5為磨輪軸轉(zhuǎn)臺(tái)、6為磨輪、7為磨輪軸、8為工件、9為工件軸、10為工件軸 固定臺(tái)。圖7是申請者已研制的切線法數(shù)控非球面加工機(jī)床的主視圖。圖中1為空氣減震 柱、2為花崗巖床身、3為磨輪軸Y軸直線電機(jī)導(dǎo)軌平臺(tái)、4為磨輪軸X軸直線導(dǎo)軌平臺(tái)、5為 磨輪軸Z軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)、6為磨輪、7為氣浮軸承磨輪軸、8為工件、9為氣浮軸承工件 軸、10為工件軸固定臺(tái)。具體實(shí)施方法圖1所示的光學(xué)設(shè)計(jì)上給定的任一非球面子午剖面軌跡曲線L的幾何特性，可用
5X = f(y)的數(shù)學(xué)方程式給定。即任意給定一Ayi值代入給定的方程式中就可以求出對應(yīng) 的Xi值，所以給定方程的任一點(diǎn)Pi(Xi、Yi)都可以求得。圓的曲線具有無數(shù)條對稱軸的特 性，而非球面曲線只有一條對稱軸0X。曲線L頂點(diǎn)0之外的任一點(diǎn)Pi的法線Ρ ,與對稱軸 線OX的交點(diǎn)Oi距離為Ci (Ci = Ro+Xi)、夾角為θ i，所以曲線上的任一點(diǎn)，還可以用Pi (Ci、 P” Qi)來表示。根據(jù)給定的曲線方程式，利用初等和高等數(shù)學(xué)的知識(shí)，可以推導(dǎo)出任意一 APi點(diǎn)的特性參數(shù)Ci、ρ數(shù)學(xué)表達(dá)式，推導(dǎo)出的具體數(shù)學(xué)式如下；Ci = P jcos θ j+Xi......(1)ρ j = PiOi = Yi/sin θ j ......(2)θ, = ZP1O1B = arctg(-^-) = -arctgfl)……(3)
c.-x,圖2和圖3為切線法數(shù)控原理加工凸和凹型非球面的示意圖。如圖2和圖3所示， 如果磨輪端面上的磨削點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)地按法線ρ i長度值的變化，沿X軸和Y軸移動(dòng)的同時(shí) 轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)角Qi，即在一個(gè)給定的時(shí)間段Ati內(nèi)，按計(jì)算得到的各數(shù)值，X軸、Y軸 和Z軸三軸聯(lián)動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)凸和凹非球面的加工。圖4和圖5是設(shè)計(jì)給定的任一非球面凸和凹型子午剖面曲線L，用磨輪軸上的點(diǎn)M 為基準(zhǔn)點(diǎn)，使磨輪軸在X軸和Y軸移動(dòng)并以Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以磨輪m的端面成形時(shí)的各參數(shù)之間 的幾何關(guān)系圖。圖4所示，磨輪軸上M點(diǎn)在給定的時(shí)間段Ati內(nèi)，沿X軸正方向移動(dòng)
距離，沿Y軸正方向移動(dòng)AYi距離，并以Z軸順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)Δ 91角度，就可以形成凸形 非球面，同理圖5所示，磨輪軸上M點(diǎn)在給定的時(shí)間段Ati內(nèi)，沿X軸負(fù)方向移動(dòng)八&距 離，沿Y軸正方向移動(dòng)AYi距離，并以Z軸逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)Δ Qi角度，就可以形成凹形非 球面。用光學(xué)設(shè)計(jì)給定的曲線方程式、上式(1)、式( 、式C3)和初等和高等數(shù)學(xué)知識(shí)， 由圖4和圖5可推導(dǎo)出加工凸和凹型曲面的加工參數(shù)Δ&、AYi* Δ Qi的數(shù)學(xué)公式。由 圖4推導(dǎo)出的凸型加工參數(shù)公式，如式(4)、式(5)和式(6)；Δ xi+1 = [ ( P i+R) cos θ ^ Δ Xi+1] - ( ρ i+1+R) cos θ i+1 ......(4)Δ yi+1 = ( P i+1+R) sin θ i+1_ ( ρ ^R) sin θ j......(5)Δ θ i+1 = θ i+1- θ i = arctg(l/y' i+1)-arctg(l/y'》......(6)由圖5推導(dǎo)出的加工凹型公式，如式(7)、式(8)和式(6)Δ xi+1 ‘ = Msin θ i+1_Msin θ 廣[(ρ「R) cos θ ^ Δ Xi+1] - ( ρ i+1-R) cos θ i+1 ......
(7)Δ yi+1 ‘ = Mcos θ i+1_Mcos θ ρ i+「R) sin θ i+1- ( ρ「R) sin θ j......
(8)Δ θ i + 1 = θ i + 1- θ j = arctg ( 1/y ‘ i + 1) -arctg (1/y ‘ J ……(6)根據(jù)給定的曲線方程式和上述推導(dǎo)出的數(shù)學(xué)公式，就可以計(jì)算出切線法加工所需 要的所有數(shù)據(jù)，利用得到的數(shù)據(jù)就可以實(shí)施速度插補(bǔ)原理，在每一個(gè)設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn) 三軸速度插補(bǔ)原理的數(shù)控聯(lián)動(dòng)，加工出設(shè)計(jì)給定的連續(xù)光滑的非球面曲面。從結(jié)構(gòu)簡單和動(dòng)態(tài)特性等方面考慮，采用如圖4和圖5所示的工件軸固定不動(dòng)，使 磨輪軸在X軸和Y軸移動(dòng)并以Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)方案為最佳方案，這一方案主要對機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性有利。圖6所示為工件軸只旋轉(zhuǎn)不移動(dòng)，磨輪軸移動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切線法數(shù)控加工凸或 凹型非球面機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為減震柱、2為床身、3為磨輪軸Y軸導(dǎo)軌平臺(tái)、4為 磨輪軸X軸導(dǎo)軌平臺(tái)、5為磨輪軸轉(zhuǎn)臺(tái)、6為磨輪、7為磨輪軸、8為工件、9為工件軸、10為工 件軸固定臺(tái)。在該機(jī)床中保證工件軸軸線與磨輪軸軸線在水平平面內(nèi)共面，M點(diǎn)到工件軸 線距離的準(zhǔn)確程度，對曲面面形誤差有較大影響。根據(jù)工件加工精度的不同要求，磨輪軸Y導(dǎo)軌3和磨輪軸X導(dǎo)軌4的移動(dòng)可用絲 杠結(jié)構(gòu)或直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)、磨輪軸轉(zhuǎn)臺(tái)5的轉(zhuǎn)動(dòng)可用渦輪蝸桿、步進(jìn)電機(jī)或力矩電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。圖7所示為申請者已研制的切線法數(shù)控非球面機(jī)床的主視圖。為了盡可能提高加 工精度和簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)和考慮操作方便，在實(shí)際產(chǎn)品樣機(jī)的機(jī)床采用了超精密氣浮軸承磨 輪軸和工件軸、超精密力矩電機(jī)平臺(tái)、超精密直線電機(jī)平臺(tái)、花崗巖床身和空氣減震柱的組 件。圖中1為氣浮減震柱、2為花崗巖床身、3為磨輪軸Y軸直線電機(jī)導(dǎo)軌平臺(tái)、4為磨輪軸 X軸直線電機(jī)導(dǎo)軌平臺(tái)、5為磨輪軸Z軸力矩電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)、6為磨輪、7為氣浮軸承磨輪軸、 8為工件、9為氣浮軸承工件軸、10為工件軸固定臺(tái)。凸凹型球面零件的加工方法與上述凸凹型非球面(高次和二次)零件的加工方法 是一樣，只是由數(shù)學(xué)公式計(jì)算得到的數(shù)值不同。以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍，凡依本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍所作的等效變化與修飾，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種切線法數(shù)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、精磨和拋光加工，其特征在于所說切線法數(shù)控成形原理加工方法的步驟是， 在加工光學(xué)設(shè)計(jì)給定的任一凸型曲線方程的曲面時(shí)，首先標(biāo)定磨輪軸上M點(diǎn)到工件軸的準(zhǔn)確距離，使M點(diǎn)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸Z軸重合，并使工件軸與 磨輪軸在水平平面內(nèi)共面，然后工件頂點(diǎn)與磨輪磨削面接觸，此后使磨輪軸上的點(diǎn)M，沿X 軸向正值方向移動(dòng)距離、沿Y軸向正值方向移動(dòng)AYi距離、磨輪軸以M點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)中心， 繞Z軸按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)Δ θ i角度，這樣可使磨輪磨削點(diǎn)與工件上成形的曲線的任一接 觸點(diǎn)始終處于曲線的點(diǎn)Pi上，這就相當(dāng)于曲線上的每一個(gè)點(diǎn)的切線在回轉(zhuǎn)，磨輪上的磨削 點(diǎn)始終沿曲線的任一點(diǎn)的切線方向移動(dòng)。這樣就可以保證工件上所形成的曲面，將是沒有 波紋的連續(xù)光滑的高精度非球面。要加工光學(xué)設(shè)計(jì)給定的任一凹型曲線方程的非球面時(shí)， 磨輪軸上的點(diǎn)M沿X軸向負(fù)值方向移動(dòng)AXi距離、沿Y軸向正值方向移動(dòng)AYi距離、磨輪 軸以點(diǎn)M為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，繞Z軸按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)Δ θ i角度，其他與凸型加工方法一樣。凸 凹型球面加工方法的步驟與上述凸凹型非球面零件的加工方法的步驟一樣，只是由數(shù)學(xué)公 式計(jì)算得到的數(shù)值不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于磨輪軸(7)上的點(diǎn)M繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)、沿 X軸和Y軸移動(dòng)的三軸聯(lián)動(dòng)成形的切線法是靠高精度數(shù)控裝置準(zhǔn)確適時(shí)地實(shí)現(xiàn)速度插補(bǔ)原 理的控制來完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于本發(fā)明的工件(8)的加工余量的去除 是由預(yù)設(shè)置的成形動(dòng)作的次數(shù)來完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于可加工零件的材質(zhì)為玻璃、陶瓷、晶體 和金屬的非球面光學(xué)或機(jī)械零件。
5.一種用于實(shí)施權(quán)利要求1所述的加工方法的機(jī)床，其特征在于它是由減震柱(1)、床 身O)、磨輪軸Y軸導(dǎo)軌平臺(tái)(3)、磨輪軸X軸導(dǎo)軌平臺(tái)G)、磨輪軸轉(zhuǎn)臺(tái)(5)、磨輪(6)、磨輪 軸(7)、工件(8)、工件軸(9)和工件軸固定臺(tái)(10)等構(gòu)成。該機(jī)床上工件(8)固定在工件 軸(9)上只旋轉(zhuǎn)其余方向上不動(dòng)，磨輪(6)旋轉(zhuǎn)并以磨輪軸(7)上點(diǎn)M為基準(zhǔn)點(diǎn)，同時(shí)沿X 軸和Y軸移動(dòng)，并繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切線法加工。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)床，其特征在于工件軸(9)的軸線與磨輪軸(7)的軸線在 水平平面內(nèi)要求共面、M點(diǎn)到工件軸(9)的軸線距離準(zhǔn)確。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)床，其特征在于加工凹曲面時(shí)，磨輪半徑須小于被加工曲 面的最接近圓的半徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)床，其特征在于磨輪形狀可以是盤形，圓柱形和碗型，當(dāng)加 工凸形零件時(shí)，可在一個(gè)磨輪軸上同時(shí)固裝盤形磨輪多片。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)床，其特征在于用車刀架取代磨輪軸，可實(shí)現(xiàn)車削加工。
全文摘要
一種切線法數(shù)控加工非球面方法及機(jī)床，對設(shè)計(jì)給定的任一軸對稱高次非球面、二次非球面和球面實(shí)施切線法加工，得到理論上沒有波紋的連續(xù)光滑的高精度表面。其加工原理是先把磨輪軸上的點(diǎn)M與轉(zhuǎn)動(dòng)軸z軸重合，工件軸帶動(dòng)工件只旋轉(zhuǎn)，磨輪在磨輪軸上旋轉(zhuǎn)，磨輪軸以M點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)在X軸和Y軸方向上移動(dòng)。磨輪軸的三軸運(yùn)動(dòng)是以速度插補(bǔ)原理的數(shù)控方法實(shí)現(xiàn)高精度的三軸聯(lián)動(dòng)。本加工技術(shù)具有通用性好、面形精度和表面粗糙度及表面質(zhì)量要求容易保證、加工效率高和加工成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B24B19/00GK102059620SQ20101022942
公開日2011年5月18日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者于化東, 于正林, 樸承鎬, 耿振野, 軒洋, 顧莉棟 申請人:于化東, 樸承鎬, 長春理工大學(xué)