一种用于高精度抛光机床的工件自寻位装置及加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于抛光机床领域，尤其涉及到一种用于高精度抛光机床的工件自寻位装 置及加工方法。
【背景技术】
[0002] 为充分发挥高精度抛光机床性能，实现高精度加工，需要使加工机床和工件间保 持准确的相对位置，这就要求在加工前，工件必须经过准确定位。
[0003] 传统的工件定位方法采用手动打表定位，该过程十分繁琐，效率低下。因此有必要 采用更加高效、自动化的定位方法。
[0004] 申请号为2009202323308的发明公开了一种数控机床的自动对刀及工件测量装 置，该装置能够确定刀具与工件的相对位置和实现工件的机床在位测量，但不能获取工件 的定位误差。申请号为2010202117784的发明公开了一种数控外螺纹磨床自动对刀装置， 该装置该装置自动测量与计算螺纹工件对刀位置的坐标值，无需人为干预，但仅限于特定 的加工对象。
[0005] 从上述公开的文献可知，工件自寻位技术在光学加工领域的应用尚不充分。鉴于 此，有必要开发一种用于高精度抛光机床的，适应各种光学加工面形的工件自寻位装置。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种用于高精度抛光机床的工件自寻位装置，它可以实现光 学元件加工的工件自寻位。
[0007] 为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] -种用于高精度抛光机床的工件自寻位装置，安装在数控机床上，包括测头运动 机构1和高精度测头2 ;所述测头运动机构1由工位切换气缸11、测头固定座12、气缸转接 板13组成；所述工位切换气缸11分为运动部111、固定部112 ;所述气缸转接板13通过螺 钉锁紧在固定部上，并与数控机床上的抛光工具总成3固连；固定部与运动部进行活动连 接；所述运动部分的下端安装有测头固定座12,所述高精度测头2通过螺钉安装在测头固 定座上。
[0009] 进一步地，所述高精度测头2包括测针21、触发器22、触发信号线23 ;所述触发器 连接测针，并获取测针1触碰过程中产生的位移并发出触发信号，通过触发信号线23传送 给数控系统处理。
[0010] 本发明还提供了一种工件加工方法，采用所述的用于高精度抛光机床的工件自寻 位装置，包括以下步骤：
[0011] (S1)将工件安放在机床上，向工位切换气缸供气，使气缸的运动部放下，达到测量 工位；
[0012] (S2)以工件目标方程与面形为依据，生成满足当前工件的测量指令；
[0013] (S3)机床数控系统依据测量指令采集测量点数据，并按采集顺序进行保存；
[0014] (S4)以目标方程与测量点数据为依据，计算对应的匹配变换最优解；
[0015] (S5)令匹配变换最优解作用于初始加工指令，生成匹配后的加工指令，所述初始 加工指令是工件在理想定位情况下根据面形生成的加工指令。
[0016] (S6)向工位切换气缸供气，使气缸的运动部回收，达到加工工位，机床数控系统依 据加工指令，完成对工件的加工。
[0017] 采用本发明获得的有益效果：1.本发明通过气缸的使用而具有测量与加工两个 工位，测量时气缸将测头放下，加工时气缸将测头收起，从而可以在不影响加工的前提下保 证测量的物理位置需求。2.本发明应用于抛光机床，其加工对象均处于光学精度范畴，对于 对刀来说，可认为加工工件面形与目标方程吻合，因此可以获得足够高的定位精度。3.本 发明的数控集成程序的开发依托于机床自身的数控系统，测量时的运动同样采用G代码控 制，测量与加工的控制方式相通，实现了测量过程的自动化；4.本发明的测量过程与定位 误差计算过程都完全通过计算机进行，被加工工件只需在机床上夹紧而不必打表定位，工 件自寻位软件输出的加工代码可以直接用于加工，这极大地提高了加工效率，节省了大量 的时间与精力。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的整体机械及安装结构示意图；
[0019] 图2是整体机械结构正面示意图；
[0020] 图3是高精度测头示意图；
[0021 ] 图4是测头运动机构图；
[0022] 图5是工件自寻位过程不意图；
[0023] 图6是数控集成程序功能图；
[0024] 图7是面形与测量点数据匹配图；
[0025] 图8是非球面镜经本发明自寻位后的加工效果图。
【具体实施方式】
[0026] 结合附图和实施例进一步说明本发明。
[0027] 如图1、2所示，一种用于高精度抛光机床的工件自寻位装置，安装在数控机床上， 包括测头运动机构1和高精度测头2;所述测头运动机构1由工位切换气缸11、测头固定座 12、气缸转接板13组成；所述工位切换气缸11分为运动部111、固定部112;所述气缸转接 板13通过螺钉锁紧在固定部上，并与数控机床上的抛光工具总成3固连；固定部与运动部 进行活动连接；所述运动部分的下端安装有测头固定座12,所述高精度测头2通过螺钉安 装在测头固定座上。
[0028] 如图3所示，所述高精度测头2包括测针21、触发器22、触发信号线23;所述触发 器连接测针，并获取测针1触碰过程中产生的位移并发出触发信号，通过触发信号线23传 送给数控系统处理。高精度测头能够实现接触的感应与触发信号的发出。在工作时，通过G 代码令高精度测头与其上的测针随机床运动，触发器能够感应到测针触碰时产生的微小位 移并发出触发信号，触发信号通过触发信号线传送给数控系统处理。
[0029] 如图4所示，测头运动机构主要为实现测量与加工互不干涉，工位切换气缸固定 部通过气缸转接板与抛光工具总成固连，工位切换气缸运动部与工位切换气缸固定部发生 相对运动，测量时气缸将高精度测头放下，加工时气缸将高精度测头收起，分别对应为测量 工位与加工工位。测头运动机构由工位切换气缸提供动力，工位切换气缸运动部伸出使得 测头降下，此时机床处于测量状态，测头测量不会受到机床其他部件的干扰；工位切换气缸 回收使得测头上升，此时机床处于加工状态，加工部件不会受到测头的干扰。
[0030] 本发明还提供了一种采用高精度抛光机床的工件自寻位装置的工件加工方法，主 要包括以下步骤：
[0031] (S1)将工件安放在机床上，向工位切换气缸供气，使工位切换气缸的运动部放下， 达到测量工位；
[0032] (S2)以工件目标方程与面形为依据，生成满足当前工件的测量指令；由于抛光机 床的加工工件都处于光学精度范畴，因此对于对刀来说，工件面形与加工的目标方程吻合， 因此以工件目标方程与口径为依据，生成适合于当前工件的测量指令，以获取足够的测量 点数据；
[0033] (S3)机床数控系统依据测量指令采集测量点数据，并按采集顺序进行保存；
[0034] (S4)以目标方程与测量点数据为依据，计算出对应的匹配变换最优解g