[发明专利]一种加工非对称大矢高落差工件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，特别是一种单点金刚石车床用快刀伺服加工非对称大矢高落差工件的方法。 

背景技术

常规单点金刚石车床加工非对称复杂工件一般采用两种加工方式：一种是慢刀伺服加工（Slow Tool Servo以下简称STS），另一种是快刀伺服加工（Fast Tool Servo以下简称FTS）。两者各有利弊。STS可加工工件的最大落差高度主要取决于机床轴向位移导轨轴（Z轴）行程，一般为100毫米～200毫米，但由于其采用机床自身主轴分度位移轴（C轴）、径向位移轴（X轴）和轴向位移轴(Z轴)的联动，插补其运转计算和动作速度过慢，导致加工时间过长。而由于加工时间长，温度、湿度以及外界环境振动对于工件加工后的表面质量与面型精度影响过大。FTS加工是在机床轴向位移轴上加装了一个机床轴向伸缩轴（W轴），其独立于机床的伺服运动，所以机床主运动只有径向位移轴（X轴）和轴向位移轴(Z轴)的联动，插补运动其运转计算和动作速度无异与机床加工回转类工件时间较快。而由于加工时间短，温度、湿度以及外界环境振动对于工件加工后的表面质量与面型精度影响不明显。但由于其轴向伸缩轴（W轴）的加工行程只有6毫米，所以可加工的工件最大落差只能为6毫米。 

综上所述STS能加工的工件种类多，但它对于加工环境的要求高、加工时间长、生产成本大。FTS能加工的工件种类少，但它对于加工环境的要求相对较低、加工时间短、生产成本低。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种单点金刚石车床使用快刀伺服加工非对称大矢高落差工件的方法，利用FTS的有限加工行程加工大口径、 大矢高落差非对称工件，克服快刀伺服不能加工失高落差超出其轴向伸缩轴位移行程的非对称工件。 

本发明的技术解决方案如下： 

一种单点金刚石车床用快刀伺服加工非对称大矢高落差工件的方法，特点在于该方法是利用倾斜工件的加工方法，包括下列步骤： 

①计算待加工工件的面型轮廓并进行加工分析； 

②找出待加工工件的面型矢高平衡点和最佳倾斜角度：所述的最佳倾斜角度是在所述的待加工工件的面型矢高平衡点倾斜工件表面具有矢高落差最小的角度； 

③设计、制作一块与待加工工件的倾斜平衡角度相同的倾斜基准板和定位夹持夹具； 

④根据待加工工件的面型轮廓制定加工参数：加工刀具选择、进给率、主轴转速和加工深度； 

⑤根据待加工工件的面型和倾斜后面型，确定工件原始坐标系和工件倾斜坐标系； 

⑥通过二个坐标系的转换和具体加工设备的加工坐标系编写加工程序，程序校验符合要求后，将待加工工件通过所述的倾斜基准板和定位夹持夹具置于单点金刚石车床上，启动单点金刚石车床，对待加工工件进行加工。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是扩大了单点金刚石车床快刀伺服模块加工产品的种类和范围、提高了该种加工方式的加工精度。 

附图说明

图1是本发明方法示意图 

图2a是本发明方法实施例1离轴抛物面镜结构示意图 

图2b是图2a中B-B的剖视图 

图3是本发明方法实施例1离轴抛物面镜中心点标示图 

图4是本发明方法实施例1离轴抛物面镜工件底部定位销孔位置图 

图5a是本发明方法实施例1斜面基准板和与机床主轴相连接的底座结构图 

图5b是本发明方法实施例1斜面基准板和与机床主轴相连接的底座俯视图 

图6是本发明天然单晶金刚石刀具示意图 

图7是本发明方法实施例1离轴抛物面镜坐标转换前后点阵面型对比干涉图，其中（a）为坐标转换前点阵面型图，(b)为坐标转换后点阵面型图 

图8为加工仿真截图。 

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。 

先请参阅图2，图2是本发明方法实施例离轴抛物面镜结构示意图，由图可见，以外圆口径为500mm、离轴量为258mm、焦距为448mm的离轴抛物面镜为例说明本发明方法，该离轴抛物面镜如图2所示：本发明单点金刚石车床用快刀伺服加工非对称大矢高落差工件的方法，包括下列步骤： 

一、通过方程模拟计算工件面型轮廓并进行加工分析，找出其面型矢高平衡点 

1.通过图纸给出参数和标准方程计算出工件矢高落差。 

如图2所示该工件为一个离轴抛物面镜。一般的标准抛物面方程为