[发明专利]一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法

权利要求书

1.一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）根据工件的加工要求确定工件的理论面形；

（2）使用激光干涉仪检测工件的实际面形特征，确定工件初始面形的最大峰值与谷值的差值PV值与全面形的均方根值RMS值，两者分别表征其表面微形貌的最大峰谷值与微形貌的变化趋势；

（3）将工件的实际面形与理论面形相拟合确定工件的面形误差，将面形误差分为两组加工；第一组利用等高线加工法，将工件表面较高区域去除，得到工件等残余面形误差状态，即面形离散点的残留误差量是均匀分布的；第二组加工将等残余面形误差在空间上分为合理的若干层高度组合，保证各层高度均在梯度弹性研抛工具的单位时间内单次去除深度范围内；

（4）确定工件表面材料的去除分布，并由此设计研抛工具梯度层的梯度分布，调节其弹性模量范围，获得其较为适宜的厚度组合，并根据工件材料属性选择磨粒种类、粒径以及配比，选择出相应的研抛工具；

（5）通过光栅型路径并给予连续一致的进给速度遍历工件表面便可实现每一个单层的均匀去除。

2.根据权利要求1所述的一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法，其特征在于：所述的梯度弹性研抛工具包括刚性底座、梯度弹性层、固定环、和均质层，所述刚性底座作为整个装置的基底，刚性底座的上端设置有与旋转驱动组件连接的旋转轴，刚性底座的底部设置有圆形槽，刚性底座的侧面安装有搭扣；梯度弹性层设置在圆形槽内，梯度弹性层上的弹性模量沿径向分布；均质层为混有磨粒的加工层，均质层为阶梯型圆柱凸台均质层的上端外径与圆形槽间隙配合且设置在圆形槽内，均质层的下端露出在圆形槽外，固定环套装在均质层上，固定环的外径与梯度弹性层的下端的外径相同，固定环外侧设置有锁舌座，刚性底座侧面的搭扣底部连接在固定环外侧的锁舌座上；所述梯度弹性层设置有多个且弹性模量为具有多种厚度和弹性模量的组合，所述均质层设置有多个，每个均质层具有不同磨粒、粒径、混合比例、厚度以及不同弹性模量基底的组合，根据加工工件的要求选择合适的梯度弹性层和均值层安装在刚性底座形成不同需求的梯度弹性研抛装置。

3.根据权利要求2所述的一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法，其特征在于：所述搭扣安装在刚性底座的外侧面且设置有沿周向均匀分布的多个，搭扣包括安装底座和弹簧，安装底座固定在刚性底座上，弹簧一端固定在安装底座上，另一端连接固定环上的锁舌座。

4.根据权利要求2所述的一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法，其特征在于：刚性层为研抛工具提供支撑，采用快换设计，可与万用刀盘系统相配合，实现快速更换的效果；梯度层的弹性模量沿径向呈反比例分布，以匹配盘上各点沿径向速度逐渐增加的趋势；均值层混合磨粒，实现工件表面的微量去除；根据Preston方程，MRR=KPV，通过以上设计可实现研抛盘去除函数中接触应力P与盘上各点线速度V的乘积定值，而材料综合去除参数K在各因素确定情况下为定值，因此MRR在上述设计下为定值。

5.根据权利要求2所述的一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法，其特征在于： 所述的梯度弹性研抛工具上各点对工件去除量具有一致性且无明显边缘应力突变效应，因此单层去除深度所需时间具有预见性，合理地利用了磨粒的最佳工作时间，可根据工件的实际面形选择具有不同梯度分布特征，不同磨粒参比或磨粒粒径的研抛工具，实现按需定量去除工件表面的面形误差。

6.根据权利要求5所述的一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法，其特征在于：所述的不同梯度分布特征，不同磨粒参比或磨粒粒径的研抛工具分别可得出特定的去除函数，可建立去除函数库，在加工过程中可根据实际面形选择合适的去除函数，并由此确定所使用的研抛工具。

7.根据权利要求1所述的一种基于梯度弹性研抛工具的面形误差分级修正方法，其特征在于：在实际加工的过程中使用面形检测设备检测工件的实际加工情况，可避免工件的过渡抛光，并根据当前加工情况，选择合适的研抛工具完成后续加工，在过渡阶段利用万用刀盘系统实现快速自动更换的效果，完成加工阶段的无缝切换。