[發(fā)明專利]大型口徑離軸非球面透鏡的銑磨加工方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610067283.0
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105643396A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏朝陽;趙璇;邵建達(dá);張彥超;胡晨
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: B24B13/02
• 分類號: B24B13/02;B24B13/005;B24B41/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純;張寧展

1.一種大型口徑離軸非球面透鏡的銑磨加工方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

1)計(jì)算待加工離軸非球面透鏡的最接近的擬合球面半徑R'，按公式θ＝arcsin( D/ R') 求出待加工離軸非球面透鏡擺放在機(jī)床轉(zhuǎn)臺中心所需傾斜的角度θ，式中D為待加工離軸非球面透鏡的離軸量；

2)設(shè)計(jì)并加工離軸非球面透鏡夾具：該夾具由上面板(1)、下底板(2)、左側(cè)板、右側(cè)板(3)、前側(cè)板(11)和后側(cè)板構(gòu)成，所述的上面板(1)和下底板(2)之間的夾角為θ，通孔(8)位于上面板(1)中心位置并貫通下底板(2)，是機(jī)床進(jìn)行真空吸附的通道，沿所述的上面板(1)的邊緣開設(shè)有正方形凹槽(4)，該正方形凹槽(4)內(nèi)放置橡皮圈，保證機(jī)床進(jìn)行真空吸附時(shí)的密封，在所述的正方形凹槽(4)內(nèi)以所述的通孔(8)為中心設(shè)有圓形凹槽(5)，用于機(jī)床對待加工的大型口徑離軸非球面透鏡進(jìn)行真空吸附，在所述的圓形凹槽(5)內(nèi)，設(shè)有與機(jī)床轉(zhuǎn)臺底座相對應(yīng)的多個螺紋孔(7)，用于將透鏡夾具與下面的機(jī)床轉(zhuǎn)臺固定，帶有夾角θ的右側(cè)板(3)垂直于下底板(2)，所述的右側(cè)板(3)的中心位置伸出第一凸臺(10)，第一固定桿(9)定位于所述的第一凸臺(10)上，所述的第一固定桿(9)到所述的通孔(8)的距離為透鏡邊長的一半，前側(cè)板(11)垂直于右側(cè)板(3)和下底板(2)，前側(cè)板(11)伸出兩個關(guān)于中心對稱的第二凸臺(12)、第三凸臺(13)，第二凸臺(12)上固定有第二固定桿(14)，第三凸臺(13)固定有第三固定桿(15)，第二固定桿(14)、第三固定桿(15)到所述的通孔(8)的距離也為透鏡邊長的一半，所述的第一固定桿(9)、第二固定桿(14)、第三固定桿(15)用于待加工離軸非球面倚靠，保證透鏡固定在夾具上時(shí)透鏡的幾何中心與機(jī)床轉(zhuǎn)臺的幾何中心重合；

3)將所述的離軸非球面透鏡的夾具置于機(jī)床轉(zhuǎn)臺底座上，利用螺栓旋入所述的螺紋孔(7)將所述的離軸非球面透鏡的夾具固定在所述的機(jī)床轉(zhuǎn)臺底座上，然后再將待加工離軸非球面透鏡毛坯的厚的一端與夾具薄的一端對齊，并使待加工離軸非球面透鏡毛坯緊緊倚靠在所述的第一固定桿(9)、第二固定桿(14)、第三固定桿(15)上，驅(qū)動機(jī)床抽真空，使所述的待加工離軸非球面透鏡毛坯真空吸附固定在所述的離軸非球面透鏡的夾具上；

4)根據(jù)待加工離軸非球面透鏡的最接近的擬合球面半徑，在機(jī)床上設(shè)置加工參數(shù)及加工軌跡，生成加工代碼，驅(qū)動機(jī)床采用杯形金屬鍵合砂輪按照加工軌跡粗磨待加工離軸非球面毛坯，將所述的待加工離軸非球面透鏡毛坯磨出最接近擬合球面；

5)根據(jù)待加工離軸非球面透鏡的輪廓尺寸、離軸量及非球面方程參數(shù)，設(shè)置加工參數(shù)及加工軌跡，生成加工代碼，驅(qū)動機(jī)床采用碟形砂輪按照加工軌跡對所述的最接近擬合球面進(jìn)行精磨，執(zhí)行離軸非球面透鏡加工；

6)加工完成后，將離軸非球面透鏡從所述的夾具上卸下，采用高精度三坐標(biāo)測量儀測量所述的離軸非球面透鏡表面的面形數(shù)據(jù)，然后用matlab軟件根據(jù)非球面理論公式求出理論面形，計(jì)算兩者差值再做數(shù)據(jù)擬合得到誤差分布數(shù)據(jù)；若得到的誤差分布數(shù)據(jù)滿足離軸非球面透鏡的加工精度，則進(jìn)入步驟8)；若得到的誤差分布數(shù)據(jù)不滿足離軸非球面透鏡加工精度，進(jìn)行步驟7)操作；

7)將待修磨的離軸非球面透鏡重新固定在所述的夾具上，將步驟6)求得的精磨加工后的離軸非球面透鏡誤差分布數(shù)據(jù)導(dǎo)入機(jī)床中，設(shè)置加工參數(shù)及加工軌跡，生成加工代碼，驅(qū)動機(jī)床按照加工軌跡對所述的離軸非球面透鏡進(jìn)行修磨，再進(jìn)行步驟6)的操作；

8)結(jié)束加工，獲得大型口徑離軸非球面透鏡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型口徑離軸非球面透鏡的銑磨加工方法，其特征在于，所述的夾具的圓形凹槽(5)內(nèi)設(shè)有十字正交凹槽(6)，該十字正交凹槽(6)與所述的圓形凹槽(5)相通。