[发明专利]一种慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法

权利要求书

1.一种慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，所述微透镜阵列由若干透镜单元排列组合得到，所述刀具一端设有呈圆弧面结构的刀尖，所述微透镜阵列由工件加工得到；其特征在于，所述慢刀伺服车削加工的刀具路径呈螺旋线，所述路径优化方法包括以下步骤：

S1.判断慢刀伺服加工透镜单元刀具路径的有效性，计算透镜单元截面轮廓有效刀路的宽度l；所述透镜单元截面通过透镜单元的中心；

S2.根据步骤S1得到的有效刀路的宽度l计算透镜单元的有效刀路区U；

S3.根据步骤S2得到的有效刀路区U计算透镜单元的有效刀路分布带V1，若干有效刀路区U分布在有效刀路分布带V内；

S4.集合所有透镜单元的有效刀路分布带V1形成微透镜阵列的有效刀路分布带V2，即形成加工微透镜阵列优化的刀具路径。

2.根据权利要求1所述的慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，其特征在于，步骤S1中所述透镜单元截面轮廓有效刀路的宽度l按下式计算：

式中，R_sec为透镜单元截面轮廓的圆弧半径，R_T为刀具刀尖的圆弧半径；D_sec为透镜单元截面轮廓的开口直径。

3.根据权利要求2所述的慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，其特征在于，步骤S2中所述透镜单元的有效刀路区U的计算方法包括以下步骤：

S21.以工件的中心点O为原点、工件的中心点O与透镜单元的中心点O_lens所在直线为X轴建立三维坐标系，分别计算透镜单元截面轮廓圆弧的中心点O′与工件中心点O之间的距离|OO′|以及透镜单元的中心点O_lens与透镜单元截面轮廓圆弧的中心点O′之间的距离|O′O_lens|：

|OO′|＝|OO_lens|·cosθ (2)

|O′O_lens|＝|OO_lens|·sinθ (3)

式中，|OO_lens|为工件中心点O与透镜单元的中心点O_lens之间的距离，θ为直线OO′与直线OO_lens之间的夹角，θ的取值范围为

S22.计算式(1)中的透镜单元截面轮廓的圆弧半径R_sec和透镜单元截面轮廓的开口直径D_sec：

式中，D_o为微透镜的开口直径，R_lens为透镜单元的球面半径；

S23.将式(2)～(5)代入式(1)中得到透镜单元在任一截面处的有效刀路宽度l和有效刀路区U：

式中，r为点到三维坐标系原点的距离；

S24.令则步骤S23中所述有效刀路区U为函数所包围的区域，表示为：

。

4.根据权利要求3所述的慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，其特征在于，计算位于工件中心的透镜单元的有效刀路区U的方法如下：

式(8)中，R_lens＝_sec，D_o＝D_sec。

5.根据权利要求1所述的慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，其特征在于，步骤S3中，对于中心微透镜，有效刀路区即为有效刀路分布带；对于其他微透镜，有效刀路分布带为以工件中心为圆心并将有效刀路区囊括在内的环形区域；有效刀路分布带V表示为：

式中，为函数的最大值，为函数的最小值。

6.根据权利要求1至5任一项所述的慢刀伺服车削加工微透镜阵列刀具路径优化方法，其特征在于，所述有效刀路分布带呈环形结构。