[發明專利]一種工件拋光檢測裝置

有效

• 申請號: 201810034709.1
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108088388B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 陳華;張連新;黃文;何建國;鄭永成;唐小會;侯晶;劉坤;周濤;陳苓芷
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

本發明公開了一種工件拋光檢測裝置。該裝置由支架、拋光頭、氣缸、測頭、安裝板和激光測距儀組成。工作時將測頭固定連接在氣缸活塞的下端，氣缸運動到下限位時，測頭接觸式測量工件表面，獲取位姿數據，采用最小二乘法計算得到理論工件坐標系與機床坐標系間的變換矩陣，免去裝調工件位姿的工序；激光測距儀位于拋光頭的Z向正下方，激光測距儀連續掃描工件表面獲取等法向間距的拋光軌跡，校核工件位姿免裝調時坐標系轉換的正確性、校核等法向間距拋光數控程序的正確性、驗證拋光數控程序與機床伺服性能的匹配性。該裝置節省了拋光工藝輔助時間，保證拋光工藝過程等法向間距拋光，提高了拋光去除的可靠性、拋光質量的可控性和拋光工藝效率。

技術領域

本發明屬于超精密光學元件拋光技術領域，具體涉及一種工件拋光檢測裝置。

背景技術

磁流變拋光技術利用拋光去除函數的高穩定性，實現對光學元件的精確微量去除，具有加工確定性高、收斂效率穩定、邊緣效應可控、亞表面破壞層小以及加工大徑厚比的光學鏡面不存在復印效應，能很好滿足天文光學、強激光等領域光學元件的超精密加工要求。對于磁流變拋光大口徑光學元件、尤其是大口徑非球面等復雜型面高面形精度的光學元件，工程實踐中依靠人工手動方式對拋光元件找正、調姿，輔助工藝時間長、且裝夾精度影響拋光質量和拋光收斂效率；精拋元件面形時，由于拋光去除量的較大差異引起不同位置駐留時間的差異，機床伺服運動要求較大的速度、加速度，拋光NC程序與實際機床伺服性能不匹配，拋光工藝過程較大的動態輪廓誤差導致拋光去除特性不穩定，產生較大的加工誤差、影響拋光質量和收斂效率。中國專利文獻庫公開的蘇州椒圖電子有限公司的名稱為“一種曲面輪廓測量方法”（CN 105823411 A）的專利申請，將矩陣電路貼附在待測曲面上，通過偵測矩陣電路上相鄰兩電場通道間的距離值，計算原待測曲面的形狀，該方法測量精度和分辨率受限于矩陣電路的電場通道、沒有建立待測曲面與放置點間的基準，無法用于拋光工藝的在位調姿和拋光軌跡校核。中國專利文獻庫公開的大連理工大學的名稱為“隨動與輪廓誤差在線協同補償方法”（CN201610626499.6 A）的專利申請，基于高精度輪廓誤差適量估計輪廓誤差并補償，以提高伺服運動的輪廓精度，但未提及如何測量與驗證方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種工件拋光檢測裝置。

本發明的工件拋光檢測裝置包括支架、拋光頭、氣缸、測頭、安裝板和激光測距儀，其連接關系是，所述的支架固定安裝在機床主軸末端，所述的拋光頭、氣缸分別固定連接在支架上，與支架整體移動；所述的拋光頭的底部通過磁力附著有拋光緞帶；所述的測頭固定連接在氣缸活塞的下端，測頭隨氣缸的伸縮上下移動，到達氣缸運動的下限位時，測頭測量工件位姿，到達氣缸運動的上限位時，測頭停止測量；所述的激光測距儀固定連接在安裝板上，在激光測距儀校核拋光軌跡工作時，將安裝板安裝在支架上，激光測距儀位于拋光頭的Z向中心正下方，激光測距儀測量拋光緞帶與工件表面的等法向間距，在激光測距儀停止校核拋光軌跡工作后，將安裝板從支架上拆卸下來。

所述的測頭的工作位置在Z向的最低點，且低于拋光緞帶的最低點，測頭與拋光緞帶的最低點的距離大于等于20mm。

所述的安裝板上加工有三直角基準面，通過三直角基準面定位安裝板在支架上的安裝位置，再用螺釘固定連接在支架上。

本發明的工件拋光檢測裝置的工作步驟如下：

步驟101：開始測量時，將工件放置于機床工作臺上，工件的放置方位與理論坐標系對應一致；

步驟102：在機床工作臺上裝夾工件，并固定工件；

步驟103：在位測量工件位姿，即根據工件表面復雜程度及尺寸大小選擇測量點數和測量分布點，通過手動或機床自動控制測頭接觸工件表面輪廓和表面不同位置，獲取其在機床坐標系中位置坐標的測量值，當工件表面為平面件時取 ，當工件表面為曲面件時取；

步驟104：根據測量值，計算理論工件坐標系與機床坐標系間的映射關系：