[发明专利]一种拼接法铣磨大口径非球面的方法与装置及抛光方法

权利要求书

1.一种拼接法铣磨大口径非球面的方法，所述的非球面为凹面且母线方程记为f1，非球面口径为D，用于铣磨的数控机床定位精度为β，其特征在于：将非球面离散为N个在X轴方向等间距的环带，N为整数，任意环带的宽度dx＝D/(2N)，第n个环带对应的非球面半口径记为x_n；使用外径小于非球面1/4口径的环形砂轮刀具依次范成加工每个环带；其中n为第一个环带至第N个环带中任意环带的序数，所述dx求解的约束条件为：第N-1环带的母线方程记为f2，第N环带母线方程记为f3；f3上x1处的点记为(x1,z1)，f2上矢高为z1处的点记为(x2,z1)，f1上x2处的点记为(x2,z2)；其中x_n＝n*dx，x1＝D/2，z1-z2＝β，x2＝x1-dx。

2.根据权利要求1所述的一种拼接法铣磨大口径非球面的方法，所述的非球面的母线方程f1的方程为：z²＝2*R₀*x-(1+k)*x²，其中R₀为非球面的顶点曲率半径，第n个环带曲率半径R_n＝sqrt(R₀²-k*x_n²)，k为二次圆锥系数，x为横坐标上自变量，z为x坐标处对应的纵坐标；其特征在于该非球面的加工步骤依次如下：

1)根据非球面的顶点曲率半径R₀、口径D加工非球面镜体，在非球面镜体材料上加工出半径为R₀、口径D的起始球面；

2)将步骤1)中的非球面镜体固定在数控机床转台上，且非球面镜体的光轴和数控机床转台的转轴重合；所述的数控机床至少具有X轴、Z轴这两个平移运动轴，以及B轴、C轴这两个旋转轴，其中的B轴为绕Y轴的旋转轴，C轴为绕Z轴的旋转轴，且数控机床转台的转轴位于C轴；数控机床的主轴位于Z轴；

3)将环形刀具安装在数控机床主轴上；所述环形刀具外径为TD，环形刀具外径与内径之间外凸的圆倒角半径为r₀；TDD/4；将工件坐标系的原点建立在起始球面顶点处；

4)根据第N环带、第N-1环带、定位精度、非球面的母线方程求解任意环带的宽度dx；

5)数控机床上的环形刀具依次从第一个环带加工至第N个环带，其中加工第n环带时，C轴连续均匀旋转，

x_n＝n*dx；

BB＝asin((TD-2*r₀)/(2*(R_n-r₀)))；

B轴坐标：B＝asin(x_n/R_n)+BB；

工件坐标系下刀具中心X轴坐标：

X_T＝x_n+(((TD-2*r₀)+2*r₀*sin(BB))/2)*cos(B)，

Z轴坐标：

k≠-1时：

Z_T＝(((TD-2*r₀)+2*r₀*sin(BB))/2)*sin(B)+(R₀-sqrt(R₀²-(1+k)*x_n²))/(1+k)，

k＝-1时：

Z_T＝(((TD-2*r₀)+2*r₀*sin(BB))/2)*sin(B)+x_n²/(2*R₀)，

其中*为乘法计算符，sqrt为开根号计算符，sin、cos、asin分别为正弦、余弦、反正弦计算符。

3.根据权利要求1所述的一种拼接法铣磨大口径非球面的方法，其特征在于所述的环形刀具为空心的砂轮刀具，包括：电镀金刚石砂轮、青铜粘合剂砂轮、树脂砂轮。