[发明专利]一种非球面光学元件磨削加工非接触式精密对刀方法

权利要求书

1.一种非球面光学元件磨削加工非接触式精密对刀方法，机床工作台与机床主轴独立移动，砂轮设置在机床主轴上，以机床工作台移动的方向作为X轴，以机床主轴在水平面内移动的方向作为Y轴，以砂轮竖直升降的方向作为Z轴，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将非球面光学元件装夹在机床工作台上，将油石安装于机床工作台上不影响元件磨削加工的位置；

S2.沿X轴移动机床工作台，沿Y轴移动机床主轴，沿Z轴下降砂轮，通过所述砂轮在油石表面磨削凹坑，将以所述凹坑最低点为原点的加工坐标系作为第一加工坐标系；

S3.获取激光传感器相对于砂轮的空间位置：将激光传感器安装在砂轮的砂轮外罩上，使激光传感器的测量光路竖直向下，分别移动机床工作台和机床主轴，使激光传感器的光点位于凹坑的最低点，在Z轴方向上移动机床主轴直至激光传感器的读数为0，记录激光传感器在第一加工坐标系下的空间坐标(xm，ym，zm)，即激光传感器测头相对于砂轮最低点的空间位置偏移量；

S4.获取非球面光学元件位置并建立元件-砂轮空间位置关系：移动机床工作台，使激光传感器的测头位于非球面光学元件坯料边缘上方，在Z轴方向上移动激光传感器直至激光传感器读数为0，分别移动机床工作台和机床主轴，使激光传感器的光点位于非球面光学元件的中心点，在Z轴方向上移动机床主轴直至激光传感器的读数为0，将砂轮的位置在X轴、Y轴和Z轴上分别偏移xm，ym和zm，偏移后的砂轮则处于中心点位置并与元件表面接触，将当前砂轮所处位置作为数控加工程序的参考点坐标，建立砂轮-元件之间的空间位置关系，完成对刀操作；

S3中使激光传感器的光点位于凹坑的最低点的具体方法为：

沿X轴移动机床工作台，使激光传感器测头靠近油石表面凹坑边缘的位置，沿Z轴移动砂轮，使激光传感器靠近凹坑直至读数为0，记录当前位置坐标；将当前边缘作为第一边缘；

沿X轴移动机床工作台，使激光传感器测头靠近油石表面凹坑的第一边缘的对侧边缘，直到传感器读数为0，将当前边缘作为第二边缘，记录当前位置坐标，获取第一边缘到第二边缘在X轴上移动的距离Lx；再沿X轴反方向移动机床工作台，移动距离为Lx/2；移动后的激光传感器的光点则位于油石表面凹坑在X轴方向上的最低点；

沿Y轴移动机床主轴，使激光传感器测头靠近油石表面凹坑的第一边缘的邻边边缘，沿Z轴移动砂轮，使激光传感器靠近凹坑直至读数为0，记录当前位置坐标；将当前边缘作为第三边缘；

沿Y轴移动机床主轴，使激光传感器测头靠近油石表面凹坑的第三边缘的对侧边缘，直到传感器读数为0，记录当前位置坐标，将当前边缘作为第四边缘，获取第三边缘到第四边缘在Y轴上移动的距离Ly；再沿Y轴反方向移动机床工作台，移动距离为Ly/2；移动后的激光传感器的光点则位于油石表面凹坑在Y轴方向上的最低点；

完成X轴和Y轴移动后，激光传感器的光点则位于油石表面凹坑最低点的正上方。

2.根据权利要求1所述的非球面光学元件磨削加工非接触式精密对刀方法，其特征在于，S1的具体内容包括：

清洁机床工作台，将非球面光学元件平放于机床工作台上；

若元件外形为圆形，非球面为回转对称曲面，则元件平放于机床工作台表面并固定；

若元件外形为圆形，非球面为非回转对称曲面，则对元件进行精密定位，即将元件的离轴方向与机床的X轴向平行。

3.根据权利要求1所述的非球面光学元件磨削加工非接触式精密对刀方法，其特征在于，砂轮为金刚石砂轮，通过砂轮的高速旋转，在油石上磨削凹坑，高速旋转的转速为800r/min～1200r/min，凹坑的深度为2mm～4mm。