專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于數(shù)控小工具拋光的螺旋線加工路徑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于數(shù)控小工具拋光的螺旋線加工路徑。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)光學(xué)系統(tǒng)精度的要求越來(lái)越高，光學(xué)工件明顯呈現(xiàn)出向大尺度、高精度和非球面方向發(fā)展的態(tài)勢(shì)。拋光作為光學(xué)工件成形的最后工序，對(duì)現(xiàn)代光學(xué)工件的制造
至關(guān)重要。然而傳統(tǒng)光學(xué)工件的拋光技術(shù)使用比工件更大或近似同等大小的拋光工具，在對(duì) 大尺度工件進(jìn)行拋光時(shí)尤為不便；傳統(tǒng)拋光方法加工過(guò)程中，工件表面形狀(面形)誤差收斂較慢，甚至很難收斂至高精度光學(xué)系統(tǒng)的允許范圍；使用傳統(tǒng)拋光方法對(duì)非球面加工過(guò)程中，存在加工精度低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、對(duì)工人技術(shù)要求高等問(wèn)題。近年來(lái)出現(xiàn)的數(shù)控小研拋盤(pán)拋光、氣囊拋光、磁流變拋光、射流拋光和離子束拋光等技術(shù)都屬于數(shù)控小工具拋光技術(shù)，解決了傳統(tǒng)光學(xué)拋光方法所遇到的問(wèn)題，大大提高了工件成形精度。數(shù)控小工具拋光技術(shù)使用較小的拋光工具對(duì)工件表面材料進(jìn)行局部去除，然后在數(shù)控技術(shù)的輔助下按照一定的運(yùn)動(dòng)路徑和變化的速率遍歷整個(gè)表面，快速實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差的針對(duì)性修正，從而達(dá)到提高工件面形精度的目的。光學(xué)系統(tǒng)中大量使用圓形光學(xué)工件，目前在數(shù)控小工具拋光技術(shù)中主要對(duì)這類(lèi)工件使用阿基米德螺旋線進(jìn)行路徑規(guī)劃。如圖I所示。阿基米德螺旋線通常在極坐標(biāo)(Θ -r)下表示為r=c · Θ(I)其中，c為常數(shù)。阿基米德螺旋線的相鄰兩圈的間隔Ar為定值，即ΛΓ=2 π C。為了計(jì)算小工具在工件表面各點(diǎn)的加工時(shí)間(駐留時(shí)間)分布和數(shù)控編程，必須將連續(xù)的阿基米德螺旋線離散化。目前通常大多采用角度增量△ Θ恒定的方式進(jìn)行離散。Ti=C · Δ Θ · i(2)其中，i為整數(shù)。離散后的阿基米德螺旋線如圖2所示。在路徑規(guī)劃時(shí)采用此種螺旋線容易導(dǎo)致加工后的工件面形出現(xiàn)兩種形狀的中頻誤差同心圓狀的波紋誤差和輻射狀波紋誤差。由于螺旋線的相鄰兩圈的間隔為定值，也就是說(shuō)小工具在工件表面運(yùn)動(dòng)時(shí)與相鄰的內(nèi)圈或外圈的距離總是完全相等，所以容易導(dǎo)致同心圓狀的波紋誤差的出現(xiàn)；按照角度增量△ Θ恒定方式對(duì)螺旋線進(jìn)行離散，勢(shì)必導(dǎo)致離散后的點(diǎn)陣列呈現(xiàn)放射狀，如圖2所示，明顯可以看出，最外圈上相鄰點(diǎn)之間的間距比最內(nèi)圈上的相鄰點(diǎn)之間的間距大得多，過(guò)大的間距意味著對(duì)外圈駐留時(shí)間的計(jì)算精度和控制精度不足，所以容易導(dǎo)致輻射狀波紋誤差的出現(xiàn)。為了解決對(duì)中心區(qū)域加工時(shí)工件轉(zhuǎn)動(dòng)速度過(guò)快的問(wèn)題，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種螺旋線拋光路徑(申請(qǐng)?zhí)?00810030958. X)，如圖3所示。該螺旋線在極坐標(biāo)(Θ -r)下的方程為r=b Θ 1/2，其中b為常數(shù)。該螺旋線的特點(diǎn)在于其所包圍面積的增大速率保持恒定，即 dA/d Θ = Ji b2。為了滿(mǎn)足面積的增大速率保持恒定，相鄰兩圈的間隔不再恒定，而是由內(nèi)向外逐漸變小，有利于避免同心圓狀的波紋誤差；但該螺旋線依然是在角度增量△ Θ恒定的條件下進(jìn)行離散的(呈現(xiàn)放射狀)，依然容易導(dǎo)致輻射狀波紋誤差的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于數(shù)控小工具拋光的螺旋線加工路徑，以解決現(xiàn)有路徑容易導(dǎo)致同心圓狀的波紋誤差和輻射狀波紋誤差兩種中頻誤差出現(xiàn)的問(wèn)題，為減小小工具拋光技術(shù)的中頻誤差提供一種更優(yōu)的加工路徑。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容如下一種用于數(shù)控小工具拋光的螺旋線加工路徑，該螺旋線加工路徑在以Θ為極角，r為半徑坐標(biāo)值的極坐標(biāo)系θ-r下，由n個(gè)離散點(diǎn)構(gòu)成，gp(P1, P2, P^Pk，Pk+1-Pj，并且由中心向外依次生成，到中心的距離也依次變大；螺旋線加工路徑的起點(diǎn)P1位于極坐標(biāo)系θ-r的極點(diǎn)，點(diǎn)？3及坐標(biāo)為(O1, T1) = (0,0);其特征在于，螺旋線加工路徑遵循如下幾何關(guān)系
權(quán)利要求
1. 一種用于數(shù)控小工具拋光的螺旋線加工路徑，該螺旋線加工路徑在以Θ為極角，r為半徑坐標(biāo)值的極坐標(biāo)系Θ -r下，由η個(gè)離散點(diǎn)構(gòu)成，即仍，P2, P^Pk，Pk+1-Pn}，并且由中心向外依次生成，到中心的距離也依次變大；螺旋線加工路徑的起點(diǎn)P1位于極坐標(biāo)系Θ -r的極點(diǎn)，點(diǎn)P1極坐標(biāo)為(0^6) = (0,0);其特征在于，螺旋線加工路徑遵循如下幾何關(guān)系
全文摘要
一種用于數(shù)控小工具拋光的螺旋線加工路徑，屬于光學(xué)加工技術(shù)領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有螺旋線拋光路徑容易導(dǎo)致中頻誤差較大的問(wèn)題，通過(guò)引入權(quán)值因子構(gòu)造了一種生成過(guò)程中不再保持恒定的角度增量和半徑增量的新的離散螺旋線加工路徑，該螺旋線加工路徑在以θ為極角，r為半徑坐標(biāo)值的極坐標(biāo)系θ-r下，由n個(gè)離散點(diǎn)構(gòu)成，并且由中心向外依次生成，到中心的距離也依次變大，有利于減小工件面形的同心圓狀的波紋誤差和輻射狀波紋誤差這兩種中頻誤差，進(jìn)一步提高光學(xué)工件精度。
文檔編號(hào)B24B29/02GK102873628SQ20121036381
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者張?jiān)? 王于岳, 祝徐興, 馮之敬 申請(qǐng)人:清華大學(xué)