專利名稱：一種計算機控制小工具拋光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)加工領(lǐng)域，具體涉計算機控制拋光工藝中獲得理想去除函數(shù)的方 法。
背景技術(shù)：
計算機控制小工具拋光技術(shù)CC0S，是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一項新型光學(xué)加 工技術(shù)。這項技術(shù)大大推動了光學(xué)零件制造技術(shù)的發(fā)展，特別是在大口徑、高精度非球面的 研拋加工中表現(xiàn)出傳統(tǒng)方法無法比擬的優(yōu)勢，有取代手工加工的趨勢。CCOS技術(shù)即用一個尺寸比加工零件小得多的拋光模，在計算機的控制下，根據(jù)測 量得到的面型誤差，改變拋光模的運動路線、運動速度和壓力，對工件表面進(jìn)行研磨和拋 光，從而控制研具或拋光模在不同加工區(qū)域表面材料的去除量，修正面型誤差，同時達(dá)到超 光滑表面拋光的目的。計算機控制光學(xué)表面成形技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)的光學(xué)加工的最重要的特 征就是對去除量的確定性控制，這種確定性的控制體現(xiàn)在對去除函數(shù)的控制上。去除函數(shù) 是拋光模在單位時間內(nèi)在確定的拋光區(qū)域內(nèi)的材料去除量，用于描述小工具拋光模在工作 區(qū)域的去除特征。在工件表面上移動去除函數(shù)，將每一區(qū)域所去除的材料進(jìn)行疊加，就可以 得到工件表面各區(qū)的去除量。這一材料去除過程數(shù)學(xué)描述為工件表面的去除量等于去除函 數(shù)和駐留時間函數(shù)的卷積。去除函數(shù)反映了磨頭對材料的去除能力以及去除形狀。因為工 件的面形誤差可以通過測量得到，如果得到磨頭的單位去除函數(shù)，用迭代法解反卷積就 可以得到整個工件表面的駐留時間分布，然后把駐留時間轉(zhuǎn)化成進(jìn)給速度，從而實現(xiàn)對工 件面形誤差的修正。要使工件面形誤差快速收斂，從卷積理論的角度來看，要求去除函數(shù)必須符合 ⑴材料的去除特性旋轉(zhuǎn)對稱，去除函數(shù)是一個嚴(yán)格的旋轉(zhuǎn)對稱函數(shù)。⑵去除函數(shù)的中心具 有最大的去除量，函數(shù)具有單個峰值，并且隨著半徑的增大而衰減到零。⑶在去除函數(shù)的最 大半徑以外，不具備去除材料的能力。⑷以去除函數(shù)的半徑為自變量，要求函數(shù)的斜率在中 心峰值和邊緣處為零。ω去除函數(shù)為連續(xù)的光滑函數(shù)。滿足以上要求的去除函數(shù)為具有強 峰值的Gauss分布函數(shù)。對于數(shù)控拋光，去除函數(shù)對于工件面形精度的提高具有非常重要的作用，是計算 機控制小工具拋光的基礎(chǔ)。拋光模的運動方式不同，那么它的去除函數(shù)也是不一樣的。目 前拋光模主要采用兩種運動方式一種是拋光模在平動的同時繞定軸轉(zhuǎn)動，稱作平轉(zhuǎn)動； 一種是拋光模自轉(zhuǎn)的同時繞公轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，即行星運動，也可稱之為雙轉(zhuǎn)子運動。然而這兩種 運動方式產(chǎn)生的去除函數(shù)都遠(yuǎn)離理想的去除函數(shù)，加工后期產(chǎn)生的中高頻誤差嚴(yán)重影響面 型的質(zhì)量。所以設(shè)計出合理的拋光模參數(shù)和運動形式是產(chǎn)生合理去除函數(shù)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種計算機控制小工具拋光方法，以獲得更加理想的去除函 數(shù)，便于數(shù)控拋光的實現(xiàn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種計算機控制小工具拋光方法，由 計算機控制拋光模的運動，通過對拋光模的運動路線、運動速度和壓力的控制，實現(xiàn)拋光， 設(shè)置三個轉(zhuǎn)軸，控制所述拋光模繞第一轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)并且繞第二轉(zhuǎn)軸公轉(zhuǎn)，并控制由拋光模、第 一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的行星運動機構(gòu)繞第三轉(zhuǎn)軸公轉(zhuǎn)，由此實現(xiàn)對拋光模運動的控制。上述技術(shù)方案中，控制拋光模運動的各轉(zhuǎn)軸可以采用電機實現(xiàn)，例如，包括控制拋 光模自轉(zhuǎn)的電機Ml、控制拋光模公轉(zhuǎn)的電機M2和控制由電機Ml、M2組成的行星運動機構(gòu) 公轉(zhuǎn)的電機M0。拋光模的運動方式由上述各電機實現(xiàn)，這種運動方式可以稱為三轉(zhuǎn)子運動。 行星運動機構(gòu)控制拋光模自轉(zhuǎn)同時以加工區(qū)域中心法線為軸公轉(zhuǎn)的技術(shù)屬于現(xiàn)有技術(shù)，而 本發(fā)明的特點是，通過行星運動機構(gòu)繞另一固定軸公轉(zhuǎn)，使得行星運動機構(gòu)的拋光區(qū)在拋 光過程中按照一定規(guī)律變化，進(jìn)而疊加出理想去除函數(shù)。上述技術(shù)方案中，所述第一轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速W1、第二轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速W2、第三轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速 W0、第三轉(zhuǎn)軸與第二轉(zhuǎn)軸之間的距離L0、第二轉(zhuǎn)軸與第一轉(zhuǎn)軸之間的距離L2均連續(xù)可調(diào)。所述參數(shù)連續(xù)可調(diào)適應(yīng)拋光需要。在設(shè)計三轉(zhuǎn)子運動機構(gòu)時要求產(chǎn)生不同形狀的 去除函數(shù)，所述參數(shù)連續(xù)可調(diào)能夠方便調(diào)節(jié)到能產(chǎn)生理想去除函數(shù)的參數(shù)組合。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點
1.由于本發(fā)明的計算機控制小工具拋光采用了拋光模三轉(zhuǎn)子運動的方法，實現(xiàn)了行星 運動拋光區(qū)域的連續(xù)疊加，因而在加工區(qū)域可以獲得較理想的去除函數(shù)，適宜于數(shù)控拋光 的實現(xiàn)；
2.本發(fā)明的計算機控制小工具拋光采用三轉(zhuǎn)子的運動方式，增加有去除函數(shù)優(yōu)化時 的變量，所以可以設(shè)計出更加理想的近似于高斯分布的去除函數(shù)，有利于消除工件表面中
高頻誤差；
3.當(dāng)本發(fā)明的計算機控制小工具拋光采用的三轉(zhuǎn)子運動機構(gòu)所述參數(shù)連續(xù)可調(diào)時，可 以產(chǎn)生不同形狀的去除函數(shù)，方便調(diào)節(jié)到能產(chǎn)生理想去除函數(shù)的參數(shù)組合，且可以適用于 某些特定加工場合的需要；
4.本發(fā)明的計算機控制小工具拋光，特別適合于光學(xué)加工，例如反射面加工、透鏡加
工等需要。


圖1為本發(fā)明實施例一的計算機控制小工具拋光的簡易裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例一的計算機控制小工具拋光拋光模運動示意圖3為本發(fā)明實施例二的計算機控制小工具拋光參數(shù)連續(xù)可調(diào)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例二的拋光區(qū)分布結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明實施例二獲得的去除函數(shù)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實施例一參見附圖1和附圖2，計算機控制小工具拋光，拋光模采用三轉(zhuǎn)子運動，拋光 模以01為中心在電機Ml控制下以角速度Wl自轉(zhuǎn)并且以02為中心在電機M2控制下以角速度W2繞公轉(zhuǎn)，同時使這一由電機Ml、M2組成的行星運動機構(gòu)在電機MO控制下繞0以角速 度WO公轉(zhuǎn)，通過計算機分別控制三個電機的轉(zhuǎn)速，以及轉(zhuǎn)軸0的運動，由此實現(xiàn)數(shù)控拋光。實施例二 參見附圖3，計算機控制小工具拋光，行星運動機構(gòu)公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、拋光模 公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、拋光模自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、電機MO的軸心線與電機M2軸心線之間的距離L0、電機Ml軸心 線與電機M2軸心線之間的距離L2連續(xù)可調(diào)。計算機控制小工具拋光，所述拋光模半徑13mm，L2=4. 5mm, LO=12mm, Wl= 20rpm, W2=140rpm, WO=L 75rpm，根據(jù)實際工藝條件，工件固定，聚氨酯圓形拋光模，工作壓力250g ，環(huán)境溫度攝氏20度，廣3 μ m粒度氧化鈰拋光粉，按照圖1運動方式對一塊K9平面定點連 續(xù)拋光15min。參見附圖4和附圖5所示，為本實施例形成的拋光區(qū)的分布結(jié)構(gòu)示意圖，由附圖5 可以更清楚地看出，去除函數(shù)為近似高斯函數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種計算機控制小工具拋光方法，由計算機控制拋光模的運動，通過對拋光模的運 動路線、運動速度和壓力的控制，實現(xiàn)拋光，其特征在于設(shè)置三個轉(zhuǎn)軸，控制所述拋光模繞 第一轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)并且繞第二轉(zhuǎn)軸公轉(zhuǎn)，并控制由拋光模、第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的行星運 動機構(gòu)繞第三轉(zhuǎn)軸公轉(zhuǎn)，由此實現(xiàn)對拋光模運動的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機控制小工具拋光方法，其特征在于所述第一轉(zhuǎn)軸的 轉(zhuǎn)速W1、第二轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速W2、第三轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速W0、第三轉(zhuǎn)軸與第二轉(zhuǎn)軸之間的距離L0、第二 轉(zhuǎn)軸與第一轉(zhuǎn)軸之間的距離L2均連續(xù)可調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種計算機控制小工具拋光方法，由計算機控制拋光模的運動，通過對拋光模的運動路線、運動速度和壓力的控制，實現(xiàn)拋光，其特征在于設(shè)置三個轉(zhuǎn)軸，控制所述拋光模繞第一轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)并且繞第二轉(zhuǎn)軸公轉(zhuǎn)，并控制由拋光模、第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的行星運動機構(gòu)繞第三轉(zhuǎn)軸公轉(zhuǎn)，由此實現(xiàn)對拋光模運動的控制。本發(fā)明在加工區(qū)域可以獲得較理想的去除函數(shù)，適宜于數(shù)控拋光的實現(xiàn)。
文檔編號B24B29/00GK102059638SQ20101055134
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者郭培基, 陳曦 申請人:蘇州大學(xué)