[发明专利]基于刀具磨损补偿的迭代式超大口径反射镜铣磨加工方法

摘要

本发明公开了一种基于刀具磨损补偿的迭代式超大口径反射镜铣磨加工方法，属于大口径光学曲面镜加工技术领域。本发明的方法是检测上一次磨削后反射镜镜面的面型误差并假设以上误差均来自于刀具磨损，通过主动地调整磨削加工的名义磨削深度，来补偿刀具磨损造成的面型误差；本发明的铣磨加工方法不存在传统加工方法的未磨削走刀距离，从而提高了磨削效率；并且由于其不需要重复对刀，能够明显提高铣磨的加工精度。

主权项

1.基于刀具磨损补偿的迭代式超大口径反射镜铣磨加工方法，其特征在于，该铣磨加工方法使用的设备主要包括五轴龙门铣磨机床、接触式面型测量探头和面型误差和加工程序处理计算机；实现该方法的步骤如下：步骤一：根据反射面的几何参数建立反射面三维模型，并通过坐标变换将三维模型的几何原点移动到加工机床的加工原点处，反射面表示为：zp＝f(x，y)其中，x，y分别为主轴在机床坐标系下的水平坐标值，zp为反射面高度换算到机床坐标下的主轴z坐标；步骤二：测量未加工表面，测量轨迹与结果由下式表示：zk＝f(xk，yk)其中，zk为测头测得的反射面高度，xk，yk分别为测量点在机床坐标系下的水平坐标值；以反射面面型参数作为不变量，以反射面焦点作为可变量，面型误差RMS作为优化目标，使用最小二乘法对面型进行拟合，使用变步长的自适应共轭梯度法优化反射面焦点位置，以得到所测面型对理论反射面的相对偏差数据ek，并将面型偏差数据(xk，yk，ek)插值到加工轨迹上的面型偏差数据(xi，yi，ei)；面型误差数据是一个相对误差数据；为了利用相对面型偏差数据获得刀具磨损，应将相对面型误差转化为非负数据： e ‾ i = e i - m i n ( e i ) ]]>求出面型的峰谷值步骤三：按照未补偿加工方式编制反射面未补偿刀具磨损的铣磨加工程序，此时铣磨砂轮的接触点位置表示为：zi＝f(xi，yi)-ap其中，xi，yi分别为铣磨轨迹在机床坐标系下的水平坐标值，ap为名义磨削深度；在步骤二测得的反射面最高点处对刀，使用铣磨砂轮的接触点位置公式所确定的加工轨迹铣磨反射面；步骤四：升起铣磨加工头，降下接触式测量头，再次测量反射面，比较所测得的PV值与名义磨削深度ap，如PV＞ap，进入步骤五进行粗补偿磨削加工；如PV≤ap，进入步骤七进行精补偿磨削加工；步骤五：进行基于反射面PV的粗刀具磨损补偿铣磨加工；该加工需要引入刀具磨损量的置信系数Qr，以对磨损补偿量适当缩小，避免加工结果发散；其中，基于反射面PV的粗刀具磨损补偿铣磨加工程序由下式表示： z ‾ ‾ i = f ( x i , y i ) - a p - g ( x v · y i ) L Q r · P V - - - ( 6 ) ]]>其中，g为磨削轨迹点(xi，yi)到磨削起始点(x0，y0)的磨削距离，L为总的磨削长度；步骤六：不断重复步骤四至步骤五，并调整置信系数Qr,直到PV≤ap；步骤七：进行基于反射面面型误差分布的精刀具磨损补偿铣磨加工，为了保证面型收敛，预估置信系数Qf；其中，基于反射面面型误差分布的精刀具磨损补偿铣磨加工程序由下式表示： z ‾ ‾ i = f ( x i , y i )

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