[發明專利]一種計算機控制小工具拋光方法

無效

• 申請號: 201010551346.2
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102059638A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 郭培基;陳曦
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B24B29/00
• 分類號: B24B29/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明屬于光學加工領域，具體涉計算機控制拋光工藝中獲得理想去除函數的方法。

背景技術

計算機控制小工具拋光技術CCOS，是20世紀70年代發展起來的一項新型光學加工技術。這項技術大大推動了光學零件制造技術的發展，特別是在大口徑、高精度非球面的研拋加工中表現出傳統方法無法比擬的優勢，有取代手工加工的趨勢。

CCOS技術即用一個尺寸比加工零件小得多的拋光模，在計算機的控制下，根據測量得到的面型誤差，改變拋光模的運動路線、運動速度和壓力，對工件表面進行研磨和拋光，從而控制研具或拋光模在不同加工區域表面材料的去除量，修正面型誤差，同時達到超光滑表面拋光的目的。計算機控制光學表面成形技術區別于傳統的光學加工的最重要的特征就是對去除量的確定性控制，這種確定性的控制體現在對去除函數的控制上。去除函數是拋光模在單位時間內在確定的拋光區域內的材料去除量，用于描述小工具拋光模在工作區域的去除特征。在工件表面上移動去除函數，將每一區域所去除的材料進行疊加，就可以得到工件表面各區的去除量。這一材料去除過程數學描述為工件表面的去除量等于去除函數和駐留時間函數的卷積。去除函數反映了磨頭對材料的去除能力以及去除形狀。因為工件的面形誤差可以通過測量得到,?如果得到磨頭的單位去除函數,?用迭代法解反卷積就可以得到整個工件表面的駐留時間分布,?然后把駐留時間轉化成進給速度，從而實現對工件面形誤差的修正。

要使工件面形誤差快速收斂,?從卷積理論的角度來看，要求去除函數必須符合：⑴材料的去除特性旋轉對稱，去除函數是一個嚴格的旋轉對稱函數。⑵去除函數的中心具有最大的去除量，函數具有單個峰值，并且隨著半徑的增大而衰減到零。⑶在去除函數的最大半徑以外，不具備去除材料的能力。⑷以去除函數的半徑為自變量，要求函數的斜率在中心峰值和邊緣處為零。⑸去除函數為連續的光滑函數。滿足以上要求的去除函數為具有強峰值的Gauss?分布函數。

對于數控拋光，去除函數對于工件面形精度的提高具有非常重要的作用，是計算機控制小工具拋光的基礎。拋光模的運動方式不同，那么它的去除函數也是不一樣的。目前拋光模主要采用兩種運動方式：一種是拋光模在平動的同時繞定軸轉動，稱作平轉動；一種是拋光模自轉的同時繞公轉軸轉動，即行星運動，也可稱之為雙轉子運動。然而這兩種運動方式產生的去除函數都遠離理想的去除函數，加工后期產生的中高頻誤差嚴重影響面型的質量。所以設計出合理的拋光模參數和運動形式是產生合理去除函數的關鍵。

發明內容

本發明目的是提供一種計算機控制小工具拋光方法，以獲得更加理想的去除函數，便于數控拋光的實現。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種計算機控制小工具拋光方法，由計算機控制拋光模的運動，通過對拋光模的運動路線、運動速度和壓力的控制，實現拋光，設置三個轉軸，控制所述拋光模繞第一轉軸自轉并且繞第二轉軸公轉，并控制由拋光模、第一轉軸和第二轉軸構成的行星運動機構繞第三轉軸公轉，由此實現對拋光模運動的控制。

上述技術方案中，控制拋光模運動的各轉軸可以采用電機實現，例如，包括控制拋光模自轉的電機M1、控制拋光模公轉的電機M2和控制由電機M1、M2組成的行星運動機構公轉的電機M0。拋光模的運動方式由上述各電機實現，這種運動方式可以稱為三轉子運動。行星運動機構控制拋光模自轉同時以加工區域中心法線為軸公轉的技術屬于現有技術，而本發明的特點是，通過行星運動機構繞另一固定軸公轉，使得行星運動機構的拋光區在拋光過程中按照一定規律變化，進而疊加出理想去除函數。

上述技術方案中，所述第一轉軸的轉速W1、第二轉軸的轉速W2、第三轉軸的轉速W0、第三轉軸與第二轉軸之間的距離L0、第二轉軸與第一轉軸之間的距離L2均連續可調。

所述參數連續可調適應拋光需要。在設計三轉子運動機構時要求產生不同形狀的去除函數，所述參數連續可調能夠方便調節到能產生理想去除函數的參數組合。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

1.由于本發明的計算機控制小工具拋光采用了拋光模三轉子運動的方法，實現了行星運動拋光區域的連續疊加，因而在加工區域可以獲得較理想的去除函數，適宜于數控拋光的實現；

2.?本發明的計算機控制小工具拋光采用三轉子的運動方式，增加有去除函數優化時的變量，所以可以設計出更加理想的近似于高斯分布的去除函數，有利于消除工件表面中高頻誤差；?