[发明专利]磁流变抛光魔法角度-步距下无中频误差的加工方法

说明书

一种磁流变抛光魔法角度‑步距下无中频误差的加工方法，步骤为：首先测量得到磁流变去除函数，同时确定机床的控制精度；对去除函数进行二维傅里叶变换，并基于机床控制精度对频谱进行补偿滤波，分析滤波后二维频谱在魔法角度方向下的幅值最低点的对应步距；通过调整加工路径的方向或磁流变抛光轮的姿态使得抛光轮与路径的夹角呈魔法角度的基础下，规划给定步距下的栅格路径；最终控制机床加工。本发明不需要任何附加成本，仅需改变去除函数与路径之间的夹角和路径步距至理论分析得到的最优值，轨迹状中频误差幅值理论上即可远远低于其他加工噪声而消失。该方法能实现无中频加工，且对元件低频、高频误差无任何影响。

技术领域

本发明属于光学抛光领域，特别是一种磁流变抛光魔法角度-步距下无中频误差的加工方法。

背景技术

在光学加工领域，磁流变抛光是一种极为重要的加工手段，其以去除函数稳定，边缘效应弱且效率高的优势始终为超精密加工中的必须手段。目前通过磁流变抛光可以将大口径元件加工至λ/10以下。但由于磁流变工具的去除函数较小，若采用传统栅格型或阿基米德螺线型路径会使得加工中产生明显轨迹状中频误差，此误差难以在之后的工序中消除，这会导致光学元件散射率变高，甚至发生自干涉现象。目前解决此问题的主流方法是使用伪随机路径进行加工，但该路径对机床的刚度及稳定性要求极高，对于进给速率较大的磁流变工具而言伪随机路径并不合适。因此有必要发明一种新型路径工艺，可以在不提高机床要求的前提下消除磁流变抛光产生的中频误差，这对加工领域的发展有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有磁流变加工路径易产生中频误差的不足，提出一种磁流变抛光魔法角度-步距下无中频误差的加工方法，该方法仅在改变路径走向和步距的要求下实现中频误差的消除且不影响低、高频误差。该方法有利于提高中频加工质量，提高加工效率和机床寿命。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种磁流变抛光魔法角度-步距下无中频误差的加工方法，其特点在于，该方法包括步骤如下：

1)确定去除函数R(x,y)：应用抛光工艺过程进行去除函数试验提取去除函数，或直接使用已知的去除函数；

3)获取机床的控制精度δ：阅读机床参数表或测量得到磁流变机床的定位精度δ；

3)频谱滤波分析：对去除函数R(x,y)进行二维傅里叶变换得到频谱函数F(fx,fy)，并对频谱函数进行滤波，滤波方法如下，

其中

4)确定魔法步距d：分析魔法角度θ下在滤波后频谱F_m(fx,fy)在的最低幅值位置，当满足如下公式时，对应夹角和路径步距即为最优加工参数，

s.t d≥d_min,θ＝60°±10°，

其中，d_min为机床所能允许的最小步距；

5)生成魔法角度-步距路径：根据上一步得到的魔法步距d，保持路径换行距离为d，且方向与磁流变抛光轮旋转方向的夹角始终保持θ角度，此时路径方程表示为：

其中，

每个i对应路径中的一条栅线；

R为路径行进区域半径；

6)检测面形误差分布：利用面形检测设备对待加工元件进行面形误差检测，得到面形误差分布E(x,y)；

7)计算驻留时间分布：对该待加工元件路径每间隔d距离进行采样，得到离散点坐标作为采样点，根据面形误差分布E(x,y)计算各采样点位置处的驻留时间分布T(x,y)；