[发明专利]一种球面光学透镜高速抛光工艺参数设计方法

说明书

本发明公开了一种球面光学透镜高速抛光工艺参数设计方法，包括：将备选工艺参数列表，排列组合，形成多个备选方案；对应每个备选方案，计算铁笔摆动在抛光表面产生的线速度、零件转动在抛光表面产生的线速度、抛光盘转动在抛光表面产生的线速度以及零件抛光表面相对速度分布的均方根值RMS；选取最小RMS值的备选方案作为最终工艺参数。本发明可以快速确定最佳工艺参数，使得精密磨削后的表面面形误差快速收敛，避免生产准备阶段的大量工艺试验。

技术领域

本发明属于光学加工技术领域，涉及一种球面光学透镜高速抛光工艺参数设计方法，主要用于光学透镜平摆式高速抛光工艺过程。

背景技术

光学表面高速抛光工艺是伴随着光学系统规模化生产需求逐渐发展起来的高效制造技术。与传统工艺不同，高速抛光设备可以提供更大的压力和主轴转速，加工效率大幅度提高，抛光盘采用热稳定性较高的聚氨酯材料，相比较沥青抛光盘，表面形状更加稳定，零件面形精度易于控制，对操作人员技能要求较低。经过几十年的发展，高速抛光技术已经成为光学零件大规模批量生产必不可少的手段，广泛应用于车载镜头、安防镜头、照相机、生物显微镜等领域。

高速抛光工艺参数主要包括主轴转速、摆频、初始摆角、摆幅4项要素。通常，在生产准备阶段，工艺技术人员需要根据所加工零件的半径、口径、形状、材料等数据结合自己的经验，采用反复试验试错的方法，确定上述工艺参数。其过程需要耗费大量时间，反复进行加工、测量、误差补偿，将工艺参数调整至最佳状态。普通中小口径光学透镜抛光时间短，每次抛光时间仅需要几秒或十几秒；但是，大口径光学透镜抛光时间较长，特别是单晶硅、蓝宝石等低磨耗度材料的光学透镜，每次抛光时间需要几十分钟，甚至于一个多小时，而且面形变化很慢，采用工艺试验的方法难以完成工艺参数优化。这种情况限制了高速抛光技术在大口径光学透镜生产中的应用，影响该类产品的生产效率。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种可以快速优化高速抛光工艺参数的方法，以解决光学透镜在生产准备阶段工艺试验时间长、研制成本高等问题，适用于光学透镜批量化生产的工艺设计过程。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种球面光学透镜高速抛光工艺参数设计方法，高速抛光所采用的平摆式高速抛光机包括：铁笔、夹具和抛光盘，铁笔上端连接摆动转动轴，铁笔下端连接夹具，夹具上安装待加工零件；抛光工艺参数设计方法包括如下步骤：

步骤一、将备选工艺参数列表，排列组合，形成多个备选方案；

步骤二、根据所加工表面半径和备选方案一的摆频，计算铁笔摆动在抛光表面产生的线速度；

步骤三、根据备选方案一主轴转速和零件口径，计算零件转动在抛光表面产生的线速度；

步骤四、根据备选方案一主轴转速、铁笔初始摆角和摆幅、零件口径和半径、抛光盘口径，计算抛光盘转动在抛光表面产生的线速度；

步骤五、根据上述结果，计算零件抛光表面相对速度分布的均方根值RMS；

步骤六、重复步骤一至步骤五，计算各备选方案零件抛光表面相对速度分布的均方根值RMS。

步骤七、选取最小RMS值的备选方案作为最终工艺参数。

所述步骤二中，所加工表面半径R和备选方案一摆频f，铁笔摆动在抛光表面产生的线速度v_A为：

v_A＝2πfR。

所述步骤三中，备选方案一主轴转速ω_P和零件口径d，零件转动在抛光表面产生的线速度分布v_L：

v_L＝ω_P×r r＝0:step:d/2 step为计算步长。