[發明專利]磁流變拋光魔法角度-步距下無中頻誤差的加工方法

有效

• 申請號: 202010645628.2
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111906596B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 魏朝陽;萬嵩林;邵建達;顧昊金
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種磁流變拋光魔法角度?步距下無中頻誤差的加工方法，步驟為：首先測量得到磁流變去除函數，同時確定機床的控制精度；對去除函數進行二維傅里葉變換，并基于機床控制精度對頻譜進行補償濾波，分析濾波后二維頻譜在魔法角度方向下的幅值最低點的對應步距；通過調整加工路徑的方向或磁流變拋光輪的姿態使得拋光輪與路徑的夾角呈魔法角度的基礎下，規劃給定步距下的柵格路徑；最終控制機床加工。本發明不需要任何附加成本，僅需改變去除函數與路徑之間的夾角和路徑步距至理論分析得到的最優值，軌跡狀中頻誤差幅值理論上即可遠遠低于其他加工噪聲而消失。該方法能實現無中頻加工，且對元件低頻、高頻誤差無任何影響。

技術領域

本發明屬于光學拋光領域，特別是一種磁流變拋光魔法角度-步距下無中頻誤差的加工方法。

背景技術

在光學加工領域，磁流變拋光是一種極為重要的加工手段，其以去除函數穩定，邊緣效應弱且效率高的優勢始終為超精密加工中的必須手段。目前通過磁流變拋光可以將大口徑元件加工至λ/10以下。但由于磁流變工具的去除函數較小，若采用傳統柵格型或阿基米德螺線型路徑會使得加工中產生明顯軌跡狀中頻誤差，此誤差難以在之后的工序中消除，這會導致光學元件散射率變高，甚至發生自干涉現象。目前解決此問題的主流方法是使用偽隨機路徑進行加工，但該路徑對機床的剛度及穩定性要求極高，對于進給速率較大的磁流變工具而言偽隨機路徑并不合適。因此有必要發明一種新型路徑工藝，可以在不提高機床要求的前提下消除磁流變拋光產生的中頻誤差，這對加工領域的發展有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有磁流變加工路徑易產生中頻誤差的不足，提出一種磁流變拋光魔法角度-步距下無中頻誤差的加工方法，該方法僅在改變路徑走向和步距的要求下實現中頻誤差的消除且不影響低、高頻誤差。該方法有利于提高中頻加工質量，提高加工效率和機床壽命。

為解決上述問題，本發明的技術方案如下：

一種磁流變拋光魔法角度-步距下無中頻誤差的加工方法，其特點在于，該方法包括步驟如下：

1)確定去除函數R(x,y)：應用拋光工藝過程進行去除函數試驗提取去除函數，或直接使用已知的去除函數；

3)獲取機床的控制精度δ：閱讀機床參數表或測量得到磁流變機床的定位精度δ；

3)頻譜濾波分析：對去除函數R(x,y)進行二維傅里葉變換得到頻譜函數F(fx,fy)，并對頻譜函數進行濾波，濾波方法如下，

其中

4)確定魔法步距d：分析魔法角度θ下在濾波后頻譜F_m(fx,fy)在的最低幅值位置，當滿足如下公式時，對應夾角和路徑步距即為最優加工參數，

s.t d≥d_min,θ＝60°±10°，

其中，d_min為機床所能允許的最小步距；

5)生成魔法角度-步距路徑：根據上一步得到的魔法步距d，保持路徑換行距離為d，且方向與磁流變拋光輪旋轉方向的夾角始終保持θ角度，此時路徑方程表示為：

其中，

每個i對應路徑中的一條柵線；

R為路徑行進區域半徑；

6)檢測面形誤差分布：利用面形檢測設備對待加工元件進行面形誤差檢測，得到面形誤差分布E(x,y)；

7)計算駐留時間分布：對該待加工元件路徑每間隔d距離進行采樣，得到離散點坐標作為采樣點，根據面形誤差分布E(x,y)計算各采樣點位置處的駐留時間分布T(x,y)；