高精度非球面铣磨加工缺陷的补偿方法
【专利摘要】一种高精度非球面铣磨加工缺陷的补偿方法，包括对非球面待加工工件进行标准方程加工；利用轮廓仪对试标准方程加工后的工件面型进行检测，选取最接近图纸要求的非球面半径值，对刀具Y轴方向的正负进行调整；利用轮廓仪对标准方程加工后的工件面型进行检测，观察检测到的偏差曲线，对刀具X轴方向的正负进行调整；本发明有效消除检测数据误差所造成的中心凸台或过切的现象，使得工件面型变得更好更合理，达到技术要求指标。
【专利说明】高精度非球面铣磨加工缺陷的补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超精密加工测量【技术领域】，具体是一种高精度非球面铣磨加工缺陷的 补偿方法。
【背景技术】
[0002] 铣磨机加工高精度面型非球面，目前一般采用的是从边缘到中心加工的方法。由 于各种各样的原因，时常会遇到工件中心出现一根细小的凸台，凸台一旦受到震动或者砂 轮离开时产生的应力，会将这根细小凸台震断，从而形成凹坑甚至裂纹。有时，又会产生过 切现象，即将工件顶点切除，形成一个小平台，从而对工件始高产生影响，同时砂轮的磨削 面是弧线，所以也有可能形成一个突起的锥台，同样会对工件始高产生影响。
[0003] 具体是：一般来说，非球面加工的时候，程序所给出的终点是工件的旋转中心。但 是实际加工中，砂轮并不一定会恰好落在实际工件的旋转中心上，其中会出现一个中心偏 离，而这个偏离，一般分为两种可能性。一种是砂轮没有到达工件中心，这时候可能会产生 一根细小的凸台，凸台一旦受到震动或者砂轮离开时产生的应力，会将这根细小凸台震断， 从而形成凹坑甚至裂纹。
[0004] 另一种可能性就是砂轮超过了工件中心，当砂轮超过工件中心的时候，会产生过 切现象，有可能会将工件顶点切除，形成一个小平台，从而对工件始高产生影响，同时由于 砂轮的磨削面是弧线，所以也有可能形成一个突起的锥台，同样会对工件始高产生影响。
[0005] 采用轮廓仪对工件进行进行测量，而由于轮廓仪本身性质与铣磨机加工精度限 制，往往无法进行全程测量，而工件表面的刀痕凹坑等，也有可能形成突变点，从而影响到 检测结果。检测时如果轮廓没有走在工件中心，使得工件的非球面半径值变小，同样也有可 能影响到补正数据的结果。
[0006] 将检测得出的数据导入机床数据文件，也就是将检测面型曲线反向后与原始铣磨 曲线进行叠加，同时将叠加后的新曲线转化为数据形成新的铣磨数据，从而进行面型补偿。 不过，这种做法只是理论上补正曲线，与实际加工中所需要的曲线会有偏差，而由于检测数 据无法做到全程测量，所以如何寻找可靠的程序终点，也就是工件旋转中心，成为了影响补 正效果的一大原因。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种高精度非球面铣磨加工缺陷的补 偿方法，避免工件中心出现中心凸台或过切现象。
[0008] 本发明的技术解决方案如下：
[0009] -种高精度非球面铣磨加工缺陷的补偿方法，其特点在于，该方法包括如下步 骤：
[0010] 步骤1、对非球面待加工工件进行标准方程加工；
[0011] 步骤2、利用轮廓仪对标准方程加工后的工件面型进行检测，选取最接近图纸要求 的非球面半径值，对刀具Y轴方向的正负进行调整：
[0012] 步骤2. 1选择标准方程加工后工件的接近中心的轮廓位置，利用轮廓仪进行测 量，得到第一段非球面半径值；
[0013] 步骤2. 2将该第一段非球面半径值与图纸要求的非球面半径值进行比较：
[0014] 当该第一段非球面半径值小于图纸要求的非球面半径值，则说明轮廓仪测出的非 球面半径值没有经过标准方程加工后工件的中心，在Y轴正方向上距离1mm处再一次选取 一段轮廓进行检测，得到第二段非球面半径值；
[0015] 步骤2. 3将该第二段非球面半径值与第一段非球面半径值进行比较：
[0016] 如果更小了，说明距离标准方程加工后工件的中心更远了，应朝Y轴负方向选取 轮廓进行检测；
[0017] 如果第二段非球面半径值大于第一段非球面半径值，且第一段非球面半径值小于 图纸要求的非球面半径值，则向着Y轴正方向继续选取一段轮廓进行检测；
[0018] 步骤2. 4直到第N段非球面半径值接近图纸要求的非球面半径值，并且继续选取 轮廓时第N+1段非球面半径值开始变小，说明第N段非球面半径值已经接近于取到工件中 心位置。
[0019] 步骤3、将最接近图纸要求的非球面半径值导入机床软件进行正交分解，得到补正 曲线后，进行滤波处理，将滤波后的曲线的加工直径（D)和图纸要求加工直径进行对比，如 果，曲线的加工直径小于图纸要求加工直径，则进入步骤4,如果曲线的加工直径等于图纸 要求加工直径，则直接进入步骤5
[0020] 步骤4、通过数据软件计算该图纸要求的非球面的拟合球面半径，将滤波后的曲线 的外轮廓延长，或者在补正曲线外的部分添加切向延长线，使得刀路光顺；
[0021] 步骤5、利用轮廓仪对补正刀路加工后的工件面型进行检测，观察检测到的偏差曲 线，对刀具X轴方向的正负进行调整：
[0022] 对于凸非球面工件：
[0023] 当检测到的偏差曲线呈现M字形，则说明砂轮没有达到工件的中心，将刀具起始 点向X正方向进行偏移；
[0024] 当检测到的偏差曲线呈现W字形，则说明砂轮超过了工件中心，将刀具起始点向X 负方向进行偏移；
[0025] 对于凹非球面工件：
[0026] 当检测到的偏差曲线呈现W字形，则说明砂轮没有达到工件的中心，将刀具起始 点向X正方向进行偏移；
[0027] 当检测到的偏差曲线呈现M字形，则说明砂轮超过了工件中心，将刀具起始点向X 负方向进行偏移。
[0028] 步骤6、再次进行新的补正刀路加工，并检测，直到达到图纸加工要求（面型，粗糙 度，有效通光口径等）。
[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果是有效消除检测数据误差所造成的中心凸台 或过切的现象，使得工件面型变得更好更合理，达到技术要求指标。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图1为待加工非球面工件的实施例图。
[0031] 图2为轮廓仪的M字形偏差曲线，面型精度10ilm以上。
[0032] 图3为轮廓仪的W字形偏差曲线。
[0033] 图4为轮廓仪的M字形偏差曲线补正后的检测图，面型精度在3iim以内。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合实施例和附图对本发明做详细的说明，本实施例在以本发明技术方案为 前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于 下述的实施例。
[0035] 图1为待加工非球面工件的实施例图，该非球面的公式如下：
[0036]
【权利要求】
1. 一种高精度非球面铣磨加工缺陷的补偿方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 步骤1、对非球面待加工工件进行标准方程加工； 步骤2、利用轮廓仪对标准方程加工后的工件面型进行检测，选取最接近图纸要求的非 球面半径值，对刀具Y轴方向的正负进行调整； 步骤3、将最接近图纸要求的非球面半径值导入机床软件进行正交分解，得到补正曲线 后，进行滤波处理，将滤波后的曲线的加工直径（D)和图纸要求加工直径进行对比，如果， 曲线的加工直径小于图纸要求加工直径，则进入步骤4,如果曲线的加工直径等于图纸要求 加工直径，则直接进入步骤5 步骤4、通过数据软件计算该图纸要求的非球面的拟合球面半径，将滤波后的曲线的外 轮廓延长，或者在补正曲线外的部分添加切向延长线，使得刀路光顺； 步骤5、利用轮廓仪对补正刀路加工后的工件面型进行检测，观察检测到的偏差曲线， 对刀具X轴方向的正负进行调整； 步骤6、再次进行新的补正刀路加工，加工完成后送去检测，直到达到图纸加工要求。
2. 根据权利要求1所述的高精度非球面铣磨加工缺陷的补偿方法，其特征在于，所述 的步骤2,利用轮廓仪对标准方程加工后的工件面型进行检测，选取最接近图纸要求的非球 面半径值，对刀具Y轴方向的正负进行调整，具体方法如下： 步骤2. 1选择标准方程加工后工件的接近中心的轮廓位置，利用轮廓仪进行测量，得 到第一段非球面半径值00 ; 步骤2. 2将该第一段非球面半径值〇〇与图纸要求的非球面半径值（R)进行比较： 当该第一段非球面半径值00小于图纸要求的非球面半径值（R)，则说明轮廓仪测出 的非球面半径值00没有经过标准方程加工后工件的中心，在Y轴正方向上距离1mm处再 一次选取一段轮廓进行检测，得到第二段非球面半径值00 ; 步骤2. 3将该第二段非球面半径值（R'')与第一段非球面半径值〇〇进行比较： 如果更小了，说明距离标准方程加工后工件的中心更远了，应朝Y轴负方向选取轮廓 进行检测； 如果第二段非球面半径值（R'')大于第一段非球面半径值00,且第一段非球面半 径值00小于图纸要求的非球面半径值（R)，则向着Y轴正方向继续选取一段轮廓进行检 测； 步骤2. 4直到第N段非球面半径值（Rn)接近图纸要求的非球面半径值（R)，并且继续 选取轮廓时第N+1段非球面半径值开始变小，说明第N段非球面半径值已经接近于取到工 件中心位置。
3. 根据权利要求1所述的高精度非球面铣磨加工缺陷的补偿方法，其特征在于，所述 的步骤5、利用轮廓仪对补正刀路加工后的工件面型进行检测，观察检测到的偏差曲线，对 刀具X轴方向的正负进行调整，具体方法如下： 对于凸非球面工件： 当检测到的偏差曲线呈现M字形，则说明砂轮没有达到工件的中心，将刀具起始点向X 正方向进行偏移； 当检测到的偏差曲线呈现W字形，则说明砂轮超过了工件中心，将刀具起始点向X负方 向进行偏移； 对于凹非球面工件： 当检测到的偏差曲线呈现W字形，则说明砂轮没有达到工件的中心，将刀具起始点向X 正方向（根据加工方向决定正方向）进行偏移； 当检测到的偏差曲线呈现M字形，则说明砂轮超过了工件中心，将刀具起始点向X负方 向（根据加工方向决定负方向）进行偏移。
【文档编号】B24B41/00GK104400588SQ201410559581
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】陈静, 刘天豪 申请人:上海现代先进超精密制造中心有限公司