[发明专利]一种基于数控加工中心的柱面镜加工方法

说明书

本发明公开了一种基于数控加工中心的柱面镜加工方法，所用设备为可自由编程，能实现三轴联动的数控加工中心，所述方法可以通过给定的非球面柱面镜相关参数，运用非球面标准方程进行计算并得到加工轨迹，根据铣磨及抛光过程的不同，分别输出铣磨及抛光程序，通过面型反馈补偿、驻留时间调节，柱面镜Z轴直母线方向随机函数的引入来实现对非球面加工质量的提高。

技术领域

本发明涉及透光镜加工技术领域，尤其涉及一种基于数控加工中心的柱面镜加工方法。

背景技术

光学零件的加工因为对表面的光洁度有很高的要求，所以除了单点车削可加工的零件可以直接达到表面要求以外，其余的光学零件只经过铣磨过程是无法达到表面要求的，因此还需要抛光过程来使光学零件达到表面光洁度的要求。柱面镜加工多采用贴擦法，使固定磨具作某一轴向或某两个轴向的直线运动，此类方法得到的非球面面型不可控，具体表现为面型误差大，表面光洁度差，仍保留较为清晰的抛光痕迹，成像效果差。

发明内容

为解决现有技术中，柱面镜加工方法存在的面型误差大、表面光洁度差、仍保留较为清晰的抛光痕迹、成像效果差的技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明中的一种基于数控加工中心的柱面镜加工方法，所用设备为可自由编程，能实现三轴联动的数控加工中心，所述方法可以通过给定的非球面柱面镜相关参数，运用非球面标准方程进行计算并得到加工轨迹，根据铣磨及抛光过程的不同，分别输出铣磨及抛光程序，通过面型反馈补偿、驻留时间调节，柱面镜Z轴直母线方向随机函数的引入来实现对非球面加工质量的提高。

所述方法输出的柱面镜抛光程序中引入Z轴作为柱面镜的垂直母线，控制抛光轴在Z轴方向上做往复运动，完成抛光。所述方法输出的柱面镜抛光程序中Z轴运动轨迹引入随机振动函数用以改善零件表面的抛光痕迹，提高表面质量。所述方法可以识别非球面曲线误差参数，根据测量数据进行分析，既可对铣磨轨迹进行反馈修正，又可对抛光过程中的驻留时间变量进行调节，修正面型误差。

具体而言，所述方法包括以下步骤：

步骤S01，根据给定的非球面顶点曲率半径、圆锥系数、各次项系数，通过非球面标准方程，输出一组由自变量及函数值组成的坐标点，自变量的变化为等间距，自变量的取值范围由图纸要求的加工口径限定，所有这些坐标点连接在一起可以形成非球面曲线的近似轨迹，这些坐标点可以被加工中心识别，作为非球面准线的加工轨迹。同时在立柱面Z轴方向每次步进0.05mm～0.1mm的距离，直到整个夹具上的零件全部铣磨完成。通过调节步进距离的大小实现零件的粗磨和精磨。非球面标准方程如下：

其中C＝1/R，R为顶点曲率半径，K为圆锥系数，Ai为各次项系数。

欲实现这些坐标点的输出，采用做非球面轨迹的方法，实现X和Y方向轨迹，并在每完成一次铣磨轨迹后，采用垂直下刀的方法控制Z轴方向的运动。从而形成柱面镜的形状。

步骤S02，抛光过程也需重复上述S01步骤中的坐标点运算，但不同的是要使抛光轴在沿着非球面曲线的轨迹做往复运动的同时在Z轴也做限定值域的往复运动。在输出抛光程序时，在立柱面Z轴方向上补充限定值域随机振动函数把抛光轨迹彻底改为无序状态。为实现上述抛光程序的输出，采用非球面轨迹的方法，同时将Z轴做有限的直线运动，形成柱面镜轨迹，同时为避免一些抛光疵病，在Z轴方向上补充随机振动函数，函数关系为：振幅*随机函数rnd()。